Factores Clave en la Migración Electroforética y Tipos de Electrodos Indicadores

Factores que Afectan la Migración de Partículas

Este proceso está influenciado por diversos factores:

pH del Medio

La carga neta de una molécula es la resultante de las cargas de todos los grupos ionizables que posea (balance de cargas positivas y negativas). Esta carga neta está determinada por el pH del medio (tampón en el que se encuentra), y dicho pH decide el grado de ionización de las sustancias a separar. Las moléculas cuya carga neta varíe de positiva, negativa o neutra según el pH se llaman anfolitos. Es importante destacar que, en el caso de las proteínas, estas poseen cargas positivas y negativas sobre una misma molécula (pueden actuar como ácidos o bases).

Existe un pH para el cual la cantidad de cargas positivas es igual a la de cargas negativas (conocido como punto isoeléctrico, pI). Si pH > pI, predominan las cargas negativas, y la partícula con carga negativa se moverá hacia el ánodo. Si pH < pI, predominan las cargas positivas, y la partícula con carga positiva se moverá hacia el cátodo. En las proteínas, el pI varía, por ejemplo, de 4.6 (albúmina) a 7.2 (globulinas). Si una proteína alcanza su pI, dejará de moverse. La mayoría de las técnicas se realizan a pH constante mediante el uso de tampones, asegurando el pH idóneo.

Fuerza Iónica del Tampón

La corriente eléctrica es transportada por los iones a separar y por los iones del tampón. Cuanto mayor sea la concentración de tampón, mayor corriente transportarán sus iones, lo que resultará en una menor corriente para la sustancia a separar y, por ende, una migración más lenta. Podría pensarse que la concentración de tampón debería ser baja, pero esto no mantendría el pH adecuadamente. La concentración de tampón debe ser lo suficientemente alta para mantener el pH y lo suficientemente baja para que la mayor parte de la corriente sea transportada por la sustancia de interés.

Interacciones Partícula-Soporte

El tamaño y la forma de la partícula determinan la migración tanto como su propia carga. Las partículas de menor tamaño y forma regular tienen mayor movilidad. En el soporte, algunos materiales tienen una estructura porosa por donde debe circular la sustancia. El tamaño de los poros determinará la velocidad de migración.

Potencial del Campo Eléctrico

La movilidad es proporcional al potencial. Cuanto más alto sea el voltaje, más rápido se moverá la partícula. Podríamos pensar que aumentando el voltaje aceleramos el proceso, pero también aumentamos la temperatura del sistema, lo que puede producir la desnaturalización de proteínas y la evaporación del tampón, resultando en una migración más lenta. (Normalmente se trabaja a 200-400 voltios y de forma constante; para voltajes mayores, se requiere un sistema de refrigeración).

Electrodos Indicadores

Miden las características de la corriente generada en la célula electroquímica al introducir la muestra, comparándolas con las del electrodo de referencia.

Electrodos Metálicos

Barra de metal inmersa en una solución que contiene iones poco solubles del mismo metal, por ejemplo, Zn. Utilizados para medidas directas.

Electrodos de Membrana

Permiten determinaciones rápidas y selectivas de pH y de numerosos cationes y aniones (Electrodos Selectivos de Iones, EIS). Constan de una membrana que separa el interior del electrodo de la solución a medir y tienen la función de permitir la difusión selectiva de los iones cuya actividad se desea determinar. Es necesario un electrodo para cada sustancia.

Los más utilizados son:

• Vidrio: Para la determinación de pH y la detección de la concentración de iones H⁺, así como otros iones y cationes monovalentes.
• Ión Selectivo o Indicadores de Membrana (EIS): Permiten la determinación de la concentración de iones específicos en la muestra. Sus variantes incluyen:
  • Electrodos de Vidrio para Cationes: Cambiando la composición del vidrio, se han desarrollado electrodos que permiten la medida potenciométrica directa de iones monovalentes.
  • Electrodos de Membranas Cristalinas: Las membranas de estos electrodos contienen puntos aniónicos que atraen a ciertos cationes, o tienen huecos catiónicos para acomodar aniones de tamaño y carga adecuados. El más importante es el ión Fluoruro (F^-).
  • Electrodos de Membrana Líquida: Se forman con un soporte sólido en cuyo interior hay líquidos inmiscibles que se desplazan de forma selectiva con algunos iones, actuando como intercambiadores iónicos. Los más importantes son para K⁺ y Ca²⁺. Estos EIS suelen ser de diseño simple (una cápsula de envoltura).