Mérnökként tudja, hogy a technológia segíthet nekünk kitalálni, hogyan működik a természeti világ.
De gondoltál már arra, hogy a radioaktivitás hogyan segítheti a biológiai kutatásokat? Az autoradiográfia megváltoztatta az élőlények tanulmányozását.
Ebben a blogbejegyzésben áttekintek mindent, amit az autoradiográfiáról tudni kell, beleértve annak történetét, felhasználását és biztonsági aggályait.
Készüljön fel arra, hogy megtudja, hogyan változtatja meg ez az új módszer a biológiai kutatás jövőjét, és hogyan segíthet Ön.
Az autoradiográfia áttekintése
Formális meghatározás:
A mintában lévő radioaktivitás kimutatására szolgáló technika fényképészeti filmre vagy lemezre történő kép létrehozásával.
Az autoradiográfia egy erőteljes képalkotó módszer, amelyet több mint száz éve használnak a tudományos kutatásban.
Az autoradiográfia alkalmazásai
Az autoradiográfiát számos különböző dologra használják, mint például:
- A molekulák elhelyezkedése a sejtekben és szövetekben.
- Képkalibrálás.
- A kromoszómák hosszának becslése.
- További példák alább.
A módszer különösen hasznos annak megállapítására, hogy hol találhatók a radioaktívan jelölt molekulák a sejtekben vagy szövetekben.
Használható a DNS-fragmensek hosszának és számának meghatározására is, miután gélelektroforézissel szétválasztották őket.
Az autoradiográfia folyamata
Az autoradiográfia több lépésből álló folyamat. Először is, az élőlények mintáit radioaktivitással jelölik meg.
In vitro a mintát sejtrészek, például DNS, RNS, fehérjék vagy lipidek izolálásával és a megfelelő radioizotópokkal való jelölésével lehet megjelölni.
In vivo a biológiai minták radioaktivitással jelölhetők.
Miután a mintát felcímkézték, a megjelölt szövetmetszetet röntgenfilm vagy nukleáris emulzió mellé helyezik, hogy autoradiográfiát készítsenek.
Amikor a béta részecskék kölcsönhatásba lépnek az ezüst-ionokkal a fényképészeti emulzióban, amely ezüst-bromid kristályokból áll egy zselatin mátrixban, akkor Ag+ ionokat kapcsolnak be.
A fejlődés során az aktivált Ag+ ionok Ag(ek)vé alakulnak, így Ag(k) szemcsék maradnak a béta-részecskék útját kijelölve.
Az autoradiográfia egyszerű módszer lehet, de óvatosságot igényel a radioaktív anyagokkal, hogy mindenki biztonságban legyen.
Az üzemeltetőknek meg kell tenniük a megfelelő lépéseket a káros sugárzás elleni védekezés érdekében.
Tipp: Kapcsolja be a felirat gombot, ha szüksége van rá. Válassza az „automatikus fordítás” lehetőséget a beállítások gombban, ha nem ismeri az angol nyelvet (vagy az indiai akcentust). Előfordulhat, hogy először a videó nyelvére kell kattintania, mielőtt kedvenc nyelve elérhetővé válik a fordításhoz.
Az autoradiográfia alkalmazásai
Az autoradiográfia egy olyan módszer, amely sokféle biológiai kutatásban használható.
Ez a cikk áttekintést ad az autoradiográfia néhány legfontosabb felhasználásáról, mint például a DNS-ujjlenyomat-vétel és a genetikai elemzés, valamint arról, hogyan használják az anyagcsere, a farmakokinetika és a neurobiológia tanulmányozására.
DNS-ujjlenyomat és genetikai elemzés
Az autoradiográfia a DNS-ujjlenyomat-vétel kulcsfontosságú része, amely megváltoztatta a törvényszéki tudományt, az apasági vitákat és a bevándorlási ügyeket.
Úgy működik, hogy próbákkal kötődik specifikus DNS-szekvenciákhoz, majd különböző kimutatási módszereket, például autoradiográfiát használ a megkötött próbák megtekintéséhez.
A gélelektroforézis és a géllel érintkezésbe került film előhívása után Jeffreys egy autoradiogramot kapott számos sötét sávval.
Ezek a sötét sávok a DNS olyan szakaszai voltak, amelyek szekvenciája megegyezett a próbával.
Az autoradiográfiával az apasági esetekben genetikai markerként használt DNS-tömb autoradiográfiák sugárzásának elemzésére is lehetőség nyílik.
A technika lehetővé teszi, hogy a kutatók a DNS meghatározott darabjait lássák egy röntgenfilmen. Ez fontos információkat ad nekik arról, hogy mikor és hol alakulnak ki a sejtek.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolizmus és farmakokinetika
Az autoradiográfiát mind a növények, mind az állatok anyagcseréjének tanulmányozására alkalmazták a szövetbe juttatott szerves vegyületek radioaktív izotópjainak aktivitásának nyomon követésével.
Használható arra, hogy megtudja, hol található egy radioaktív anyag egy szövetben vagy sejtben, miután metabolikus útvonalba került, receptorhoz vagy enzimhez kötötték, vagy nukleinsavhoz hibridizálták.
