Als ingenieur weet je dat technologie ons kan helpen erachter te komen hoe de natuurlijke wereld werkt.
Maar heb je er ooit over nagedacht hoe radioactiviteit kan worden gebruikt om biologisch onderzoek te helpen? Autoradiografie heeft de manier veranderd waarop ik levende wezens bestudeer.
In deze blogpost zal ik alles bespreken wat u moet weten over autoradiografie, inclusief de geschiedenis, het gebruik en de veiligheidsoverwegingen.
Bereid u voor om erachter te komen hoe deze nieuwe methode de toekomst van biologisch onderzoek verandert en hoe u kunt helpen.
Overzicht van autoradiografie
Formele definitie:
Een techniek voor het detecteren van radioactiviteit in een monster door een afbeelding op een fotografische film of plaat te produceren.
Autoradiografie is een krachtige beeldvormingsmethode die al meer dan honderd jaar wordt gebruikt in wetenschappelijk onderzoek.
Toepassingen van autoradiografie
Autoradiografie wordt voor veel verschillende dingen gebruikt, zoals:
- Locatie van moleculen in cellen en weefsels.
- Beeld kalibratie.
- Schatting van de lengte van chromosomen.
- Meer voorbeelden hieronder.
De methode is vooral handig om erachter te komen waar radioactief gemerkte moleculen zich in cellen of weefsels bevinden.
Het kan ook worden gebruikt om de lengte en het aantal DNA-fragmenten te bepalen nadat ze zijn gescheiden door gelelektroforese.
Proces van autoradiografie
Autoradiografie is een proces dat uit verschillende stappen bestaat. Eerst worden monsters van levende wezens gemarkeerd met radioactiviteit.
In vitro kan het monster worden gemarkeerd door cellulaire delen zoals DNA, RNA, eiwitten of lipiden te isoleren en ze te labelen met de juiste radio-isotopen
In vivo kunnen biologische monsters worden gemarkeerd met radioactiviteit.
Zodra het monster is gelabeld, wordt het gelabelde weefselgedeelte naast een röntgenfilm of nucleaire emulsie geplaatst om een autoradiografie te maken.
Wanneer bètadeeltjes interageren met de zilverionen in de fotografische emulsie, die is gemaakt van zilverbromidekristallen in een gelatinematrix, zetten ze Ag+-ionen aan.
Tijdens de ontwikkeling worden de geactiveerde Ag+-ionen omgezet in Ag(s), waardoor korrels Ag(s) overblijven om het pad van de bètadeeltjes te markeren.
Autoradiografie kan een eenvoudige methode zijn, maar het vereist wel voorzichtigheid met radioactieve materialen om iedereen veilig te houden.
Operators moeten de juiste maatregelen nemen om zichzelf te beschermen tegen schadelijke straling.
Tip: Schakel de ondertitelingsknop in als je die nodig hebt. Kies "automatische vertaling" in de instellingenknop, als u niet bekend bent met de Engelse taal (of Indiaas accent). Mogelijk moet u eerst op de taal van de video klikken voordat uw favoriete taal beschikbaar komt voor vertaling.
Toepassingen van autoradiografie
Autoradiografie is een methode die in veel verschillende soorten biologisch onderzoek kan worden gebruikt.
Dit artikel geeft een overzicht van enkele van de belangrijkste toepassingen van autoradiografie, zoals DNA-vingerafdrukken en genetische analyse, evenals hoe het wordt gebruikt om metabolisme, farmacokinetiek en neurobiologie te bestuderen.
DNA-vingerafdrukken en genetische analyse
Autoradiografie is een belangrijk onderdeel van DNA-vingerafdrukken, dat de forensische wetenschap, vaderschapsgeschillen en immigratiezaken heeft veranderd.
Het werkt door sondes te gebruiken om aan specifieke DNA-sequenties te binden en vervolgens verschillende detectiemethoden te gebruiken, zoals autoradiografie, om de gebonden sondes te zien.
Na gelelektroforese en de ontwikkeling van een film die in contact bleef met de gel, kreeg Jeffreys een autoradiogram met een aantal donkere banden.
Deze donkere banden waren stukken DNA met een sequentie die overeenkwam met de sonde.
Autoradiografie kan ook worden gebruikt om de hoeveelheid straling in DNA-array-autoradiogrammen te analyseren, die in vaderschapszaken worden gebruikt als genetische markers.
Met deze techniek kunnen onderzoekers specifieke stukjes DNA op een röntgenfilm zien. Dit geeft ze belangrijke informatie over waar en wanneer cellen zich vormen.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolisme en farmacokinetiek
Autoradiografie is gebruikt om het metabolisme van zowel planten als dieren te bestuderen door de activiteit bij te houden van radioactieve isotopen in organische verbindingen die in het weefsel zijn gebracht.
Het kan worden gebruikt om erachter te komen waar een radioactieve stof zich in een weefsel of cel bevindt nadat deze in een metabolische route is gebracht, is gebonden aan een receptor of enzym of is gehybridiseerd met een nucleïnezuur.
