凝膠乾燥

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：

1. 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。
2. 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。
3. 蓋上透明矽膠密封墊片、移除氣泡。
4. 闔上乾燥機上蓋。
5. 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：

1. 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。
2. 將膠片平鋪在玻璃紙中央。
3. 在膠片上再加一層浸濕的玻璃紙。
4. 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。
5. 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。

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：

• A simple method of drying polyacrylamide slab gels that eliminates cracking, Biotechniques, 2020
• Gel dryer, Vacuubrand
• Gel Drying Methods, Protein Gel Detection and Imaging
• Gel Drying, Cleaver SCIENTIFIC
• 國立台灣大學生物技術研究中心-4.2 蛋白質檢定方法