Come ingegnere, sai che la tecnologia può aiutarci a capire come funziona il mondo naturale.
Ma hai mai pensato a come la radioattività potrebbe essere utilizzata per aiutare la ricerca biologica? L'autoradiografia ha cambiato il modo in cui studio gli esseri viventi.
In questo post del blog, esaminerò tutto ciò che è necessario sapere sull'autoradiografia, inclusi la sua storia, gli usi e i problemi di sicurezza.
Preparati a scoprire come questo nuovo metodo sta cambiando il futuro della ricerca biologica e come puoi aiutarci.
Panoramica dell'autoradiografia
Definizione formale:
Una tecnica per rilevare la radioattività in un campione producendo un'immagine su una pellicola o lastra fotografica.
L'autoradiografia è un potente metodo di imaging utilizzato da oltre cento anni nella ricerca scientifica.
Applicazioni dell'autoradiografia
L'autoradiografia viene utilizzata per molte cose diverse, come ad esempio:
- Posizione delle molecole all'interno di cellule e tessuti.
- Calibrazione dell'immagine.
- Stima della lunghezza dei cromosomi.
- Altri esempi di seguito.
Il metodo è particolarmente utile per scoprire dove si trovano le molecole radiomarcate nelle cellule o nei tessuti.
Può anche essere utilizzato per calcolare la lunghezza e il numero di frammenti di DNA dopo che sono stati separati mediante elettroforesi su gel.
Processo di autoradiografia
L'autoradiografia è un processo che prevede diversi passaggi. Innanzitutto, i campioni di esseri viventi sono contrassegnati dalla radioattività.
In vitro, il campione può essere marcato isolando parti cellulari come DNA, RNA, proteine o lipidi ed etichettandole con i radioisotopi giusti
In vivo, i campioni biologici possono essere marcati con radioattività.
Una volta che il campione è stato etichettato, la sezione di tessuto etichettata viene posta accanto a una pellicola radiografica o a un'emulsione nucleare per realizzare un'autoradiografia.
Quando le particelle beta interagiscono con gli ioni d'argento nell'emulsione fotografica, che è costituita da cristalli di bromuro d'argento in una matrice di gelatina, attivano gli ioni Ag+.
Durante lo sviluppo, gli ioni Ag+ attivati vengono trasformati in Ag(s), lasciando grani di Ag(s) a segnare il percorso delle particelle beta.
L'autoradiografia può essere un metodo semplice, ma richiede di fare attenzione con i materiali radioattivi per mantenere tutti al sicuro.
Gli operatori dovrebbero prendere le misure giuste per proteggersi dalle radiazioni nocive.
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Applicazioni dell'autoradiografia
L'autoradiografia è un metodo che può essere utilizzato in molti diversi tipi di ricerca biologica.
Questo articolo fornirà una panoramica di alcuni degli usi più importanti dell'autoradiografia, come il fingerprinting del DNA e l'analisi genetica, nonché di come viene utilizzata per studiare il metabolismo, la farmacocinetica e la neurobiologia.
Impronta digitale del DNA e analisi genetica
L'autoradiografia è una parte fondamentale del rilevamento delle impronte digitali del DNA, che ha cambiato la scienza forense, le controversie sulla paternità e i casi di immigrazione.
Funziona utilizzando sonde per legarsi a specifiche sequenze di DNA e quindi utilizzando diversi metodi di rilevamento, come l'autoradiografia, per vedere le sonde legate.
Dopo l'elettroforesi su gel e lo sviluppo di una pellicola che è stata lasciata a contatto con il gel, Jeffreys ha ottenuto un autoradiogramma con un numero di bande scure.
Queste bande scure erano sezioni di DNA che avevano una sequenza che corrispondeva alla sonda.
L'autoradiografia può anche essere utilizzata per analizzare la quantità di radiazioni negli autoradiografi del DNA array, che vengono utilizzati nei casi di paternità come marcatori genetici.
La tecnica consente ai ricercatori di vedere specifici pezzi di DNA su una pellicola a raggi X. Questo fornisce loro informazioni importanti su quando e dove si formano le cellule.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolismo e Farmacocinetica
L'autoradiografia è stata utilizzata per studiare il metabolismo di piante e animali tenendo traccia dell'attività degli isotopi radioattivi nei composti organici che sono stati immessi nel tessuto.
Può essere utilizzato per scoprire dove si trova una sostanza radioattiva in un tessuto o in una cellula dopo che è stata inserita in una via metabolica, legata a un recettore o enzima o ibridata a un acido nucleico.