Az autoradiográfiát arra is fel lehet használni, hogy kiderítsük, hol található a radioaktívan jelölt gyógyszer a szervezetben, és mennyire kötődik egy receptorhoz.
Például az autoradiográfiát gyakran használják a nukleinsavak keveredésének tanulmányozására és a szérumban lévő radioaktívan jelölt gyógyszerek mennyiségének mérésére farmakokinetikai vizsgálatokhoz.
Neurobiológia
Az autoradiográfiát és a radioaktívan jelölt vegyületeket neurobiológiai kutatásokban használják idegpályák és receptorok tanulmányozására.
A radioaktívan jelölt vegyületek agyi eloszlásának megfigyelésével a kutatók többet megtudhatnak a normális és abnormális agyműködés mögött meghúzódó mechanizmusokról.
Fehérje lokalizáció
Az autoradiográfia arra is használható, hogy megtudja, hol vannak a fehérjék a sejtekben. Ebben az esetben radioaktív izotópot adnak egy fehérjéhez, és a jelölt fehérjét a sejtekbe juttatják.
A sejteket ezután kezelik, és filmre vagy lemezre helyezik fényképezés céljából. Ez képet ad arról, hogy a jelölt fehérje hol található a sejtben. Ez lehetővé teszi a tudósok számára, hogy tanulmányozzák, hogyan működnek a különböző fehérjék a sejtekben, és hogyan szabályozzák őket.
Receptor lokalizáció
Az autoradiográfiát arra is lehet használni, hogy receptorokat találjunk a sejtekben, és tanulmányozzuk azok működését. Ebben az esetben radioaktív ligandumot használnak a receptorok megjelölésére. A sejteket ezután feldolgozzák, és filmre vagy lemezre teszik fényképezés céljából.
Ez képet ad arról, hogy a jelölt receptorok hol vannak a sejtekben. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy tanulmányozzák, hol vannak a receptorok, és milyen szerepet játszanak a sejtjelátvitelben és a sejtek egyéb tevékenységében.
Radioligand kötődési vizsgálatok
A radioligandumkötési vizsgálatok során gyakran használják az autoradiográfiát a ligandumok és receptorok együttmûködésének vizsgálatára. Ebben az alkalmazásban egy radioaktív ligandumot sejtekkel vagy szövetekkel kevernek össze, és autoradiográfiát használnak annak mérésére, hogy a ligandum mennyire kötődik a receptorokhoz.
Ez lehetővé teszi a kutatóknak, hogy tanulmányozzák a ligandumok és receptorok közötti kölcsönhatások sebességét és erősségét, és olyan potenciális gyógyszereket vagy más vegyületeket találjanak, amelyek megváltoztathatják ezeket a kölcsönhatásokat.
Az autoradiográfia alternatívái
Az autoradiográfia egy általános módszer annak kiderítésére, hogy van-e benne radioaktivitás.
De számos más módszer is létezik a radioaktív izotópok megtalálására és mérésére, és némelyikük jobb érzékenységgel és felbontással rendelkezik.
Képalkotó lemezes autoradiográfia
Az imaging Plate (IP) autoradiográfia egy egyszerű, roncsolásmentes módszer a minták elemzésére
Nagy területekről tud kétdimenziós képeket készíteni, és alacsony az aktinidák és más radioaktív nuklidok kimutatási határa.
A radioaktív izotóp által kibocsátott sugárzást egy tároló foszfor képernyő fogja fel, amelyet ezután egy szkenner leolvas és digitális képpé alakít.
Pásztázó elektronmikroszkópia (SEM)
A pásztázó elektronmikroszkópia (SEM) egy olyan módszer, amely elektronsugarat használ a mikroszkopikus objektumok nagy felbontású képeinek elkészítésére.
A SEM arra is használható, hogy megvizsgálja, hogyan oszlanak el a radioizotópok a mintákban.
A mintát elektromosságot vezető anyaggal borítják, és az elektronsugár átpásztázza a minta felületét, hogy nagy felbontású és jó kontrasztú képeket készítsen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Másodlagos ion tömegspektrometria (SIMS)
A másodlagos ion tömegspektrometria (SIMS) egy olyan módszer, amellyel egy mikronnál kisebb izotópokat lehet megtalálni és lefényképezni.
Ennél a módszernél nagy energiájú ionsugarat bocsátanak ki a mintára, ami másodlagos ionokat bocsát ki.
Ezután a tömegspektrométerrel megvizsgálják ezeket az ionokat, hogy megtudják, hol és hány izotóp van a mintában.
Phosphor Screen autoradiográfia
A 14C-PMMA módszert használó Phosphor Screen autoradiográfia egy olyan technika, amely radioaktív izotópot használ annak kiderítésére, mennyire porózus valami, és hogyan néznek ki a pórusai.
Ehhez a módszerhez PMMA gyantát öntenek egy minta köré, amelyet ezután radioaktív izotóppal tesznek ki.
