紙電気泳動の用途とは？

紙電気泳動は1950年代に広く普及した分析手法で、物質を電荷に基づいて分離し、組成を調べることができます。その原理と派生した電気泳動技術は、科学研究はもちろん、医療、法医学、環境分析など多くの分野で活用されています。

仕組み

Clive Dennison の『タンパク質分離の手引き』によれば、紙電気泳動では濾紙に緩衝液を染み込ませ導電性を持たせ、紙の両端を緩衝液が入ったリザーバーに浸します。分析対象のサンプルは紙の中央に置き、高電圧を印加すると、サンプル中の分子は電荷の違いに応じて帯状に分離します。これにより、元のサンプルの構成成分や比率を判定できます。

科学的応用

紙電気泳動は主に分析手法として利用されます。例えば、Western blot と呼ばれる検査では血液中のヒト免疫不全ウイルス（HIV）を検出します。また、DNA・RNA のタイプや量を測定するブロット法は、法医学的鑑定に重要な役割を果たします。さらに、上下水の品質評価や廃水の毒性評価など、環境モニタリングにも活用されています。

薬物検査

就業者や容疑者の体内に違法薬物や覚醒剤が存在するかを調べる際、紙電気泳動は迅速かつ信頼性の高い手段として利用されています。国際オリンピック委員会などのスポーツ組織も、禁止薬物使用疑いのある選手のスクリーニングにこの技術を導入しています。

インク分析

紙幣や小切手に使用されるインクは化学組成が多様です。1950年代以降、捜査官や法医学者は紙電気泳動でインクを分析し、偽造紙幣や改ざん文書の真贋判定に役立てています。

Eペーパー（電子インク）

E Ink 社は電気泳動技術を応用した電子ペーパー（EPD）を開発しました。微小カプセル（約10万個／平方インチ）内に、正電荷の粒子と負電荷の粒子がそれぞれ異なる色のインクを封入しています。電場を印加すると、電荷が同じ粒子が表面に移動し、色が変化します。例えば、正電荷粒子が黒であれば、電場の向きに応じて画面が黒く表示されます。この技術は時計、携帯電話、サインボードなどに利用され、低電圧で動作するため消費電力が極めて少なく、長時間の使用が可能です。