Autoradiografie kan ook worden gebruikt om erachter te komen waar een radioactief gemerkt geneesmiddel zich in het lichaam bevindt en hoe goed het aan een receptor bindt.
Autoradiografie wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt om te bestuderen hoe nucleïnezuren zich vermengen en om de hoeveelheid radioactief gemerkte geneesmiddelen in serum te meten voor farmacokinetische studies.
Neurobiologie
Autoradiografie en radioactief gemerkte verbindingen worden gebruikt in neurobiologisch onderzoek om zenuwbanen en receptoren te bestuderen.
Door te zien hoe radioactief gelabelde verbindingen in de hersenen worden verdeeld, kunnen onderzoekers meer te weten komen over de mechanismen achter normale en abnormale hersenfuncties.
Eiwit Lokalisatie
Autoradiografie kan ook worden gebruikt om erachter te komen waar eiwitten zich in cellen bevinden. In dit geval wordt een radioactieve isotoop aan een eiwit toegevoegd en wordt het gelabelde eiwit in de cellen gebracht.
De cellen worden vervolgens behandeld en op een film of plaat gelegd voor fotografie. Dit maakt een beeld van waar het gelabelde eiwit zich in de cel bevindt. Hierdoor kunnen wetenschappers bestuderen hoe verschillende eiwitten in cellen werken en hoe ze worden aangestuurd.
Lokalisatie van receptoren
Autoradiografie kan ook worden gebruikt om receptoren in cellen te vinden en te bestuderen hoe ze werken. In dit geval wordt een radioactieve ligand gebruikt om de receptoren te markeren. De cellen worden vervolgens verwerkt en op een film of plaat geplaatst voor fotografie.
Dit maakt een beeld van waar de gelabelde receptoren zich in de cellen bevinden. Hierdoor kunnen onderzoekers bestuderen waar receptoren zijn en welke rol ze spelen bij celsignalering en andere dingen die cellen doen.
Radioligandbindingstesten
Bij radioligandbindingstesten wordt autoradiografie vaak gebruikt om te kijken hoe liganden en receptoren samenwerken. In deze toepassing wordt een radioactieve ligand gemengd met cellen of weefsels en wordt autoradiografie gebruikt om te meten hoe goed de ligand aan de receptoren bindt.
Hierdoor kunnen onderzoekers de snelheid en sterkte van de interacties tussen liganden en receptoren bestuderen en potentiële medicijnen of andere verbindingen vinden die deze interacties zouden kunnen veranderen.
Alternatieven voor autoradiografie
Autoradiografie is een gebruikelijke manier om erachter te komen of iets radioactiviteit bevat.
Maar er zijn een aantal andere manieren om radioactieve isotopen te vinden en te meten, en sommige hebben een betere gevoeligheid en resolutie.
Imaging plaat autoradiografie
Imaging Plate (IP) autoradiografie is een eenvoudige, niet-destructieve manier om monsters te analyseren
Het kan foto's maken van grote gebieden in twee dimensies en heeft lage detectielimieten voor actiniden en andere radioactieve nucliden.
De straling die door de radioactieve isotoop wordt afgegeven, wordt opgevangen door een opslagfosforscherm, dat vervolgens door een scanner wordt gelezen en omgezet in een digitaal beeld.
Scanning-elektronenmicroscopie (SEM)
Scanning-elektronenmicroscopie (SEM) is een methode waarbij een elektronenstraal wordt gebruikt om afbeeldingen met een hoge resolutie te maken van microscopische objecten.
SEM kan ook worden gebruikt om te kijken hoe radio-isotopen in monsters zijn verspreid.
Het monster is bedekt met een materiaal dat elektriciteit geleidt, en de elektronenstraal scant over het oppervlak van het monster om afbeeldingen te maken met een hoge resolutie en een goed contrast.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Secundaire ionenmassaspectrometrie (SIMS)
Secundaire ionenmassaspectrometrie (SIMS) is een methode die kan worden gebruikt om isotopen te vinden en foto's te maken die kleiner zijn dan een micron.
Voor deze methode wordt een straal van hoogenergetische ionen op het monster afgevuurd, waardoor secundaire ionen naar buiten komen.
De massaspectrometer wordt vervolgens gebruikt om naar deze ionen te kijken om erachter te komen waar en hoeveel isotopen er in het monster zitten.
Autoradiografie met fosforscherm
Met behulp van de 14C-PMMA-methode is Phosphor Screen-autoradiografie een techniek die een radioactieve isotoop gebruikt om erachter te komen hoe poreus iets is en hoe de poriën eruit zien.
Bij deze methode wordt PMMA-hars rond een monster gegoten, dat vervolgens wordt blootgesteld aan een radioactieve isotoop.
Het monster wordt vervolgens afgebeeld met behulp van een fosforscherm, dat de radioactieve emissies van het monster opvangt.