A mintát ezután egy foszforszűrő segítségével ábrázolják, amely felveszi a minta radioaktív kibocsátását.
Egyéb alternatívák
Ezeken a módszereken kívül az autoradiográfiának az alábbiak is gyakori alternatívái:
- A folyadékszcintillációs számlálás a béta- és alfa-kibocsátó izotópok alacsony szintjének kimutatására és mérésére szolgáló módszer, amely érzékeny és kvantitatív is.
- A gammaszámlálást a gamma-sugárzók mennyiségének megtalálására és mérésére használják különböző típusú mintákban.
A fehérjék jelölése és kimutatása
Az autoradiográfia egy olyan képalkotás, amely a mintában már jelen lévő radioaktív forrásokat, például radioaktívan jelölt fehérjéket használ.
A fehérjeszintézis során radioaktív izotópokat, például 35S-metionint, 3H-leucint vagy 14C-aminosavakat adhatunk a kívánt fehérjéhez.
Ez lehetővé teszi az autoradiográfiát a jelölt fehérjék megtalálására és mérésére.
Ez a módszer különösen hasznos olyan fehérjék megtalálására, amelyek nem túl gyakoriak, vagy annak vizsgálatára, hogyan változnak a fehérjék az előállításuk után.
A koimmunprecipitáció és az overlay vizsgálatok révén az autoradiográfiát arra is fel lehet használni, hogy megtudjuk, hogyan lépnek kölcsönhatásba a fehérjék egymással.
A DNS címkézése és kimutatása
Radioaktív izotópok, például kén-35 (35S), hidrogén-3 (3H), szén-14 (14C), jód-125 (125I) és foszfor-32 (32P) hozzáadásával a DNS-molekulához az autoradiográfia is használható. Megjelölni és megtalálni a DNS-t.
Például a 32P és a 35S hozzáadható nukleozidokhoz, például N15- vagy dezoxitimidin-trifoszfáthoz (dTTP), amelyek azután DNS-molekulák jelölésére használhatók.
A proliferációs vizsgálatokban 3H-timidint vagy 14C-vel jelölt timidint is használhat.
Az autoradiográfia arra is használható, hogy megtudja, hogyan használják a 32P-radiogénnel jelölt oligonukleotidokat a DNS rögzítésére.
Sugárbiztonsági és kutatási beállítás
Az autoradiográfia egy olyan módszer, amelyet a biológiai kutatásokban használnak radioaktívan jelölt fehérjék, DNS és egyéb részek megtekintésére a mintában, és kiderítik, hogy mennyi van mindegyikből.
Ez azt jelenti, hogy egy darab felcímkézett szövetet helyeznek egy fotófilm vagy emulzió mellé. Ez autoradiográfot készít.
Az autoradiográfiákat mikroszkóppal lehet megnézni, hogy megtudjuk, hol vannak az ezüstszemcsék, például a sejtek vagy organellumok belsejében vagy kívül.
Amikor radioaktív anyagokat használnak kutatásban, számos módja van a biztonság megőrzésének.
- Olyan területek kijelölése és címkézése, ahol radioaktív anyagokat fognak használni.
- A laborban nem lehet enni, inni vagy dohányozni.
- Használjon kiömlőtálcákat és olyan burkolatot, amely felszívja a folyadékot.
- Használjon füstelszívót, ha olyan anyagokkal dolgozik, amelyek meggyulladhatnak.
- Személyi védőfelszerelés, például laborköpeny, kesztyű és védőszemüveg viselése.
- Tartsa szemmel a felületeket, és használat után tisztítsa meg azokat.
- A radioaktív hulladékok megfelelő módon, a törvényi előírásoknak megfelelően a kukákba történő elhelyezése.
A filmes direkt autoradiográfia érzékenységét korlátozza a radionuklidok emissziós energiájának nem hatékony átvitele.
Következtetés
Ahogy befejeztük az autoradiográfia megismerését, egy dolog világos: tagadhatatlan a radioaktivitás ereje a biológiai kutatásokban.
Az autoradiográfia sokat segített a természeti világról tanulni, attól kezdve, hogy több mint száz évvel ezelőtt a tudósok megtalálták, napjainkig, amikor is olyan területeken használták, mint a genetika és az idegtudomány.
De fontos észben tartani, hogy ha sok hatalmad van, akkor nagy a felelősséged is.
Az autoradiográfia hatékony módja annak, hogy tájékozódjunk a dolgokról, de óvatosan és körültekintően kell használni, hogy elkerüljük a sugárterhelés kockázatát.
Mérnökként Önnek megvan az a ritka lehetősége, hogy a tudomány élvonalában dolgozzon, és olyan új módszereket használjon, mint az autoradiográfia, hogy többet tudjon meg a minket körülvevő világról.
Ha szemmel tartja a biztonságot és feszegeti a lehetséges határokat, hozzájárulhat ahhoz, hogy ez a csodálatos technológia még sok éven át új felfedezésekhez vezessen.
Tehát menjen tovább, fedezze fel és fedezze fel az autoradiográfia csodálatos világát – a lehetőségek végtelenek!
Oszd meg…
