Jako inżynier wiesz, że technologia może pomóc nam zrozumieć, jak działa świat przyrody.
Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak można wykorzystać radioaktywność do badań biologicznych? Autoradiografia zmieniła sposób, w jaki badam żywe organizmy.
W tym poście na blogu omówię wszystko, co musisz wiedzieć o autoradiografii, w tym jej historię, zastosowania i obawy dotyczące bezpieczeństwa.
Przygotuj się, aby dowiedzieć się, jak ta nowa metoda zmienia przyszłość badań biologicznych i jak możesz pomóc.
Przegląd Autoradiografii
Formalna definicja:
Technika wykrywania radioaktywności w próbce poprzez wytwarzanie obrazu na kliszy lub płycie fotograficznej.
Autoradiografia jest potężną metodą obrazowania stosowaną od ponad stu lat w badaniach naukowych.
Zastosowania Autoradiografii
Autoradiografia jest używana do wielu różnych rzeczy, takich jak:
- Lokalizacja cząsteczek wewnątrz komórek i tkanek.
- Kalibracja obrazu.
- Szacowanie długości chromosomów.
- Więcej przykładów poniżej.
Metoda jest szczególnie przydatna do ustalania, gdzie w komórkach lub tkankach znajdują się cząsteczki znakowane radioaktywnie.
Można go również wykorzystać do określenia długości i liczby fragmentów DNA po ich rozdzieleniu za pomocą elektroforezy żelowej.
Proces Autoradiografii
Autoradiografia to proces składający się z kilku etapów. Po pierwsze, próbki żywych istot są oznaczane radioaktywnością.
In vitro próbkę można oznaczyć, izolując części komórkowe, takie jak DNA, RNA, białka lub lipidy i znakując je odpowiednimi radioizotopami
Próbki biologiczne in vivo można znakować radioaktywnością.
Po oznakowaniu próbki, znakowany skrawek tkanki umieszcza się obok kliszy rentgenowskiej lub emulsji jądrowej w celu wykonania autoradiografu.
Gdy cząstki beta wchodzą w interakcję z jonami srebra w emulsji fotograficznej, która składa się z kryształów bromku srebra w matrycy żelatynowej, włączają jony Ag+.
Podczas rozwoju aktywowane jony Ag+ są przekształcane w Ag(s), pozostawiając ziarna Ag(s), które wyznaczają drogę cząstek beta.
Autoradiografia może być prostą metodą, ale wymaga ostrożnego obchodzenia się z materiałami radioaktywnymi, aby wszyscy byli bezpieczni.
Operatorzy powinni podjąć odpowiednie kroki w celu ochrony przed szkodliwym promieniowaniem.
Wskazówka: włącz przycisk napisów, jeśli go potrzebujesz. Wybierz „automatyczne tłumaczenie” w przycisku ustawień, jeśli nie znasz języka angielskiego (lub indyjskiego akcentu). Może być konieczne kliknięcie najpierw języka filmu, zanim Twój ulubiony język będzie dostępny do tłumaczenia.
Zastosowania Autoradiografii
Autoradiografia jest metodą, która może być wykorzystywana w wielu różnych rodzajach badań biologicznych.
Ten artykuł zawiera przegląd niektórych z najważniejszych zastosowań autoradiografii, takich jak pobieranie odcisków palców DNA i analiza genetyczna, a także sposób jej wykorzystania do badania metabolizmu, farmakokinetyki i neurobiologii.
Odcisk palca DNA i analiza genetyczna
Autoradiografia jest kluczowym elementem pobierania odcisków palców DNA, który zmienił kryminalistykę, spory o ojcostwo i sprawy imigracyjne.
Działa przy użyciu sond do wiązania się z określonymi sekwencjami DNA, a następnie przy użyciu różnych metod wykrywania, takich jak autoradiografia, w celu zobaczenia związanych sond.
Po elektroforezie w żelu i rozwinięciu filmu, który pozostawiono w kontakcie z żelem, Jeffreys otrzymał autoradiogram z wieloma ciemnymi prążkami.
Te ciemne prążki były odcinkami DNA, które miały sekwencję pasującą do sondy.
Autoradiografia może być również wykorzystana do analizy ilości promieniowania w autoradiografach macierzy DNA, które są wykorzystywane w przypadkach ojcostwa jako markery genetyczne.
Technika ta pozwala naukowcom zobaczyć określone fragmenty DNA na filmie rentgenowskim. Daje im to ważne informacje o tym, kiedy i gdzie tworzą się komórki.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolizm i farmakokinetyka
Autoradiografia została wykorzystana do badania metabolizmu zarówno roślin, jak i zwierząt poprzez śledzenie aktywności izotopów promieniotwórczych w związkach organicznych, które zostały wprowadzone do tkanki.
