空间电泳技术的发展.doc

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1、电泳的新领域——空间电泳技术随着电泳技术的普及，它的优势逐渐被人们挖掘，从而从一个领域向多个领域发展，例如，从地面电泳到空间电泳就是一个很好的例了，此时的电泳技术不仅仅是川于工业领域,还被运用到了生物学、医学领域。木文就来说说电泳在空间生物学领域的运用。空间电泳分离技术是在地面电泳技术的基础上发展而来的。其产生的原因是随着生物医学和生物技术的发展，对一些高纯度的生物材料如氨基酸、多肽、核酸、蛋白质及乞种细胞的需求口益增加。只有将它们从生物材料中分离出来，加以提纯，才能满足人们的需要。传统的分离方法是利川这些生物材料密度的不同，采用超离心等

2、方法來分离它们。可是，不同细胞的密度很相近，采用这些方法的选择性不高。为解决蛋白质和多肽等生物大分了的分离提纯，必须采用新的分离纯化技术。电泳是目前所有生物分了分离分析技术的基础。电泳是离子在外加电场的作用下发生迁移的一种现象。电泳分离的基木原理是：不同的生物分子和细胞结构，形态是不同的，它们所带的电荷密度也不同。在外加电场的作川下，rh于备种离了的迁移率不同，因而可达到分离的li的。电泳技术的优点是效率高、设备操作简单、分辨率好、柴个分离的过程和条件可以控制、对产品损伤小等。它是制备生物分了和细胞的主要手段。电泳技术有笛种不同类型,其屮

3、连续流电泳是电泳技术屮较常用的一种方法。与其他分离技术相比，连续电泳的优点是它是一个连续的分离过稈。其分离条件比较温和，适合于多种生物活性物质的分离，从小分了、蛋白质、dna、脂质体、膜物质、细胞器到完整的细胞都可以采用这种技术。在多个学科领域，如生物学、生物化学、细胞学的研究和应用屮都要采用这种技术。空间电泳技术的发展及前景空间电泳的目的是在地面电泳的基础上，利用空问环境的优越条件，使电泳分离的效果更好。因为在地血上进行电泳时，即使最小的分了也是有重量的。它在液体的介质屮出现沉降现彖，并受热对流的彩响，所以分离的效果不好，获得的产品也很

4、少。在空间微重力坏境下，重力引起的沉降和热对流几乎消失，可以克服沉降和对流的影响，大大提高了蛋白质和生物活性物质的分辨率和流通量，从而使我们所需要物质的纯度和产量提高。例如，美国在航天飞机上采用了电泳技术进行蛋白质的分离，蛋白质通过电泳的流通率增加了400倍，说明如果在空间进行蛋白质分离，它的产量将大大高于地面。美国航宇局和麦道公司曾联合在航天飞机上进行过七八次空间电泳实验，结果表明，提纯纯度比地面高出5倍，说明用这种方法可以对一些高纯度的生物材料如氨基酸、多肽、蛋白质、核酸以及备种细胞进行分离纯化，提炼出比地面更纯的生物样品。早在196

5、9年美国航宇局就开始进行空问电泳技术的研究，并研制出一套静态电泳分离设备，安装在阿波罗16、17号上，但发现这种设备应用到空间有局限性。于是，在1975年研制出了空间连续流电泳仪，20世纪80年代在航天飞机屮进行过多次实验。1987年，美国研制出了能在太空自动连续运行100多小时的大世电泳设备。这个设备不再是只进行空间的研究，而是准备用于商业目的。但是，由于19X6年挑战者号航天飞机失事，影响了这个计划的实现。1995年，美国又推出了电泳商业计划，目的是生产纯度高的药品。与此同时，俄罗斯、法国、口木和徳国等国也研制了白己的电泳分离设备，进

6、行了空间实验：俄罗斯主要川于医学研究，例如进行a干扰素的研究；口木进行了蛋白质混合物（细胞色素C、伴清蛋白、牛血清白蛋白和胰蛋白酶抑制剂）的分离；法国观察了不同条件下蛋白质的分离情况，从理论上研究连续电泳的现象。我国空间电泳技术的研究起步较晚，上世纪80年代后期开始进行研究，1992年才进行电泳仪样机的研制和地面科学研究。所以，在神舟4号上，将我国白己研制的…个小熨的、无人操作的连续流电泳设备送上天是冇重要意义的，标志着我国空间电泳技术研究的一个飞跃。目前，空问电泳技术还处于研究和探讨阶段，主要以标准蛋白质、细胞和颗粒分离为主。其主要H的

7、是通过在空间的研究，建立适合空间应用的电泳技术，观察…些生物活性物质亦微重力下的分辨率和流通量及进行初步的理论探讨。空间电泳的展望从目前情况来看，空间电泳还处于初步研究阶段，离深入的理论研究和应用还需很长的阶段，但它有十分广阔的发展前景。主要表现在以下几方面：1在空间可以进行深入的电泳理论研究，例如探讨热对流、备种动力学变形、微重力对电泳的影响；2有很大的商业发展前景。利用空间的微重力和高真空环境，可以生产那些在地面上纯度和数量达不到要求的产品，其纯度和产量会远远超过地面的产量；3在地血上用电泳或其他技术无法分离的细胞，例如人的肾细胞、癌

8、细胞系、脑垂体细胞、还可以增加电荷密度结构的细胞等，可以在太空屮分离和提纯。采川电泳技术可以对生物化学制剂进行分离和提纯，从动植物的细胞中提取药物。适合在空间生产的药物有40种左右，例如尿激酶