قراءة الإشارات المشعة: شرح التصوير الشعاعي الذاتي

كمهندس ، أنت تعلم أن التكنولوجيا يمكن أن تساعدنا في معرفة كيفية عمل العالم الطبيعي.

لكن هل فكرت يومًا في كيفية استخدام النشاط الإشعاعي للمساعدة في البحث البيولوجي؟ لقد غير التصوير الشعاعي الذاتي الطريقة التي أدرس بها الكائنات الحية.

في منشور المدونة هذا ، سأستعرض كل ما تحتاج لمعرفته حول التصوير الشعاعي الذاتي ، بما في ذلك تاريخه واستخداماته ومخاوف السلامة.

استعد لمعرفة كيف تغير هذه الطريقة الجديدة مستقبل البحث البيولوجي وكيف يمكنك المساعدة.

نظرة عامة على التصوير الشعاعي الذاتي

تعريف رسمي:

تقنية للكشف عن النشاط الإشعاعي في عينة عن طريق إنتاج صورة على فيلم أو لوحة فوتوغرافية.

يعد التصوير الشعاعي الذاتي طريقة تصوير قوية تم استخدامها لأكثر من مائة عام في البحث العلمي.

تطبيقات التصوير الشعاعي الذاتي

يستخدم التصوير الشعاعي الذاتي للعديد من الأشياء المختلفة ، مثل:

• موقع الجزيئات داخل الخلايا والأنسجة.
• معايرة الصورة.
• تقدير طول الكروموسومات.
• المزيد من الأمثلة أدناه.

هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لاكتشاف مكان وجود الجزيئات ذات العلامات الإشعاعية في الخلايا أو الأنسجة.

يمكن استخدامه أيضًا لمعرفة طول أجزاء الحمض النووي وعددها بعد فصلها بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام.

عملية التصوير الشعاعي الذاتي

التصوير الشعاعي الذاتي هو عملية تتكون من عدة خطوات. أولاً ، يتم تمييز عينات الكائنات الحية بالنشاط الإشعاعي.

في المختبر ، يمكن تمييز العينة عن طريق عزل الأجزاء الخلوية مثل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أو البروتينات أو الدهون وتوسيمها بالنظائر المشعة الصحيحة

في الجسم الحي ، يمكن تمييز العينات البيولوجية بالنشاط الإشعاعي.

بمجرد تسمية العينة ، يتم وضع قسم الأنسجة المسمى بجانب فيلم الأشعة السينية أو مستحلب نووي لعمل صورة أشعة أوتوماتيكية.

عندما تتفاعل جسيمات بيتا مع أيونات الفضة في مستحلب التصوير الفوتوغرافي ، والذي يتكون من بلورات بروميد الفضة في مصفوفة جيلاتينية ، فإنها تقوم بتشغيل أيونات Ag +.

أثناء التطوير ، يتم تحويل أيونات Ag + المنشطة إلى Ag (s) ، تاركًا حبيبات Ag (s) لتحديد مسار جسيمات بيتا.

يمكن أن يكون التصوير الشعاعي الذاتي طريقة بسيطة ، ولكنه يتطلب توخي الحذر مع المواد المشعة للحفاظ على سلامة الجميع.

يجب على المشغلين اتخاذ الخطوات الصحيحة لحماية أنفسهم من الإشعاع الضار.

نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة الإنجليزية (أو اللهجة الهندية). قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.

تطبيقات التصوير الشعاعي الذاتي

التصوير الإشعاعي الذاتي هو طريقة يمكن استخدامها في العديد من أنواع الأبحاث البيولوجية المختلفة.

ستقدم هذه المقالة لمحة عامة عن بعض أهم استخدامات التصوير الشعاعي الذاتي ، مثل بصمة الحمض النووي والتحليل الجيني ، بالإضافة إلى كيفية استخدامها لدراسة التمثيل الغذائي ، والحركية الدوائية ، وعلم الأعصاب.

