Polvere di agarosioè una sostanza organica con formula chimica c24h38o19. È una perla bianca o gialla come una particella di gel o una polvere, che è un polimero lineare e la struttura di base è - D-galattosio con legami 1,3 e 3,6-endoetere-l-galattosio con legami 1,4 e alternati.
La pectina di agar è una miscela eterogenea composta da molte molecole più piccole. L'agarosio viene generalmente riscaldato a una temperatura superiore a 90 gradi per dissolversi in acqua e quando la temperatura scende a 35-40 gradi forma un buon gel semisolido, che è la caratteristica principale e la base dei suoi vari usi. La prestazione del gel di agarosio è solitamente espressa dalla forza del gel. Maggiore è la resistenza, migliori saranno le prestazioni del gel.
Polvere di agarosio, abbreviato in Ag, è un componente neutro privo di carica dell'agar, tradotto anche come agarosio o agarosio. La struttura chimica dell'agarosio è collegata tramite 1,3 - D-galattosio e 1,4-legati 3,6-endoetere-l-galattosio sono alternativamente collegati.
L'agarosio deriva dal polisaccaride delle alghe rosse e il suo componente principale è il poligalattosio, di cui circa il 70% è agarosio e il 30% è agarosio a catena ramificata. L'agarosio ha una struttura lineare e viene attraversato dal D-galattosio e dal 3,6-galattosio disidratato - 1, 4 e - 1, 3 giunzioni formano alternativamente unità disaccaridiche ripetitive. L'agarosio a catena ramificata è stato estratto da - 1, 3 legami separano un'altra catena. Il materiale estratto dalle alghe con acqua calda contiene circa il 40% di agar. L'agar disponibile in commercio (comunemente noto come agar) è spesso sotto forma di foglio o corda sciolta e viene solitamente utilizzato come gomma commestibile, agente di confezionamento di farmaci o terreno di coltura batterica. L'agarosio puro viene spesso utilizzato nei laboratori biochimici come supporto semisolido nell'elettroforesi, nella cromatografia e in altre tecnologie per la separazione e l'analisi di macromolecole biologiche o piccole molecole.
Il processo di produzione dell'agarosio può essere suddiviso in quattro parti: pretrattamento, estrazione, trattamento della cellulosa DEAE e disidratazione
1) Le materie prime polverose pretrattate vengono essiccate direttamente a 80°C per 1/2 h. le materie prime in strisce e blocchi vengono lavate con acqua, tagliate a pezzetti e cotte
2) Estrazione: dopo aver agitato ed estratto con una soluzione di esteri misti di acetato di sodio e acido acetico per diverse ore, rimuovere l'acqua mediante aspirazione, lavare, quindi agitare ed estrarre con una soluzione tampone di bicarbonato di sodio e carbonato di sodio per diverse ore, quindi pompare, filtrare e lavare con acqua
3) Il gel di agar estratto dalla soluzione tampone viene sciolto in una soluzione al 4% riscaldando con acqua, quindi addizionato con cellulosa DEAE sotto agitazione per 3-4 ore sotto conservazione del calore, quindi centrifugato. Il filtrato viene raccolto e filtrato fino ad ottenere una soluzione bianca allo stato colloidale
4) Disidratazione: dopo aver riscaldato il filtrato bianco, aggiungere rapidamente etanolo al 95% agitando fino a scomparsa della precipitazione evidente, raffreddare a temperatura ambiente, versare la soluzione dello strato superiore, lavare ed asciugare il precipitato per ottenere il prodotto, con una resa del 71%
Recupero dei reagenti Recupero della cellulosa DEAE: dopo centrifugazione, il precipitato viene fatto bollire con acqua, filtrato su un panno di seta da 100 mesh, ripetuto più volte fino a quando il filtrato diventa limpido, quindi lavato con 0,5 mol/1 di HCI, 0,5 mol/1 di NaOH e acqua, ed essiccato. Il tasso di recupero è del 95%. La frazione 80 C è stata raccolta mediante distillazione diretta della soluzione acquosa etanolica recuperata dalla soluzione acquosa di Yichun. Quindi aggiungere cloruro di sodio solido fino a saturazione e continuare a distillare. Il . 70% può essere caricato. Dopo che il cloruro di sodio nella bottiglia è evaporato, può anche essere caricato tramite valvola.
