Som ingeniør vet du at teknologi kan hjelpe oss å finne ut hvordan den naturlige verden fungerer.
Men har du noen gang tenkt på hvordan radioaktivitet kan brukes til å hjelpe biologisk forskning? Autoradiografi har endret måten jeg studerer levende ting på.
I dette blogginnlegget vil jeg gå over alt du trenger å vite om autoradiografi, inkludert dens historie, bruksområder og sikkerhetsproblemer.
Gjør deg klar til å finne ut hvordan denne nye metoden endrer fremtiden for biologisk forskning og hvordan du kan hjelpe.
Oversikt over autoradiografi
Formell definisjon:
En teknikk for å oppdage radioaktivitet i en prøve ved å produsere et bilde på en fotografisk film eller plate.
Autoradiografi er en kraftig avbildningsmetode som har blitt brukt i over hundre år i vitenskapelig forskning.
Anvendelser av autoradiografi
Autoradiografi brukes til mange forskjellige ting, for eksempel:
- Plassering av molekyler inne i celler og vev.
- Bildekalibrering.
- Estimering av lengden på kromosomene.
- Flere eksempler nedenfor.
Metoden er spesielt nyttig for å finne ut hvor radiomerkede molekyler er i celler eller vev.
Den kan også brukes til å finne ut lengden og antall DNA-fragmenter etter at de har blitt separert ved gelelektroforese.
Prosessen med autoradiografi
Autoradiografi er en prosess som har flere trinn. Først merkes prøver av levende ting med radioaktivitet.
In vitro kan prøven merkes ved å isolere cellulære deler som DNA, RNA, proteiner eller lipider og merke dem med de riktige radioisotopene
In vivo kan biologiske prøver merkes med radioaktivitet.
Når prøven er merket, settes den merkede vevsseksjonen ved siden av en røntgenfilm eller kjernefysisk emulsjon for å lage en autoradiograf.
Når beta-partikler samhandler med sølvionene i den fotografiske emulsjonen, som er laget av sølvbromidkrystaller i en gelatinmatrise, slår de på Ag+-ioner.
Under utviklingen omdannes de aktiverte Ag+-ionene til Ag(er), og etterlater korn av Ag(er) for å markere banen til beta-partiklene.
Autoradiografi kan være en enkel metode, men det krever å være forsiktig med radioaktive materialer for å holde alle trygge.
Operatører bør ta de riktige skritt for å beskytte seg mot skadelig stråling.
Tips: Slå på bildetekstknappen hvis du trenger det. Velg "automatisk oversettelse" i innstillingsknappen hvis du ikke er kjent med det engelske språket (eller indisk aksent). Du må kanskje klikke på språket til videoen først før favorittspråket ditt blir tilgjengelig for oversettelse.
Anvendelser av autoradiografi
Autoradiografi er en metode som kan brukes i mange forskjellige typer biologisk forskning.
Denne artikkelen vil gi en oversikt over noen av de viktigste bruksområdene for autoradiografi, som DNA-fingeravtrykk og genetisk analyse, samt hvordan det brukes til å studere metabolisme, farmakokinetikk og nevrobiologi.
DNA-fingeravtrykk og genetisk analyse
Autoradiografi er en sentral del av DNA-fingeravtrykk, som har endret rettsmedisinsk vitenskap, farskapstvister og immigrasjonssaker.
Det fungerer ved å bruke prober for å binde seg til spesifikke DNA-sekvenser og deretter bruke forskjellige deteksjonsmetoder, for eksempel autoradiografi, for å se de bundne probene.
Etter gelelektroforese og utvikling av en film som ble etterlatt i kontakt med gelen, fikk Jeffreys et autoradiogram med en rekke mørke bånd.
Disse mørke båndene var deler av DNA som hadde en sekvens som samsvarte med sonden.
Autoradiografi kan også brukes til å analysere mengden stråling i DNA-array autoradiografer, som brukes i farskapstilfeller som genetiske markører.
Teknikken lar forskere se spesifikke biter av DNA på en røntgenfilm. Dette gir dem viktig informasjon om når og hvor celler dannes.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolisme og farmakokinetikk
Autoradiografi har blitt brukt til å studere metabolismen til både planter og dyr ved å holde styr på aktiviteten til radioaktive isotoper i organiske forbindelser som er satt inn i vevet.
