Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
R. Westermeier

Celluloseacetatfolien-Elektrophorese

Celluloseacetatfolien-Elektrophorese
Synonym(e)
CAF-Elektrophorese
Englischer Begriff
cellulose acetate membrane electrophoresis
Definition
Analytisches Verfahren zur Auftrennung von Proteinen im elektrischen Feld. Hierbei verwendet man Celluloseacetatfolien als stabilisierendes Medium. Celluloseacetatfolien haben für Proteine praktisch keine Molekularsiebwirkung. Wegen der unterschiedlichen Ladungen der Proteine beim gewählten Puffer-pH-Wert ergeben sich unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten; es bilden sich einzelne Proteinzonen aus.
Physikalisch-chemisches Prinzip
Celluloseacetatfolien-Elektrophorese hat die Papierelektrophorese weitgehend abgelöst, weil die Membranfolien keine Absorption auf die zu trennenden Substanzen (meist Proteine) ausüben. Die Poren sind mit ca. 45 μm Durchmesser relativ groß. Deshalb tritt gegenüber den meist analysierten Proben kein Molekularsiebeffekt auf. Bei der elektrophoretischen Wanderung ist die Mobilität daher abhängig vom Ladungszustand. Die milchig-weißen Celluloseacetatfolien sind ca. 120 μm dünn. Sie werden im – meist basischen – Puffer getränkt und mit ihrer Perforierung in die Haltestifte der Elektrophoresekammer eingespannt, sodass die jenseits der Perforierung überstehenden Folienenden in die Pufferkammern eintauchen (s. Abbildung). Normalerweise wird ein basischer Puffer um pH 8 verwendet, die meisten Moleküle sind negativ geladen und wandern zur (positiv geladenen) Anode. Proteine, deren isoelektrischen Punkte höher sind als der pH-Wert des Puffers, wandern in Richtung Kathode. Zur Beobachtung der Elektrophorese werden geladene Farbmarker zur Probe hinzugemischt: Bromphenolblau für Proteine. Die Proteinproben werden mit Auftragestempeln appliziert.
Schematische Darstellung einer Trennkammer:
Der qualitative und quantitative Nachweis von Proteinzonen erfolgt mit Ponceaurot. Für Lipoproteine gibt es spezielle Farbstoffe wie z. B. Ölrot O. Daraufhin werden die Folien mit Ethanol gewaschen und in einem Transparenzbad durchsichtig gemacht.
Die transparenten Folien werden mit einem Densitometer optisch vermessen. Damit kann man die gefärbten Proteinzonen quantifizieren und Rückschlüsse auf bestimmte Erkrankungen ziehen.
Einsatzgebiet
Celluloseacetatfolien-Elektrophorese wird hauptsächlich zur Serumprotein-Elektrophorese oder Plasmalipoprotein-Elektrophorese eingesetzt.
Untersuchungsmaterial
Referenzbereich - Erwachsene und Kinder.
Instrumentierung
  • Elektrophoresekammer
  • Stromversorger
  • Färbeschalen
Spezifität
Die mit allgemeinen Proteinfärbetechniken detektierten Banden werden durch ihre Position im typischen Elektrophoresemuster im Elektropherogramm und Densitogramm identifiziert. Dies basiert auf Erfahrungswerten. Höhere Spezifität (Spezifität, diagnostische) erreicht man durch immunologische Nachweise oder Enzymnachweise mit Substratlösungen.
Sensitivität
Mit der meist verwendeten Ponceaurotfärbung kann man bis ca. 1 μg Protein pro Bande nachweisen. Amidoschwarz ist etwas empfindlicher.
Fehlermöglichkeit
Die Handhabung der Folien ist relativ einfach. Es ist jedoch darauf zu achten, dass sie gleichmäßig durch Auflegen („Floaten“) der Folien auf die Pufferoberfläche mit Puffer getränkt werden und die Folien nur mit Pinzetten und Gummihandschuhen berührt werden. Kommerzielle Kits mit Folien, Puffern, und Färbelösungen schränken die Fehlermöglichkeiten deutlich ein.
Praktikabilität - Automatisierung - Kosten
Es werden von mehreren Firmen Fertiggele, Färbekits und automatisierte Elektrophoresesysteme für die klinischen Anwendungen angeboten. Auch die Densitometersteuerungs- und -Auswertungsprogramme sind bedienerfreundlich entwickelt.
Literatur
Kohn J (1957) A cellulose acetate supporting medium for zone electrophoresis. Clin Chim Acta 2:297CrossRef
Westermeier R (2016) Elektrophorese leicht gemacht. Wiley-VCH, WeinheimCrossRef