Polvere di agarosioè un polisaccaride estratto dalle alghe ed è il componente principale dell'agar. Fin dalla sua scoperta, è stato ampiamente utilizzato in molti campi grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, come la capacità di formare gel, stabilità termica, stabilità chimica e biocompatibilità. Di seguito è riportata una spiegazione dettagliata del suo scopo:
L'elettroforesi su gel di agarosio è una delle tecniche di separazione e analisi più comunemente utilizzate nella biologia molecolare. Come mezzo dell'elettroforesi su gel, l'agarosio presenta i vantaggi di grandi dimensioni dei pori, ampio intervallo di separazione e funzionamento semplice. Nel processo di elettroforesi, le macromolecole biologiche come DNA, RNA o proteine migrano attraverso i pori del gel di agarosio sotto l'azione del campo elettrico. A causa delle differenze di carica, dimensione e forma delle diverse molecole, la loro velocità di migrazione nel gel è diversa, ottenendo così la separazione. L'elettroforesi su gel di agarosio è ampiamente utilizzata nella clonazione genetica, nell'analisi dell'espressione genica e nel rilevamento di mutazioni genetiche. È comunemente usato come supporto o matrice nella coltura cellulare. Grazie alla sua eccellente biocompatibilità e stabilità chimica, l'agarosio può fornire un ambiente di crescita stabile per le cellule. Ad esempio, nell'esperimento di formazione di colonie sull'agar morbido, l'agarosio viene utilizzato per preparare un terreno di coltura semisolido per rilevare la capacità delle cellule di formare colonie, che è di grande importanza per valutare il grado di trasformazione maligna delle cellule.
Inoltre, l’agarosio può anche essere combinato con altri biomateriali per preparare materiali compositi per impalcature da utilizzare nell’ingegneria dei tessuti e nella medicina rigenerativa. Il gel di agarosio svolge anche un ruolo importante nell'immunodiffusione e nell'immunoelettroforesi. In queste tecnologie, il gel di agarosio, come mezzo di reazione con antigene e anticorpo, può formare linee o anelli di precipitazione chiari, che possono essere utilizzati per rilevare e analizzare la presenza e la concentrazione di antigene o anticorpo. La dimensione dei pori e la proprietà di carica del gel di agarosio possono influenzare la velocità di diffusione e l'efficienza legante dell'antigene e dell'anticorpo, quindi le condizioni sperimentali possono essere ottimizzate regolando la concentrazione e il tipo di agarosio.
Applicazione negli esperimenti di biologia molecolare
L'elettroforesi su gel di agarosio può essere utilizzata non solo per separare DNA e RNA, ma anche essere combinata con altre tecnologie per ottenerne la purificazione. Ad esempio, nel processo di estrazione del DNA, l'elettroforesi su gel di agarosio può essere utilizzata per rilevare l'integrità e la purezza del DNA, quindi il segmento di DNA target può essere separato dal gel mediante taglio e recupero del gel. Questo metodo presenta i vantaggi di un funzionamento semplice e di un elevato tasso di recupero. Negli esperimenti di ibridazione degli acidi nucleici, il gel di agarosio può essere utilizzato come supporto in fase solida per fissare le sonde di DNA o RNA sul gel e quindi ibridare con l'acido nucleico target marcato. Rilevando la presenza e l'intensità dei segnali di ibridazione, è possibile determinare la presenza e la concentrazione degli acidi nucleici target.
La dimensione dei pori e la proprietà di carica del gel di agarosio possono influenzare l'efficienza di legame della sonda e dell'acido nucleico target, pertanto le condizioni di ibridazione possono essere ottimizzate regolando la concentrazione e il tipo di agarosio. La reazione a catena della polimerasi (PCR) è una delle tecniche più comunemente utilizzate in biologia molecolare per amplificare il DNA. Nell'analisi dei prodotti della PCR, l'elettroforesi su gel di agarosio è uno dei metodi più comunemente utilizzati. Separando i prodotti della PCR tramite elettroforesi, è possibile rilevare la dimensione e la purezza dei frammenti amplificati, determinando così se la reazione PCR ha esito positivo e se vi sono problemi di amplificazione non-specifici.
