Ca inginer, știi că tehnologia ne poate ajuta să ne dăm seama cum funcționează lumea naturală.
Dar te-ai gândit vreodată cum ar putea fi folosită radioactivitatea pentru a ajuta cercetarea biologică? Autoradiografia a schimbat modul în care studiez lucrurile vii.
În această postare pe blog, voi trece peste tot ce trebuie să știți despre autoradiografie, inclusiv istoricul, utilizările și preocupările legate de siguranță.
Pregătește-te să afli cum această nouă metodă schimbă viitorul cercetării biologice și cum poți ajuta.
Prezentare generală a autoradiografiei
Definiție formală:
O tehnică pentru detectarea radioactivității într-un specimen prin producerea unei imagini pe o peliculă sau o placă fotografică.
Autoradiografia este o metodă imagistică puternică care a fost folosită de peste o sută de ani în cercetarea științifică.
Aplicații ale autoradiografiei
Autoradiografia este utilizată pentru multe lucruri diferite, cum ar fi:
- Localizarea moleculelor în interiorul celulelor și țesuturilor.
- Calibrarea imaginii.
- Estimarea lungimii cromozomilor.
- Mai multe exemple mai jos.
Metoda este utilă în special pentru a afla unde se află moleculele radiomarcate în celule sau țesuturi.
Poate fi folosit și pentru a afla lungimea și numărul fragmentelor de ADN după ce acestea au fost separate prin electroforeză pe gel.
Procesul de autoradiografie
Autoradiografia este un proces care are mai multe etape. În primul rând, mostrele de viețuitoare sunt marcate cu radioactivitate.
In vitro, proba poate fi marcată prin izolarea părților celulare cum ar fi ADN, ARN, proteine sau lipide și etichetarea lor cu radioizotopii potriviți.
In vivo, probele biologice pot fi marcate cu radioactivitate.
Odată ce proba este etichetată, secțiunea de țesut marcată este pusă lângă o peliculă cu raze X sau o emulsie nucleară pentru a realiza o autoradiografie.
Atunci când particulele beta interacționează cu ionii de argint din emulsia fotografică, care este făcută din cristale de bromură de argint într-o matrice de gelatină, aceștia activează ionii Ag+.
În timpul dezvoltării, ionii Ag+ activați sunt transformați în Ag(i), lăsând boabe de Ag(i) să marcheze calea particulelor beta.
Autoradiografia poate fi o metodă simplă, dar necesită atenție cu materialele radioactive pentru a menține toată lumea în siguranță.
Operatorii ar trebui să ia măsurile potrivite pentru a se proteja de radiațiile dăunătoare.
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba engleză (sau accent indian). Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Aplicații ale autoradiografiei
Autoradiografia este o metodă care poate fi utilizată în multe tipuri diferite de cercetare biologică.
Acest articol va oferi o privire de ansamblu asupra unora dintre cele mai importante utilizări ale autoradiografiei, cum ar fi amprenta ADN și analiza genetică, precum și modul în care este utilizată pentru a studia metabolismul, farmacocinetica și neurobiologia.
Amprenta ADN și analiza genetică
Autoradiografia este o parte cheie a amprentei ADN, care a schimbat știința criminalistică, litigiile de paternitate și cazurile de imigrare.
Funcționează prin utilizarea sondelor pentru a se lega de secvențe specifice de ADN și apoi folosind diferite metode de detectare, cum ar fi autoradiografia, pentru a vedea sondele legate.
După electroforeza pe gel și dezvoltarea unui film care a fost lăsat în contact cu gelul, Jeffreys a obținut o autoradiogramă cu un număr de benzi întunecate.
Aceste benzi întunecate erau secțiuni de ADN care aveau o secvență care se potrivea cu sonda.
Autoradiografia poate fi, de asemenea, utilizată pentru a analiza cantitatea de radiații din autoradiografiile cu matrice ADN, care sunt utilizate în cazurile de paternitate ca markeri genetici.
Tehnica le permite cercetătorilor să vadă bucăți specifice de ADN pe un film cu raze X. Acest lucru le oferă informații importante despre când și unde se formează celulele.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolism și farmacocinetică
Autoradiografia a fost folosită pentru a studia metabolismul atât al plantelor, cât și al animalelor prin urmărirea activității izotopilor radioactivi din compușii organici care au fost introduși în țesut.
Poate fi folosit pentru a afla unde se află o substanță radioactivă într-un țesut sau celulă după ce a fost introdusă într-o cale metabolică, legată de un receptor sau enzimă sau hibridizată cu un acid nucleic.
Autoradiografia poate fi folosită și pentru a afla unde se află un medicament radiomarcat în organism și cât de bine se leagă de un receptor.
De exemplu, autoradiografia este adesea folosită pentru a studia modul în care acizii nucleici se amestecă și pentru a măsura cantitatea de medicamente radiomarcate din ser pentru studii farmacocinetice.
Neurobiologie
Autoradiografia și compușii marcați radio sunt utilizați în cercetarea neurobiologică pentru a studia căile nervoase și receptorii.
Văzând modul în care compușii marcați radioactiv sunt distribuiți în creier, cercetătorii pot afla mai multe despre mecanismele din spatele funcțiilor normale și anormale ale creierului.
Localizarea proteinelor
Autoradiografia poate fi folosită și pentru a afla unde se află proteinele în celule. În acest caz, la o proteină se adaugă un izotop radioactiv, iar proteina marcată este introdusă în celule.
Celulele sunt apoi tratate și puse pe o peliculă sau o placă pentru fotografiere. Acest lucru face o imagine a locului în care se află proteina marcată în celulă. Acest lucru le permite oamenilor de știință să studieze modul în care funcționează diferitele proteine din celule și cum sunt controlate.