بصمات الحمض النووي والتحليل الجيني

يعد التصوير الإشعاعي الذاتي جزءًا أساسيًا من بصمات الحمض النووي ، والتي غيرت علم الطب الشرعي ونزاعات الأبوة وقضايا الهجرة.

إنه يعمل عن طريق استخدام المجسات لربط تسلسل DNA معين ثم استخدام طرق الكشف المختلفة ، مثل التصوير الشعاعي الذاتي ، لرؤية المجسات المقيدة.

بعد الرحلان الكهربي للهلام وتطوير فيلم تم تركه ملامسًا للجيل ، حصل جيفريز على مخطط إشعاعي ذاتي مع عدد من العصابات المظلمة.

كانت هذه العصابات المظلمة عبارة عن أقسام من الحمض النووي لها تسلسل يطابق المسبار.

يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لتحليل كمية الإشعاع في مجموعة الحمض النووي التصوير الشعاعي الذاتي ، والتي تُستخدم في حالات الأبوة كعلامات وراثية.

تتيح هذه التقنية للباحثين رؤية أجزاء معينة من الحمض النووي على فيلم الأشعة السينية. يمنحهم هذا معلومات مهمة حول متى وأين تتشكل الخلايا.

https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography

التمثيل الغذائي وحركية الدواء

تم استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لدراسة التمثيل الغذائي لكل من النباتات والحيوانات من خلال تتبع نشاط النظائر المشعة في المركبات العضوية التي تم وضعها في الأنسجة.

يمكن استخدامه لمعرفة مكان وجود مادة مشعة في نسيج أو خلية بعد وضعها في مسار استقلابي ، أو مرتبطة بمستقبل أو إنزيم ، أو تهجينها إلى حمض نووي.

يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لاكتشاف مكان وجود دواء مرمز إشعاعيًا في الجسم ومدى ارتباطه بالمستقبل.

على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم التصوير الشعاعي الذاتي لدراسة كيفية اختلاط الأحماض النووية ولقياس كمية الأدوية ذات العلامات الإشعاعية في المصل من أجل دراسات الحرائك الدوائية.

علم الأعصاب

يستخدم التصوير الشعاعي الذاتي والمركبات التي تحمل علامات الراديو في البحوث البيولوجية العصبية لدراسة مسارات الأعصاب والمستقبلات.

من خلال رؤية كيفية توزيع المركبات ذات العلامات الإشعاعية في الدماغ ، يمكن للباحثين معرفة المزيد حول الآليات الكامنة وراء وظيفة الدماغ الطبيعية وغير الطبيعية.

توطين البروتين

يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لمعرفة مكان وجود البروتينات في الخلايا. في هذه الحالة ، يضاف نظير مشع إلى بروتين ، ويتم وضع البروتين المسمى في الخلايا.

ثم يتم معالجة الخلايا ووضعها على فيلم أو لوحة للتصوير الفوتوغرافي. يؤدي هذا إلى تكوين صورة لمكان وجود البروتين المسمى في الخلية. يتيح هذا للعلماء دراسة كيفية عمل البروتينات المختلفة في الخلايا وكيفية التحكم فيها.

توطين المستقبلات

يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لإيجاد المستقبلات داخل الخلايا ودراسة كيفية عملها. في هذه الحالة ، يتم استخدام يجند مشع لتحديد المستقبلات. ثم تتم معالجة الخلايا ووضعها على فيلم أو لوحة للتصوير الفوتوغرافي.

يؤدي هذا إلى تكوين صورة عن مكان وجود المستقبلات المسمى داخل الخلايا. يتيح هذا للباحثين دراسة مكان المستقبلات وما الدور الذي تلعبه في إرسال الإشارات الخلوية والأشياء الأخرى التي تقوم بها الخلايا.

فحوصات ملزمة Radioligand

في فحوصات الربط الإشعاعي ، غالبًا ما يستخدم التصوير الإشعاعي الذاتي للنظر في كيفية عمل الروابط والمستقبلات معًا. في هذا التطبيق ، يتم خلط مركب مشع مع الخلايا أو الأنسجة ، ويتم استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لقياس مدى ارتباط اللجند بالمستقبلات.