Den kan brukes til å finne ut hvor et radioaktivt stoff er i et vev eller en celle etter at det har blitt satt inn i en metabolsk vei, bundet til en reseptor eller enzym, eller hybridisert til en nukleinsyre.
Autoradiografi kan også brukes til å finne ut hvor et radiomerket medikament er i kroppen og hvor godt det binder seg til en reseptor.
For eksempel brukes autoradiografi ofte for å studere hvordan nukleinsyrer blandes og for å måle mengden radiomerkede legemidler i serum for farmakokinetiske studier.
Nevrobiologi
Autoradiografi og radiomerkede forbindelser brukes i nevrobiologisk forskning for å studere nervebaner og reseptorer.
Ved å se hvordan radioaktivt merkede forbindelser er fordelt i hjernen, kan forskerne lære mer om mekanismene bak normal og unormal hjernefunksjon.
Proteinlokalisering
Autoradiografi kan også brukes til å finne ut hvor proteiner er i cellene. I dette tilfellet legges en radioaktiv isotop til et protein, og det merkede proteinet settes inn i cellene.
Deretter behandles cellene og legges på en film eller plate for fotografering. Dette lager et bilde av hvor det merkede proteinet er i cellen. Dette lar forskere studere hvordan ulike proteiner i cellene fungerer og hvordan de kontrolleres.
Reseptorlokalisering
Autoradiografi kan også brukes til å finne reseptorer inne i celler og studere hvordan de fungerer. I dette tilfellet brukes en radioaktiv ligand for å merke reseptorene. Cellene blir deretter behandlet og lagt på en film eller plate for fotografering.
Dette gir et bilde av hvor de merkede reseptorene er inne i cellene. Dette lar forskerne studere hvor reseptorer er og hvilken rolle de spiller i cellesignalering og andre ting som celler gjør.
Radioligandbindingsanalyser
I radioligandbindingsanalyser brukes autoradiografi ofte for å se på hvordan ligander og reseptorer fungerer sammen. I denne applikasjonen blandes en radioaktiv ligand med celler eller vev, og autoradiografi brukes til å måle hvor godt liganden binder seg til reseptorene.
Dette lar forskere studere hastigheten og styrken til interaksjonene mellom ligander og reseptorer og finne potensielle medisiner eller andre forbindelser som kan endre disse interaksjonene.
Alternativer til autoradiografi
Autoradiografi er en vanlig måte å finne ut om noe har radioaktivitet i seg.
Men det finnes en rekke andre måter å finne og måle radioaktive isotoper på, og noen av dem har bedre følsomhet og oppløsning.
Bildeplate autoradiografi
Imaging Plate (IP) autoradiografi er en enkel, ikke-destruktiv måte å analysere prøver på
Den kan ta bilder av store områder i to dimensjoner og har lave deteksjonsgrenser for aktinider og andre radioaktive nuklider.
Strålingen avgitt av den radioaktive isotopen fanges opp av en lagringsfosforskjerm, som deretter leses av en skanner og gjøres om til et digitalt bilde.
Skanneelektronmikroskopi (SEM)
Skanneelektronmikroskopi (SEM) er en metode som bruker en elektronstråle for å lage høyoppløselige bilder av mikroskopiske objekter.
SEM kan også brukes til å se på hvordan radioisotoper er spredt ut i prøver.
Prøven er dekket med et materiale som leder elektrisitet, og elektronstrålen skanner over prøvens overflate for å lage bilder med høy oppløsning og god kontrast.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundær ionmassespektrometri (SIMS)
Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) er en metode som kan brukes til å finne og ta bilder av isotoper som er mindre enn en mikron.
For denne metoden skytes en stråle med høyenergiioner mot prøven, noe som gjør at sekundære ioner kommer ut.
Massespektrometeret brukes så til å se på disse ionene for å finne ut hvor og hvor mange isotoper det er i prøven.
Fosforskjerm autoradiografi
Ved å bruke 14C-PMMA-metoden er Phosphor Screen autoradiography en teknikk som bruker en radioaktiv isotop for å finne ut hvor porøst noe er og hvordan porene ser ut.
For denne metoden helles PMMA-harpiks rundt en prøve, som deretter eksponeres for en radioaktiv isotop.