Sebbene la dimensione dei pori del gel di agarosio sia relativamente grande, non è adatto per separare proteine di piccole dimensioni, ma in alcuni casi può comunque essere utilizzato per la separazione e purificazione delle proteine. Ad esempio, nell'elettroforesi preparativa su gel, il gel di agarosio può essere utilizzato per separare e purificare proteine con pesi molecolari maggiori. Inoltre, l'agarosio può anche essere combinato con altri materiali per preparare il gel composito per ampliare il proprio intervallo di separazione e migliorare l'efficienza della separazione. In alcuni esperimenti di determinazione dell'attività enzimatica, il gel di agarosio può essere utilizzato come veicolo per l'immobilizzazione dell'enzima. L'immobilizzazione dell'enzima sul gel di agarosio può mantenere l'attività e la stabilità dell'enzima e facilitare la separazione e il recupero dell'enzima dai reagenti. Questo metodo ha ampie applicazioni nel campo dell'ingegneria enzimatica.
Applicazione in microbiologia
L'agarosio è comunemente usato come coagulante nei terreni di coltura microbica. Rispetto all'agar, l'agarosio ha una purezza maggiore e un contenuto di impurità inferiore, rendendolo più adatto alla coltivazione microbica. Quando si prepara un terreno di coltura solido, sciogliere l'agarosio in acqua calda, quindi aggiungere altri nutrienti e antibiotici e raffreddare per formare un terreno di coltura solido. Questo tipo di terreno di coltura può fornire un ambiente di crescita stabile per i microrganismi, facilitandone l'isolamento, la purificazione e l'identificazione. Negli esperimenti di identificazione microbiologica, il gel di agarosio può essere utilizzato per preparare terreni di identificazione specifici. Ad esempio, quando si identificano i batteri intestinali, è possibile utilizzare un terreno di coltura di agarosio contenente zuccheri specifici per distinguere diversi tipi di batteri osservando la loro fermentazione degli zuccheri. Inoltre, il gel di agarosio può essere utilizzato anche per preparare mezzi di reazione biochimica affinché i microrganismi possano rilevarne le caratteristiche metaboliche e le attività enzimatiche.
Polvere di agarosioviene generalmente riscaldato a una temperatura superiore a 90 gradi per dissolversi in acqua e quando la temperatura scende a 35-40 gradi forma un buon gel semisolido, che è la caratteristica principale e la base dei suoi vari usi. La prestazione del gel di agarosio è solitamente espressa dalla forza del gel. Maggiore è la resistenza, migliori saranno le prestazioni del gel. Il gel di agarosio è causato dall'esistenza di legami idrogeno. Qualsiasi fattore che possa distruggere i legami idrogeno può portare alla distruzione del gel. L'agarosio è idrofilo e quasi completamente privo di gruppi carichi. Raramente provoca denaturazione e adsorbimento a macromolecole biologiche sensibili. È un vettore inerte ideale. Nel processo di preparazione dell'agarosio, è necessario rimuovere il più possibile la pectina dell'agar, altrimenti potrebbe esserci una quantità molto piccola di solfato e acido piruvico per sostituire il gruppo ionizzante nell'agarosio, causando elettroosmosi (EEO) e influenzando il movimento delle particelle. Il contenuto di solfato dell'agarosio di buona qualità è relativamente basso, solitamente inferiore allo 0,2%, e l'elettroosmosi è relativamente piccolo, solitamente inferiore a 0,13. Questo è il motivo per cui l’agarosio è così costoso dell’agar.
Nel 1937 Araki separò per la prima volta l'agarosio dall'agar, ma fu solo nel 1961 che Hjertin scoprì per la prima volta le eccellenti prestazioni dell'agarosio tanto da attirare sempre più attenzione e avviarne la produzione industriale. L'agarosio è ampiamente utilizzato nei test clinici, nell'analisi biochimica e nella separazione di biomacromolecole.
La polvere di agarosio è uno strumento fondamentale nella biologia molecolare e nella biotecnologia, con un'ampia gamma di applicazioni nell'elettroforesi su gel, nella cromatografia di affinità, nell'immunodiffusione e nell'immunoelettroforesi. Le sue proprietà uniche, come la facilità d'uso, la versatilità, la bassa tossicità e il rapporto costo-beneficio, lo rendono un componente indispensabile della ricerca di laboratorio. Nonostante i suoi limiti, come la risoluzione limitata e la fragilità, i recenti progressi nella tecnologia del gel di agarosio, inclusi gel ad alta-risoluzione, gel pre-colati e dispositivi microfluidici basati su agarosio-, ne hanno ampliato l'utilità e migliorato le prestazioni. Poiché la ricerca scientifica continua ad avanzare, la polvere di agarosio rimarrà senza dubbio un reagente prezioso ed essenziale nel kit di strumenti di biologia molecolare e biotecnologia.
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