يتيح هذا للباحثين دراسة سرعة وقوة التفاعلات بين الروابط والمستقبلات والعثور على الأدوية المحتملة أو المركبات الأخرى التي يمكن أن تغير هذه التفاعلات.

بدائل التصوير الشعاعي الذاتي

يعد التصوير الشعاعي الذاتي طريقة شائعة لمعرفة ما إذا كان هناك شيء يحتوي على نشاط إشعاعي.

ولكن هناك عددًا من الطرق الأخرى للعثور على النظائر المشعة وقياسها ، وبعضها يتمتع بحساسية ودقة أفضل.

تصوير لوحة التصوير الشعاعي

يعد التصوير الإشعاعي الذاتي للوحة التصوير (IP) طريقة بسيطة وغير مدمرة لتحليل العينات

يمكن أن تلتقط صورًا لمناطق كبيرة في بعدين ولها حدود منخفضة للكشف عن الأكتينيدات والنويدات المشعة الأخرى.

يتم التقاط الإشعاع المنبعث من النظير المشع بواسطة شاشة تخزين الفوسفور ، ثم يتم قراءتها بواسطة ماسح ضوئي وتحويلها إلى صورة رقمية.

المسح المجهري الإلكتروني (SEM)

المسح المجهري الإلكتروني (SEM) هو طريقة تستخدم شعاع إلكتروني لعمل صور عالية الدقة للأجسام المجهرية.

يمكن أيضًا استخدام SEM للنظر في كيفية انتشار النظائر المشعة في العينات.

العينة مغطاة بمادة موصلة للكهرباء ، ويقوم شعاع الإلكترون بمسح سطح العينة لعمل صور بدقة عالية وتباين جيد.

https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope

قياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS)

مقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS) هو طريقة يمكن استخدامها لإيجاد والتقاط صور لنظائر أصغر من ميكرون.

في هذه الطريقة ، يتم إطلاق حزمة من الأيونات عالية الطاقة على العينة ، مما يؤدي إلى خروج الأيونات الثانوية.

ثم يتم استخدام مطياف الكتلة للنظر في هذه الأيونات لمعرفة مكان وعدد النظائر الموجودة في العينة.

تصوير الإشعاع الذاتي لشاشة الفوسفور

باستخدام طريقة 14C-PMMA ، يعد التصوير الشعاعي الذاتي لشاشة الفوسفور تقنية تستخدم نظيرًا مشعًا لمعرفة كيف يكون الشيء مساميًا وكيف تبدو مسامها.

لهذه الطريقة ، يُسكب راتينج PMMA حول عينة ، ثم يتم تعريضها لنظير مشع.

ثم يتم تصوير العينة باستخدام شاشة الفوسفور ، والتي تلتقط الانبعاثات المشعة للعينة.

بدائل أخرى

إلى جانب هذه الطرق ، فيما يلي بدائل شائعة للتصوير الشعاعي الذاتي:

• يعد عد التلألؤ السائل طريقة لاكتشاف وقياس المستويات المنخفضة من النظائر المشعة لبيتا وألفا الحساسة والكمية.
• يستخدم حساب جاما لإيجاد وقياس كمية بواعث جاما في أنواع مختلفة من العينات.

وضع العلامات والكشف عن البروتينات

التصوير الشعاعي الذاتي هو نوع من التصوير يستخدم مصادر مشعة موجودة بالفعل في العينة ، مثل البروتينات ذات العلامات الإشعاعية.

أثناء تخليق البروتين ، يمكن إضافة النظائر المشعة مثل 35S-methionine أو 3H-leucine أو 14C-amino acids إلى البروتين المطلوب

هذا يجعل من الممكن استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لإيجاد وقياس البروتينات الموصوفة.

هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في العثور على البروتينات غير الشائعة جدًا أو للنظر في كيفية تغير البروتينات بعد تصنيعها.

من خلال الترسيب المناعي المشترك ومقايسات التراكب ، يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لمعرفة كيفية تفاعل البروتينات مع بعضها البعض.