Prøven avbildes deretter ved hjelp av en fosforskjerm, som fanger opp prøvens radioaktive utslipp.
Andre alternativer
Foruten disse metodene, er følgende også vanlige alternativer til autoradiografi:
- Væskescintillasjonstelling er en metode for å oppdage og måle lave nivåer av beta- og alfa-emitterende isotoper som er både sensitiv og kvantitativ.
- Gammatelling brukes til å finne og måle mengden gammamittere i ulike typer prøver.
Merking og påvisning av proteiner
Autoradiografi er en type avbildning som bruker radioaktive kilder som allerede er tilstede i prøven, for eksempel radiomerkede proteiner.
Under proteinsyntese kan radioaktive isotoper som 35S-metionin, 3H-leucin eller 14C-aminosyrer legges til proteinet av interesse
Dette gjør det mulig å bruke autoradiografi for å finne og måle merkede proteiner.
Denne metoden er spesielt nyttig for å finne proteiner som ikke er veldig vanlige eller for å se på hvordan proteiner endres etter at de er laget.
Gjennom co-immunutfelling og overleggsanalyser kan autoradiografi også brukes til å finne ut hvordan proteiner interagerer med hverandre.
Merking og påvisning av DNA
Ved å tilsette radioaktive isotoper som svovel-35 (35S), hydrogen-3 (3H), karbon-14 (14C), jod-125 (125I) og fosfor-32 (32P) til DNA-molekylet, kan autoradiografi også brukes å merke og finne DNA.
For eksempel kan 32P og 35S tilsettes til nukleosider som N15- eller deoksytymidintrifosfat (dTTP), som deretter kan brukes til å merke DNA-molekyler.
I spredningsanalyser kan du også bruke 3H-tymidin eller tymidin som er merket med 14C.
Autoradiografi kan også brukes til å finne ut hvordan 32P-radiomerkede oligonukleotider brukes til å fiksere DNA.
Strålingssikkerhet og forskningsinnstilling
Autoradiografi er en metode som brukes i biologisk forskning for å se radiomerkede proteiner, DNA og andre deler i en prøve og finne ut hvor mye av hver det er.
Det innebærer å legge et stykke merket vev ved siden av et stykke fotografisk film eller emulsjon. Dette gjør en autoradiograf.
Autoradiografer kan ses på gjennom et mikroskop for å finne ut hvor sølvkorn er, som på innsiden eller utsiden av celler eller organeller.
Når du bruker radioaktive materialer i forskning, er det en rekke måter å holde seg trygg på.
- Utpeke og merke områder hvor radioaktive materialer skal brukes.
- Du kan ikke spise, drikke eller røyke i laboratoriet.
- Bruke sølebrett og et deksel som suger opp væske.
- Bruk av avtrekkshetter ved arbeid med materialer som kan ta fyr.
- Ta på personlig verneutstyr som laboratoriefrakker, hansker og vernebriller.
- Holde øye med overflater og rengjøre dem etter bruk.
- Å legge radioaktivt avfall i søppeldunker på riktig måte, slik loven krever.
Direkte autoradiografi med film er begrenset i følsomhet av ineffektiv overføring av emisjonsenergi fra radionuklider.
Konklusjon
Når vi er ferdige med å lære om autoradiografi, er en ting klar: det er ingen tvil om kraften til radioaktivitet i biologisk forskning.
Autoradiografi har hjulpet oss med å lære mye om den naturlige verden, fra den tiden forskerne fant den for over hundre år siden til i dag, når den brukes i felt som genetikk og nevrovitenskap.
Men det er viktig å huske at når du har mye makt, har du også mye ansvar.
Autoradiografi er en kraftig måte å finne ut om ting på, men den må brukes forsiktig og med forsiktighet for å unngå risikoen for strålingseksponering.
Som ingeniør har du den sjeldne sjansen til å jobbe i forkant av vitenskapen, ved å bruke nye metoder som autoradiografi for å lære mer om verden rundt oss.
Ved å holde øye med sikkerheten og presse grensene for hva som er mulig, kan du bidra til at denne fantastiske teknologien vil fortsette å føre til nye funn i mange år fremover.
Så gå videre, utforsk og oppdag autoradiografiens fantastiske verden – mulighetene er uendelige!
Dele på…
