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Die '''Free-flow-Elektrophorese''' (auch trägerfreie Elektrophorese oder Freifluss-Elektrophorese genannt) ist eine kontinuierliche (semi)präparative [[Elektrophorese|elektrophoretische]] Trennmethode der [[Biochemie]], die insbesondere zur Gewinnung gereinigter [[Proteine]], [[Proteinkomplex]]e, [[Peptid]]e, [[DNA-Origami]] und [[Organellen]] in größeren Mengen dient, wie sie für präparative Verfahren zur Verfügung stehen müssen.

== Eigenschaften ==
Typische Anwendungen für die Free Flow Elektrophorese (FFE) sind die Auftrennung von komplexen Proteingemischen, Isolierung von Proteinisoformen und die Aufreinigung von Partikeln, Organellen oder Zellen zur weiteren Analytik. Ein Vorteil der FFE Methode ist, dass die Trennung sehr schnell und schonend in wässrigem Medium erfolgt und keine Interaktion mit einer festen Matrix, wie zum Beispiel [[Polyacrylamid]] bei der [[Gelelektrophorese]], stattfindet. Somit ist die [[Wiederfindungsrate]] vergleichsweise hoch, da theoretisch keine Analyten verlorengehen.
Die FFE Trennungen laufen stets kontinuierlich ab, dadurch ist es möglich, große Mengen der Analyten aufzureinigen. Bei kommerziellen Systemen liegt der Durchsatz zwischen ein bis vier Milligramm der Probe pro Stunde.
Des Weiteren können die Trennungen für Proteine sowohl mit Erhaltung der ursprünglichen [[Konformation]] als auch [[Denaturierung (Biochemie)|denaturierend]] durchgeführt werden.

== Verfahren ==
Ein gleichmäßiger, laminarer Flüssigkeitsstrom wird durch zwei Platten geleitet, wobei er am Ende der Platten in parallel angeordnete, gleichartige Kapillarröhrchen einfließt und von dort in Auffanggefäße, meist [[Mikrotiterplatte]]n geleitet wird. [[Datei:Free Flow Electrophoresis Scheme.png|mini|Schematische Funktionsweise der Free Flow Elektrophorese]] Quer zur Fließrichtung wird eine elektrische Spannung an die gepufferte Lösung angelegt. Wenn an der Probenaufgabestelle eine Proteinlösung eingeschleust wird, werden die Proteine während des Transports durch die Trennkammer gemäß [[Ladungsdichte]] oder dem [[Zwitterion|isoelektrischen Punkt]] aufgetrennt, so dass sie in verschiedenen Kapillarröhrchen landen. Bei geeigneter Standardisierung und Kontrolle aller Parameter eignet sich das Verfahren als kontinuierliche Methode für die Präparation größerer Mengen unterschiedlich geladener [[Molekül]]e.
Es lassen sich verschiedene elektrophoretische Verfahren in der Trennkammer anwenden:
* [[Isoelektrische Fokussierung]], Trennung erfolgt nach dem isoelektrischen Punkt
* [[Zonenelektrophorese]], Trennung nach Ladungsdichte
* [[Isotachophorese]], Trennung nach [[Elektrophorese|elektrophoretischer Mobilität]]

