什麼是凝膠電泳?
凝膠電泳 (gel electrophoresis)，又稱膠體電泳，是一種在生物學、分子生物學和生物化學研究中常用的實驗技術。
這項技術利用分子物理性質的不同，如分子量和電荷等，來分離目標物質，通常為 DNA、RNA 或蛋白質等生物分子。電泳依分離原理的不同，又可分為多種技術，包含聚丙烯醯胺膠體電泳 (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)、等電聚焦電泳分析法 (isoelectric focusing, IEF) 及二維凝膠電泳 (Two-dimensional gel electrophoresis, 2D gel electrophoresis, 2-DE)等。
上述方法可用於研究基因結構、遺傳變異、蛋白質表現等，對於深入了解生物體內分子的特性和功能至關重要。
什麼是凝膠乾燥?
如果在完成電泳後未立即進行分析或轉印，可考慮將凝膠乾燥，以利進一步處理和保存分離出的生物分子。
凝膠乾燥將分離出的分子固定在凝膠中，同時去除凝膠中的水分，將凝膠變成一片固體。主要目的是保存膠體做為資料紀錄或保持樣品的穩定性，以利進行後續的實驗，如放射顯影、凝膠乾燥後的水合分析或質譜分析等。
凝膠乾燥可以使用凝膠真空乾燥機，又稱膠膜乾燥機，來執行。它藉由加熱凝膠，再輔以真空均勻地移除凝膠中的水氣，從而加速乾燥的過程，同時有效地避免凝膠龜裂的情況發生。因為凝膠製備中可能會使用化學物質，所以在凝膠乾燥的過程中，建議選用耐腐蝕幫浦，以確保儀器使用的安全性。而為了防止凝膠變性或破壞，溫度設定應避免過高，並選用高真空機種，以有效降低水分沸點。
此外，操作過程中會排出大量的蒸氣建議搭配冷凝設備，以回收排出的溶劑蒸氣，不僅可避免對人員的潛在危害，更有助於延長幫浦使用壽命。由於凝膠的種類繁多，因此在挑選適用的真空幫浦時，應考慮凝膠的特性，一般而言，選擇適用的真空幫浦主要取決於凝膠濃度和預計的乾燥程度。凝膠濃度和真空度呈正比的關係，凝膠濃度越高，所需的真空度就越高。因此在選擇幫浦的同時，必須根據實驗需求和凝膠的特性來做適當的調整。
凝膠乾燥的裝置與流程
操作流程：
- 將膠片轉移至濾紙 (filter paper) 上。
註：若膠體具有放射性標記 (radioactive label)，並欲於乾燥後進行放射顯影，
(a) 膠片需轉移至2張濾紙上，以吸附膠片中的放射性污染物。
(b) 膠片上方需覆蓋一層保鮮膜、移除氣泡，以避免污染透明矽膠密封墊片。 - 將膠片放至凝膠真空乾燥機中 (濾紙面朝下)，並啟動真空幫浦。
- 蓋上透明矽膠密封墊片、移除氣泡。
- 闔上乾燥機上蓋。
- 設定參數 (時間、溫度、加熱循環週期等) 後，啟動凝膠真空乾燥機進行乾燥。
其它凝膠乾燥的方法
另一種實驗室常用的凝膠乾燥方法為玻璃紙三明治法(sandwich method)，屬於一種自然風乾的方法。其操作流程如下：
- 將玻璃紙 (cellophane) 用水浸濕，平鋪於玻璃片上。玻璃紙面積須大於玻璃片。
- 將膠片平鋪在玻璃紙中央。
- 在膠片上再加一層浸濕的玻璃紙。
- 將玻璃紙多出來的部份，反折至玻璃片背面，再用手抹平表面的水分，並以紙巾吸乾，靜置乾燥即可。
- 乾燥後可將多餘的玻璃紙裁剪，即可永久保存。
進行封膠時，應將玻璃紙與膠片之間的氣泡全部移除，避免乾燥過程中膠片龜裂。除了氣泡之後，若膠片有任何微小破損、或是在膠片沒有恢復原來的大小就進行封膠，都有可能造成膠片龜裂，因此在操作時應格外謹慎。
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凝膠乾燥機 |
玻璃紙三明治法 |
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原理 |
熱 & 真空 |
自然風乾 |
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乾燥時間 |
快 |
慢 |
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適用膠體尺寸 (面積) |
小至大面積之膠片皆適用 (依型號的乾燥機平台) |
小 (一般為 10 x 10 cm / 8 x 10 cm) |
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膠體不易變形、破裂 |
○ |
X |
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適用一般電泳膠片 |
○ |
○ |
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適用具放射性標記的膠片 |
○ |
X |
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設備成本 |
較高 |
較低 |
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設備空間 |
較大 |
較小 |
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操作安全性 |
高 (搭配冷凝設備) |
高 |
凝膠乾燥的應用
- 分生、生化實驗室，如瓊脂糖凝膠 (agarose gel)、SDS-PAGE、IEF、二維膠體電泳等電泳凝膠的乾燥
- 遺傳學等生物研究，如 DNA、RNA、蛋白質等
- 基礎研究，如放射顯影、光密度等分析前處理
參考資料：