Andere alternatieven
Naast deze methoden zijn de volgende ook veel voorkomende alternatieven voor autoradiografie:
- Vloeistofscintillatietelling is een methode voor het detecteren en meten van lage niveaus van bèta- en alfa-emitterende isotopen die zowel gevoelig als kwantitatief is.
- Gammatelling wordt gebruikt om de hoeveelheid gammastralers in verschillende soorten monsters te vinden en te meten.
Labelen en detecteren van eiwitten
Autoradiografie is een vorm van beeldvorming waarbij gebruik wordt gemaakt van radioactieve bronnen die al in het monster aanwezig zijn, zoals radioactief gemerkte eiwitten.
Tijdens eiwitsynthese kunnen radioactieve isotopen zoals 35S-methionine, 3H-leucine of 14C-aminozuren aan het betreffende eiwit worden toegevoegd
Dit maakt het mogelijk om autoradiografie te gebruiken om gelabelde eiwitten te vinden en te meten.
Deze methode is vooral handig om eiwitten te vinden die niet erg vaak voorkomen of om te kijken hoe eiwitten veranderen nadat ze zijn gemaakt.
Door middel van co-immunoprecipitatie en overlay-assays kan autoradiografie ook worden gebruikt om uit te zoeken hoe eiwitten met elkaar interageren.
Labelen en detecteren van DNA
Door radioactieve isotopen zoals zwavel-35 (35S), waterstof-3 (3H), koolstof-14 (14C), jodium-125 (125I) en fosfor-32 (32P) aan het DNA-molecuul toe te voegen, kan autoradiografie ook worden gebruikt om DNA te markeren en te vinden.
32P en 35S kunnen bijvoorbeeld worden toegevoegd aan nucleosiden zoals N15- of deoxythymidinetrifosfaat (dTTP), die vervolgens kunnen worden gebruikt om DNA-moleculen te labelen.
Bij proliferatietesten kunt u ook 3H-thymidine of thymidine gebruiken dat is gelabeld met 14C.
Autoradiografie kan ook worden gebruikt om erachter te komen hoe 32P-radioactief gelabelde oligonucleotiden worden gebruikt om DNA te fixeren.
Stralingsveiligheid en onderzoeksinstelling
Autoradiografie is een methode die wordt gebruikt in biologisch onderzoek om radioactief gemerkte eiwitten, DNA en andere delen in een monster te zien en erachter te komen hoeveel van elk er is.
Het gaat om het plaatsen van een stuk gelabeld tissue naast een stuk fotografische film of emulsie. Dit maakt een autoradiografie.
Autoradiografieën kunnen door een microscoop worden bekeken om erachter te komen waar zilverkorrels zich bevinden, zoals aan de binnen- of buitenkant van cellen of organellen.
Bij het gebruik van radioactieve materialen in onderzoek zijn er een aantal manieren om veilig te blijven.
- Aanwijzen en labelen van gebieden waar radioactieve stoffen zullen worden gebruikt.
- Je mag niet eten, drinken of roken in het lab.
- Gebruik van lekbakken en een afdekking die vloeistof opzuigt.
- Gebruik van zuurkasten bij het werken met materialen die vlam kunnen vatten.
- Het aantrekken van persoonlijke beschermingsmiddelen zoals laboratoriumjassen, handschoenen en een veiligheidsbril.
- Oppervlakken in de gaten houden en na gebruik schoonmaken.
- Radioactief afval op de juiste manier in vuilnisbakken deponeren, zoals wettelijk verplicht.
Directe autoradiografie met film is beperkt in gevoeligheid door de inefficiënte overdracht van emissie-energie van radionucliden.
Conclusie
Nu we klaar zijn met leren over autoradiografie, is één ding duidelijk: de kracht van radioactiviteit in biologisch onderzoek valt niet te ontkennen.
Autoradiografie heeft ons geholpen veel over de natuurlijke wereld te leren, vanaf het moment dat wetenschappers het meer dan honderd jaar geleden ontdekten tot heden, wanneer het wordt gebruikt op gebieden als genetica en neurowetenschappen.
Maar het is belangrijk om te onthouden dat als je veel macht hebt, je ook veel verantwoordelijkheid hebt.
Autoradiografie is een krachtige manier om dingen te weten te komen, maar het moet zorgvuldig en zorgvuldig worden gebruikt om de risico's van blootstelling aan straling te vermijden.
Als ingenieur heb je de zeldzame kans om op het snijvlak van de wetenschap te werken en nieuwe methoden zoals autoradiografie te gebruiken om meer te weten te komen over de wereld om ons heen.
Door de veiligheid in de gaten te houden en de grenzen van wat mogelijk is te verleggen, kunt u ervoor zorgen dat deze geweldige technologie nog vele jaren tot nieuwe ontdekkingen zal blijven leiden.
Dus ga eropuit, verken en ontdek de wondere wereld van autoradiografie - de mogelijkheden zijn eindeloos!
Delen op…