== Geschichte ==
Das Free Flow Elektrophorese Verfahren wurde in den 1960er Jahren maßgeblich von [[Kurt Hannig]] am [[Max-Planck-Institut für Biochemie]] entwickelt<ref>Free Flow Elektrophoresis, Kurt Hannig und Hans G. Heidrich, GIT Verlag 1990, ISBN 3-921956-88-9</ref>. Es war bis in die 1980er Jahre ein standardisiertes Trennverfahren für Zellen und Organellen. Zudem wurden zahlreiche Free Flow Elektrophoreseversuche im [[Spacelab]] durchgeführt, um den Einfluss der [[Sedimentation]] im gravitationsfreien Raum zu minimieren.<ref>[http://www.thermoelectric.com/2010/archives/library/Electrophoresis%20in%20Space%201985.PDF Electrophoresis Operations in Space] (PDF; 4,6 MB)</ref>
Die Einführung der [[Durchflusszytometrie]] beendete teilweise die Anwendung der FFE zur Zelltrennung und die Applikationen der Free Flow Elektrophorese verlagerten sich bis heute weitgehend auf die Trennung von Partikeln, Proteinen und Peptidgemischen.<ref>Free-flow electrophoresis in the proteomic era: a technique in flux. Islinger M, Eckerskorn C, Völkl A. Electrophoresis. 2010 Jun;31(11):1754-63. [[doi:10.1002/elps.200900771]]. Review. PMID 20506416</ref>
Einige Forschungsgruppen arbeiten auch an miniaturisierten FFE Systemen (µFFE) für verschiedene Einsatzzwecke.<ref>S. Jezierski, L. Gitlin, S. Nagl, D. Belder Multistep liquid-phase lithography for fast prototyping of microfluidic free-flow-electrophoresis chips, Anal. Bioanal. Chem., 2011, 401, 2651–2656. PMID 21892629</ref><ref>Miniaturizing free-flow electrophoresis - a critical review. Kohlheyer D, Eijkel JC, van den Berg A, Schasfoort RB. Electrophoresis. 2008 Mar;29(5):977-93. [[doi:10.1002/elps.200700725]]. Review. PMID 18232029</ref>

== Aufbau der Free Flow Elektrophoreseapparatur ==
[[Datei:Free Flow Electrophoresis System, schgematic view.png|mini|Aufbau eines Free Flow Elektrophoreseinstruments]]
Die Trennkammer besteht je aus einer Rückplatte und einer Frontplatte. Die Rückplatte besteht aus einem kühlbaren Aluminiumblock, der mit einer kunststoffbeschichteten und verspiegelten Glasplatte beschichtet ist. Die Frontplatte besteht üblicherweise aus [[Polymethylmethacrylat|Acrylglas (PMMA)]]. Der Abstand der Platten beträgt bei kommerziellen Systemen üblicherweise 0,1 – 0,5 mm. In der Frontplatte befinden sich die Einlässe für die Trennmedien, die Probeneinlässe, die Fraktionierschläuche und die Elektroden. Die Trennmedien und Proben werden je über eine [[Schlauchpumpe]] in die Trennkammer gefördert. Wichtig hierbei ist, dass eine [[laminare Strömung]] vorliegt. Senkrecht zur Flussrichtung wird das [[Elektrisches Feld|elektrische Feld]] über die [[Elektrode]]n aufgebaut.
Am Ende der Trennkammer wird die getrennte Probe in 96 Fraktionierschläuchen abgegriffen und in die Auffanggefäße geleitet.<ref>{{Webarchiv|url=http://ffeservice.com/index.php/technology.html |wayback=20141201060139 |text=Prinzip der FFE Trennungen }}</ref>

== Weblinks ==
* Christoph Eckerskorn, Robert Wildgruber, Mikkel Nissum, Gerhard Weber: [http://www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf&_id=934827 Free Flow Elektrophorese: Eine neue hochauflösende Dimension für die Trennung komplexer Protein- und Peptidgemische]
* {{Patent| Land=WO| V-Nr=2002050524| Code=A2| Typ=Patentanmeldung| Titel=Trägerfreies Elektrophoreseverfahren und Elektrophoresevorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens| A-Datum=2001-12-07| V-Datum=2002-06-27| Erfinder=Gerhard Weber}}
* [http://www.ffeservice.com/applications Übersicht der Anwendungsgebiete der Free Flow Elektrophorese (englisch)]

== Quellen ==
<references />
[[Kategorie:Elektrophorese]]

Free-Flow-Elektrophorese - Versionsgeschichte

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