L'autoradiografia può anche essere utilizzata per scoprire dove si trova un farmaco radiomarcato nel corpo e quanto bene si lega a un recettore.
Ad esempio, l'autoradiografia viene spesso utilizzata per studiare come si mescolano gli acidi nucleici e per misurare la quantità di farmaci radiomarcati nel siero per studi di farmacocinetica.
Neurobiologia
L'autoradiografia e i composti radiomarcati sono utilizzati nella ricerca neurobiologica per studiare le vie nervose e i recettori.
Vedendo come i composti marcati radioattivamente sono distribuiti nel cervello, i ricercatori possono saperne di più sui meccanismi alla base della funzione cerebrale normale e anormale.
Localizzazione delle proteine
L'autoradiografia può anche essere utilizzata per scoprire dove si trovano le proteine nelle cellule. In questo caso, un isotopo radioattivo viene aggiunto a una proteina e la proteina marcata viene inserita nelle cellule.
Le cellule vengono quindi trattate e poste su una pellicola o una lastra per la fotografia. Questo crea un'immagine di dove si trova la proteina marcata nella cellula. Ciò consente agli scienziati di studiare come funzionano le diverse proteine nelle cellule e come vengono controllate.
Localizzazione del recettore
L'autoradiografia può anche essere utilizzata per trovare i recettori all'interno delle cellule e studiarne il funzionamento. In questo caso, viene utilizzato un ligando radioattivo per marcare i recettori. Le cellule vengono quindi elaborate e messe su una pellicola o una lastra per la fotografia.
Questo crea un'immagine di dove si trovano i recettori etichettati all'interno delle cellule. Ciò consente ai ricercatori di studiare dove si trovano i recettori e quale ruolo svolgono nella segnalazione cellulare e in altre cose che fanno le cellule.
Saggi di legame del radioligando
Nei test di legame del radioligando, l'autoradiografia viene spesso utilizzata per osservare come i ligandi e i recettori lavorano insieme. In questa applicazione, un ligando radioattivo viene miscelato con cellule o tessuti e l'autoradiografia viene utilizzata per misurare quanto bene il ligando si lega ai recettori.
Ciò consente ai ricercatori di studiare la velocità e la forza delle interazioni tra ligandi e recettori e trovare potenziali farmaci o altri composti che potrebbero modificare queste interazioni.
Alternative all'autoradiografia
L'autoradiografia è un modo comune per scoprire se qualcosa contiene radioattività.
Ma ci sono molti altri modi per trovare e misurare gli isotopi radioattivi, e alcuni di essi hanno una migliore sensibilità e risoluzione.
Autoradiografia con lastre per imaging
L'autoradiografia con piastra per imaging (IP) è un modo semplice e non distruttivo per analizzare i campioni
Può scattare foto di vaste aree in due dimensioni e ha limiti di rilevamento bassi per attinidi e altri nuclidi radioattivi.
La radiazione emessa dall'isotopo radioattivo viene catturata da uno schermo al fosforo di immagazzinamento, che viene quindi letto da uno scanner e trasformato in un'immagine digitale.
Microscopia elettronica a scansione (SEM)
La microscopia elettronica a scansione (SEM) è un metodo che utilizza un fascio di elettroni per creare immagini ad alta risoluzione di oggetti microscopici.
Il SEM può anche essere utilizzato per osservare come i radioisotopi sono distribuiti nei campioni.
Il campione è ricoperto da un materiale che conduce l'elettricità e il raggio di elettroni scansiona la superficie del campione per creare immagini ad alta risoluzione e buon contrasto.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Spettrometria di massa di ioni secondari (SIMS)
La spettrometria di massa di ioni secondari (SIMS) è un metodo che può essere utilizzato per trovare e scattare foto di isotopi più piccoli di un micron.
Per questo metodo, un raggio di ioni ad alta energia viene sparato sul campione, che fa fuoriuscire ioni secondari.
Lo spettrometro di massa viene quindi utilizzato per esaminare questi ioni per scoprire dove e quanti isotopi ci sono nel campione.
Autoradiografia con schermo al fosforo
Utilizzando il metodo 14C-PMMA, l'autoradiografia con schermo al fosforo è una tecnica che utilizza un isotopo radioattivo per capire quanto sia poroso qualcosa e che aspetto abbiano i suoi pori.
Per questo metodo, la resina PMMA viene versata attorno a un campione, che viene quindi esposto a un isotopo radioattivo.
Il campione viene quindi raffigurato utilizzando uno schermo al fosforo, che raccoglie le emissioni radioattive del campione.