Można go wykorzystać do ustalenia, gdzie znajduje się substancja radioaktywna w tkance lub komórce po wprowadzeniu jej na szlak metaboliczny, związaniu z receptorem lub enzymem lub hybrydyzacji z kwasem nukleinowym.
Autoradiografię można również wykorzystać do ustalenia, gdzie w organizmie znajduje się znakowany radioaktywnie lek i jak dobrze wiąże się z receptorem.
Na przykład autoradiografia jest często wykorzystywana do badania mieszania się kwasów nukleinowych i do pomiaru ilości radioznakowanych leków w surowicy do badań farmakokinetycznych.
Neurobiologia
Autoradiografia i radioznakowane związki są wykorzystywane w badaniach neurobiologicznych do badania szlaków nerwowych i receptorów.
Obserwując, w jaki sposób znakowane radioaktywnie związki są rozmieszczone w mózgu, naukowcy mogą dowiedzieć się więcej o mechanizmach leżących u podstaw normalnego i nieprawidłowego funkcjonowania mózgu.
Lokalizacja białek
Autoradiografia może być również wykorzystana do ustalenia, gdzie w komórkach znajdują się białka. W tym przypadku do białka dodaje się radioaktywny izotop, a znakowane białko umieszcza się w komórkach.
Komórki są następnie traktowane i umieszczane na kliszy lub płytce do fotografii. Tworzy to obraz miejsca, w którym znakowane białko znajduje się w komórce. Pozwala to naukowcom badać, jak działają różne białka w komórkach i jak są kontrolowane.
Lokalizacja receptora
Autoradiografia może być również wykorzystana do znajdowania receptorów wewnątrz komórek i badania ich działania. W tym przypadku do oznaczenia receptorów stosuje się radioaktywny ligand. Komórki są następnie przetwarzane i umieszczane na kliszy lub płycie do fotografii.
Daje to obraz, gdzie znakowane receptory znajdują się wewnątrz komórek. Pozwala to naukowcom badać, gdzie znajdują się receptory i jaką rolę odgrywają w sygnalizacji komórkowej i innych czynnościach wykonywanych przez komórki.
Testy wiązania radioligandu
W testach wiązania radioligandów często stosuje się autoradiografię, aby przyjrzeć się, jak ligandy i receptory współpracują ze sobą. W tym zastosowaniu radioaktywny ligand miesza się z komórkami lub tkankami, a autoradiografię stosuje się do pomiaru, jak dobrze ligand wiąże się z receptorami.
Pozwala to naukowcom badać szybkość i siłę interakcji między ligandami a receptorami i znajdować potencjalne leki lub inne związki, które mogłyby zmienić te interakcje.
Alternatywy dla Autoradiografii
Autoradiografia to powszechny sposób na sprawdzenie, czy coś ma w sobie radioaktywność.
Ale istnieje wiele innych sposobów znajdowania i mierzenia izotopów promieniotwórczych, a niektóre z nich mają lepszą czułość i rozdzielczość.
Autoradiografia płytki obrazowej
Autoradiografia na płytkach obrazowych (IP) to prosty, nieniszczący sposób analizy próbek
Może robić zdjęcia dużych obszarów w dwóch wymiarach i ma niskie granice wykrywalności dla aktynowców i innych radioaktywnych nuklidów.
Promieniowanie emitowane przez radioaktywny izotop jest wychwytywane przez magazynujący ekran fosforowy, który jest następnie odczytywany przez skaner i przekształcany w obraz cyfrowy.
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) to metoda wykorzystująca wiązkę elektronów do wykonywania zdjęć mikroskopijnych obiektów o wysokiej rozdzielczości.
SEM można również wykorzystać do zbadania, w jaki sposób radioizotopy rozkładają się w próbkach.
Próbka jest pokryta materiałem przewodzącym prąd elektryczny, a wiązka elektronów skanuje powierzchnię próbki, tworząc obrazy o wysokiej rozdzielczości i dobrym kontraście.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Spektrometria masowa jonów wtórnych (SIMS)
Spektrometria masowa jonów wtórnych (SIMS) to metoda, której można użyć do wyszukiwania i robienia zdjęć izotopów mniejszych niż mikron.
W tej metodzie wiązka jonów o wysokiej energii jest wystrzeliwana w próbkę, co powoduje wydostawanie się jonów wtórnych.
Spektrometr mas jest następnie używany do patrzenia na te jony, aby dowiedzieć się, gdzie i ile izotopów znajduje się w próbce.
Autoradiografia ekranu fosforowego
Wykorzystując metodę 14C-PMMA, autoradiografia ekranu luminoforowego jest techniką, która wykorzystuje radioaktywny izotop, aby dowiedzieć się, jak porowaty jest coś i jak wyglądają jego pory.
W tej metodzie żywicę PMMA wylewa się wokół próbki, którą następnie wystawia się na działanie radioaktywnego izotopu.
Próbka jest następnie obrazowana za pomocą ekranu fosforowego, który wychwytuje radioaktywne emisje próbki.