وسم وكشف الحمض النووي

عن طريق إضافة النظائر المشعة مثل الكبريت 35 (35S) والهيدروجين 3 (3H) والكربون 14 (14C) واليود 125 (125I) والفوسفور 32 (32P) إلى جزيء الحمض النووي ، يمكن أيضًا استخدام التصوير الإشعاعي الذاتي للاحتفال والعثور على الحمض النووي.

على سبيل المثال ، يمكن إضافة 32P و 35S إلى النيوكليوسيدات مثل N15- أو ديوكسي ثيميدين ثلاثي الفوسفات (dTTP) ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتسمية جزيئات الحمض النووي.

في فحوصات الانتشار ، يمكنك أيضًا استخدام 3H-thymidine أو thymidine المسمى بـ 14C.

يمكن أيضًا استخدام التصوير الشعاعي الذاتي لمعرفة كيفية استخدام أليغنوكليوتيدات المشعة 32P لإصلاح الحمض النووي.

السلامة من الإشعاع وإعداد البحوث

التصوير الإشعاعي الذاتي هو طريقة مستخدمة في البحث البيولوجي لرؤية البروتينات ذات العلامات الإشعاعية والحمض النووي وأجزاء أخرى في عينة ومعرفة مقدار كل منها.

يتضمن وضع قطعة من الأنسجة المصنفة بجوار قطعة من فيلم فوتوغرافي أو مستحلب. هذا يجعل تصوير أوتوراديوغرافي.

يمكن النظر إلى الصور الشعاعية من خلال مجهر لمعرفة مكان حبيبات الفضة ، كما هو الحال في داخل أو خارج الخلايا أو العضيات.

عند استخدام المواد المشعة في البحث ، هناك عدد من الطرق للبقاء آمنًا.

• تحديد وتوسيم المناطق التي ستستخدم فيها المواد المشعة.
• لا يمكنك أن تأكل أو تشرب أو تدخن في المختبر.
• استخدام صواني الانسكاب وغطاء يمتص السائل.
• استخدام أغطية الدخان عند العمل بمواد يمكن أن تشتعل فيها النيران.
• ارتداء معدات الحماية الشخصية مثل معاطف المختبر والقفازات ونظارات السلامة.
• مراقبة الأسطح وتنظيفها بعد الاستخدام.
• وضع النفايات المشعة في سلة المهملات بالطريقة الصحيحة ، وفقًا لما يقتضيه القانون.

التصوير الشعاعي الذاتي المباشر مع الفيلم محدود في الحساسية بسبب النقل غير الفعال لطاقة الانبعاث للنويدات المشعة.

خاتمة

عندما ننتهي من التعلم عن التصوير الإشعاعي الذاتي ، هناك شيء واحد واضح: لا يمكن إنكار قوة النشاط الإشعاعي في البحث البيولوجي.

ساعدنا التصوير الشعاعي الذاتي في تعلم الكثير عن العالم الطبيعي ، من الوقت الذي وجده العلماء منذ أكثر من مائة عام حتى الوقت الحاضر ، عندما يتم استخدامه في مجالات مثل علم الوراثة وعلم الأعصاب.

لكن من المهم أن تتذكر أنه عندما يكون لديك الكثير من القوة ، فإنك تتحمل أيضًا الكثير من المسؤولية.

يعد التصوير الشعاعي الذاتي وسيلة فعالة للتعرف على الأشياء ، ولكن يجب استخدامه بعناية وبعناية لتجنب مخاطر التعرض للإشعاع.

كمهندس ، لديك فرصة نادرة للعمل في طليعة العلم ، باستخدام طرق جديدة مثل التصوير الشعاعي الذاتي لمعرفة المزيد عن العالم من حولنا.

من خلال مراقبة السلامة ودفع حدود ما هو ممكن ، يمكنك المساعدة في التأكد من أن هذه التكنولوجيا المذهلة ستستمر في تحقيق اكتشافات جديدة لسنوات عديدة قادمة.

لذا انطلق واستكشف واكتشف عالم التصوير الشعاعي الذاتي المذهل - الاحتمالات لا حصر لها!