Altre alternative
Oltre a questi metodi, anche le seguenti sono alternative comuni all'autoradiografia:
- Il conteggio a scintillazione liquida è un metodo per rilevare e misurare bassi livelli di isotopi che emettono beta e alfa che è sia sensibile che quantitativo.
- Il conteggio gamma viene utilizzato per trovare e misurare la quantità di emettitori gamma in diversi tipi di campioni.
Etichettatura e rilevamento delle proteine
L'autoradiografia è un tipo di imaging che utilizza sorgenti radioattive già presenti nel campione, come proteine radiomarcate.
Durante la sintesi proteica, isotopi radioattivi come 35S-metionina, 3H-leucina o 14C-aminoacidi possono essere aggiunti alla proteina di interesse
Ciò rende possibile utilizzare l'autoradiografia per trovare e misurare le proteine marcate.
Questo metodo è particolarmente utile per trovare proteine che non sono molto comuni o per osservare come cambiano le proteine dopo essere state prodotte.
Attraverso co-immunoprecipitazione e test di sovrapposizione, l'autoradiografia può anche essere utilizzata per scoprire come le proteine interagiscono tra loro.
Etichettatura e rilevamento del DNA
Aggiungendo isotopi radioattivi come zolfo-35 (35S), idrogeno-3 (3H), carbonio-14 (14C), iodio-125 (125I) e fosforo-32 (32P) alla molecola del DNA, è possibile utilizzare anche l'autoradiografia marcare e trovare il DNA.
Ad esempio, 32P e 35S possono essere aggiunti a nucleosidi come N15- o deossitimidina trifosfato (dTTP), che possono quindi essere utilizzati per etichettare le molecole di DNA.
Nei test di proliferazione è anche possibile utilizzare 3H-timidina o timidina marcata con 14C.
L'autoradiografia può anche essere utilizzata per scoprire come gli oligonucleotidi radiomarcati con 32P vengono utilizzati per fissare il DNA.
Sicurezza dalle radiazioni e ambiente di ricerca
L'autoradiografia è un metodo utilizzato nella ricerca biologica per vedere proteine radiomarcate, DNA e altre parti in un campione e capire quanto di ciascuno c'è.
Si tratta di mettere un pezzo di tessuto etichettato accanto a un pezzo di pellicola fotografica o emulsione. Questo fa un autoradiografo.
Gli autoradiografi possono essere esaminati al microscopio per scoprire dove si trovano i grani d'argento, come all'interno o all'esterno delle cellule o degli organelli.
Quando si utilizzano materiali radioattivi nella ricerca, ci sono diversi modi per stare al sicuro.
- Designazione ed etichettatura delle aree in cui verranno utilizzati materiali radioattivi.
- Non puoi mangiare, bere o fumare in laboratorio.
- Utilizzando vassoi per le fuoriuscite e una copertura che assorba il liquido.
- Utilizzo di cappe aspiranti quando si lavora con materiali che potrebbero prendere fuoco.
- Indossare dispositivi di protezione individuale come camici da laboratorio, guanti e occhiali di sicurezza.
- Tenere d'occhio le superfici e pulirle dopo l'uso.
- Mettere i rifiuti radioattivi nei bidoni della spazzatura nel modo giusto, come richiesto dalla legge.
L'autoradiografia diretta con pellicola è limitata nella sensibilità dal trasferimento inefficiente dell'energia di emissione dei radionuclidi.
Conclusione
Mentre finiamo di conoscere l'autoradiografia, una cosa è chiara: non si può negare il potere della radioattività nella ricerca biologica.
L'autoradiografia ci ha aiutato a imparare molto sul mondo naturale, da quando gli scienziati l'hanno scoperta più di cento anni fa fino ad oggi, quando viene utilizzata in campi come la genetica e le neuroscienze.
Ma è importante ricordare che quando hai molto potere, hai anche molte responsabilità.
L'autoradiografia è un modo potente per scoprire le cose, ma deve essere usata con attenzione e attenzione per evitare i rischi dell'esposizione alle radiazioni.
In qualità di ingegnere, hai la rara possibilità di lavorare all'avanguardia della scienza, utilizzando nuovi metodi come l'autoradiografia per saperne di più sul mondo che ci circonda.
Tenendo d'occhio la sicurezza e spingendo i limiti di ciò che è possibile, puoi fare in modo che questa straordinaria tecnologia continui a portare a nuove scoperte per molti anni a venire.
Quindi vai avanti, esplora e scopri il fantastico mondo dell'autoradiografia: le possibilità sono infinite!
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