Inne alternatywy
Oprócz tych metod, następujące są również powszechnymi alternatywami dla autoradiografii:
- Cieczowe zliczanie scyntylacyjne to metoda wykrywania i pomiaru niskich poziomów izotopów emitujących beta i alfa, która jest zarówno czuła, jak i ilościowa.
- Liczenie promieniowania gamma służy do znajdowania i mierzenia ilości emiterów promieniowania gamma w różnych rodzajach próbek.
Znakowanie i wykrywanie białek
Autoradiografia to rodzaj obrazowania wykorzystujący źródła radioaktywne, które są już obecne w próbce, takie jak znakowane radioaktywnie białka.
Podczas syntezy białek do białka będącego przedmiotem zainteresowania można dodać radioaktywne izotopy, takie jak 35S-metionina, 3H-leucyna lub 14C-aminokwasy
Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie autoradiografii do znajdowania i mierzenia znakowanych białek.
Ta metoda jest szczególnie przydatna do znajdowania białek, które nie są zbyt powszechne lub do sprawdzania, jak białka zmieniają się po ich wytworzeniu.
Dzięki testom koimmunoprecypitacji i nakładania autoradiografia może być również wykorzystana do ustalenia, w jaki sposób białka wchodzą ze sobą w interakcje.
Znakowanie i wykrywanie DNA
Dodając radioaktywne izotopy, takie jak siarka-35 (35S), wodór-3 (3H), węgiel-14 (14C), jod-125 (125I) i fosfor-32 (32P) do cząsteczki DNA, można również zastosować autoradiografię oznaczać i znajdować DNA.
Na przykład 32P i 35S można dodawać do nukleozydów, takich jak trójfosforan N15 lub dezoksytymidyny (dTTP), które następnie można stosować do znakowania cząsteczek DNA.
W testach proliferacji można również użyć 3H-tymidyny lub tymidyny, która została wyznakowana 14C.
Autoradiografię można również wykorzystać do ustalenia, w jaki sposób oligonukleotydy znakowane radioizotopem 32P są używane do utrwalania DNA.
Bezpieczeństwo i badania w zakresie promieniowania
Autoradiografia to metoda stosowana w badaniach biologicznych w celu zobaczenia znakowanych radioaktywnie białek, DNA i innych części w próbce i ustalenia, ile ich jest.
Polega ona na umieszczeniu kawałka oznaczonej bibuły obok kawałka kliszy fotograficznej lub emulsji. To tworzy autoradiograf.
Autoradiografy można oglądać przez mikroskop, aby dowiedzieć się, gdzie znajdują się ziarna srebra, na przykład wewnątrz lub na zewnątrz komórek lub organelli.
Podczas wykorzystywania materiałów radioaktywnych w badaniach istnieje wiele sposobów na zachowanie bezpieczeństwa.
- Wyznaczenie i oznakowanie obszarów, w których będą stosowane materiały radioaktywne.
- W laboratorium nie można jeść, pić ani palić.
- Korzystanie z tac ociekowych i osłony, która wchłania płyn.
- Używanie wyciągów podczas pracy z materiałami, które mogą się zapalić.
- Zakładanie środków ochrony osobistej, takich jak fartuchy laboratoryjne, rękawice i okulary ochronne.
- Obserwacja powierzchni i czyszczenie ich po użyciu.
- Umieszczanie odpadów radioaktywnych w pojemnikach na śmieci we właściwy sposób, zgodnie z wymogami prawa.
Czułość bezpośredniej autoradiografii z kliszą jest ograniczona przez nieefektywny transfer energii emisji radionuklidów.
Wniosek
Kiedy kończymy poznawać autoradiografię, jedno jest jasne: nie można zaprzeczyć sile radioaktywności w badaniach biologicznych.
Autoradiografia pomogła nam wiele dowiedzieć się o świecie przyrody, od czasu, gdy naukowcy odkryli go ponad sto lat temu, do chwili obecnej, kiedy jest wykorzystywana w takich dziedzinach, jak genetyka i neuronauka.
Ale ważne jest, aby pamiętać, że kiedy masz dużo władzy, masz również dużo odpowiedzialności.
Autoradiografia jest skutecznym sposobem zdobywania informacji, ale należy jej używać ostrożnie i ostrożnie, aby uniknąć ryzyka narażenia na promieniowanie.
Jako inżynier masz rzadką szansę pracy w czołówce nauki, wykorzystując nowe metody, takie jak autoradiografia, aby dowiedzieć się więcej o otaczającym nas świecie.
Dbając o bezpieczeństwo i przesuwając granice tego, co jest możliwe, możesz pomóc upewnić się, że ta niesamowita technologia będzie nadal prowadzić do nowych odkryć przez wiele nadchodzących lat.
Ruszaj więc, eksploruj i odkrywaj niesamowity świat autoradiografii – możliwości są nieograniczone!
Podziel się na…
