Dvimatė (2D) gelio elektroforezė yra metodas, kurį mokslininkai naudoja baltymų mišiniams atskirti ir analizuoti, pirmiausia atskirdami baltymų juostas išilgai dviejų skirtingų ašių. Tai metodas, kuris dažniausiai naudojamas dirbant su sudėtingais arba storais baltymų mišiniais, dažnai su persidengiančiais baltymų dydžiais. 2D gelio elektroforezė skiriasi nuo vienmatės gelio elektroforezės, nes ankstesnis metodas naudoja baltymų atskyrimą pagal dvi skirtingas baltymų charakteristikas, o vienmatė gelio elektroforezė paprastai atskiria baltymus pagal vieną charakteristiką, pavyzdžiui, baltymo dydį.
Gelio elektroforezė dažnai naudojama moksliniams tyrimams, siekiant atskirti molekules, pasinaudojant tuo, kad daugelis biologinių molekulių, pavyzdžiui, DNR, turi elektros krūvį. Šis faktas gali būti panaudotas mokslininkų naudai, nes įkrautos molekulės gali būti atskirtos pagal dydį per porėtą substratą, pavyzdžiui, agarozę, taikant įtampos gradientą per porėtą joninį gelį. Laikui bėgant molekulės praeis per šį gelį link krūvio, kuris yra priešingas natūraliam molekulės krūviui. Mažos molekulės ir stipriai įkrautos molekulės juda greičiau nei didelės molekulės arba baltymai, kurie yra silpnai įkrauti. Atliekant 2D gelio elektroforezę, atskirus baltymus per vieną charakteristiką, kuri sukuria gradientą, gelis gali būti pasuktas į šoną, kad būtų atskirtos anksčiau gautos juostos pagal antrąją charakteristiką.
2D gelio elektroforezėje dažnai naudojami molekuliniai baltymų krūviai kaip viena charakteristika, pagal kurią baltymų agregatus galima atskirti į vieno komponento baltymus. Baltymų masė yra dar viena įprasta charakteristika, naudojama baltymams atskirti atliekant 2D gelio elektroforezę. Po to, kai baltymai paleidžiami ant gelio per vieną juostą atliekant vienmatę gelio elektroforezę, tą gelį galima sukti centrifugoje, sunkesnius baltymus ištraukiant žemyn greičiau nei mažesnius, mažiau masyvius baltymus. Traukimo kryptis yra statmena krypčiai, kurioje baltymai buvo ištraukti per gelį dėl elektros krūvio pritraukimo per įtampos gradientą.
Elektroforezė plačiai naudojama atliekant molekulinius tyrimus, įskaitant baltymų atskyrimą pagal susintetintas charakteristikas, pvz., baltymų žymėjimą. Baltymų atskyrimas pagal būdingą masę taip pat naudojamas, kai baltymai žymimi kitomis molekulėmis. Šis metodas gali būti naudojamas su šiais baltymų kompleksais, nes pažymėti baltymai lengviau kris per gelį nei nepažymėti baltymai.
Nors daugelis atskyrimo gelių laboratorijose yra pagaminti iš agarozės, baltymus atskirti 2D gelio elektroforeze geriausia naudojant poliakrilamido gelius. Šio tipo geliai naudojami Western Blot ir kituose baltymo dydžio tyrimuose. Agarozė dažniau naudojama DNR segmentų atskyrimui.