Localizarea receptorului
Autoradiografia poate fi folosită și pentru a găsi receptori în interiorul celulelor și pentru a studia modul în care aceștia funcționează. În acest caz, un ligand radioactiv este utilizat pentru a marca receptorii. Celulele sunt apoi procesate și puse pe o peliculă sau o placă pentru fotografiere.
Acest lucru face o imagine a unde se află receptorii marcați în interiorul celulelor. Acest lucru le permite cercetătorilor să studieze unde sunt receptorii și ce rol joacă aceștia în semnalizarea celulară și alte lucruri pe care celulele le fac.
Teste de legare a radioligandului
În testele de legare a radioliganților, autoradiografia este adesea folosită pentru a analiza modul în care liganzii și receptorii lucrează împreună. În această aplicație, un ligand radioactiv este amestecat cu celule sau țesuturi, iar autoradiografia este utilizată pentru a măsura cât de bine se leagă ligandul de receptori.
Acest lucru le permite cercetătorilor să studieze viteza și puterea interacțiunilor dintre liganzi și receptori și să găsească potențiale medicamente sau alți compuși care ar putea modifica aceste interacțiuni.
Alternative la autoradiografie
Autoradiografia este o modalitate obișnuită de a afla dacă ceva are radioactivitate în el.
Dar există o serie de alte moduri de a găsi și măsura izotopii radioactivi, iar unii dintre ei au o sensibilitate și o rezoluție mai bune.
Autoradiografie pe placă imagistică
Autoradiografia cu plăci de imagistică (IP) este o modalitate simplă, nedistructivă de a analiza probe
Poate fotografia suprafețe mari în două dimensiuni și are limite scăzute de detecție pentru actinide și alți nuclizi radioactivi.
Radiația emisă de izotopul radioactiv este captată de un ecran cu fosfor de stocare, care este apoi citit de un scaner și transformat într-o imagine digitală.
Microscopie electronică cu scanare (SEM)
Microscopia electronică cu scanare (SEM) este o metodă care utilizează un fascicul de electroni pentru a realiza imagini de înaltă rezoluție ale obiectelor microscopice.
SEM poate fi folosit și pentru a vedea modul în care radioizotopii sunt răspândiți în probe.
Proba este acoperită cu un material care conduce electricitatea, iar fasciculul de electroni scanează suprafața probei pentru a realiza imagini cu rezoluție înaltă și contrast bun.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Spectrometria de masă a ionilor secundari (SIMS)
Spectrometria de masă a ionilor secundari (SIMS) este o metodă care poate fi utilizată pentru a găsi și a fotografia izotopii care sunt mai mici de un micron.
Pentru această metodă, un fascicul de ioni de înaltă energie este tras la probă, ceea ce face să iasă ionii secundari.
Spectrometrul de masă este apoi folosit pentru a analiza acești ioni pentru a afla unde și câți izotopi există în probă.
Autoradiografie cu ecran cu fosfor
Folosind metoda 14C-PMMA, autoradiografia Phosphor Screen este o tehnică care folosește un izotop radioactiv pentru a-și da seama cât de poros este ceva și cum arată porii săi.
Pentru această metodă, rășina PMMA este turnată în jurul unei probe, care este apoi expusă la un izotop radioactiv.
Proba este apoi fotografiată folosind un ecran cu fosfor, care preia emisiile radioactive ale probei.
Alte alternative
Pe lângă aceste metode, următoarele sunt, de asemenea, alternative comune la autoradiografie:
- Numărarea scintilației lichide este o metodă pentru detectarea și măsurarea nivelurilor scăzute de izotopi care emit beta și alfa, care este atât sensibilă, cât și cantitativă.
- Numărarea gamma este utilizată pentru a găsi și măsura cantitatea de emițători gamma în diferite tipuri de probe.
Etichetarea și detectarea proteinelor
Autoradiografia este un tip de imagistică care utilizează surse radioactive care sunt deja prezente în probă, cum ar fi proteinele radiomarcate.
În timpul sintezei proteinelor, la proteina de interes pot fi adăugați izotopi radioactivi precum 35S-metionina, 3H-leucina sau 14C-aminoacizi.
Acest lucru face posibilă utilizarea autoradiografiei pentru a găsi și măsura proteinele marcate.
Această metodă este utilă în special pentru a găsi proteine care nu sunt foarte comune sau pentru a vedea cum se schimbă proteinele după ce sunt produse.
Prin co-imunoprecipitare și teste de suprapunere, autoradiografia poate fi, de asemenea, utilizată pentru a afla cum interacționează proteinele între ele.
Etichetarea și detectarea ADN-ului
Prin adăugarea de izotopi radioactivi precum sulf-35 (35S), hidrogen-3 (3H), carbon-14 (14C), iod-125 (125I) și fosfor-32 (32P) la molecula de ADN, se poate folosi și autoradiografia. Pentru a marca și găsi ADN-ul.
De exemplu, 32P și 35S pot fi adăugate la nucleozide precum N15- sau trifosfatul de deoxitimidină (dTTP), care pot fi apoi utilizate pentru a marca moleculele de ADN.
În testele de proliferare, puteți utiliza, de asemenea, 3H-timidină sau timidina care a fost etichetată cu 14C.
Autoradiografia poate fi folosită și pentru a afla cum sunt utilizate oligonucleotidele marcate cu 32P pentru a fixa ADN-ul.
Securitatea radiațiilor și mediul de cercetare
Autoradiografia este o metodă folosită în cercetarea biologică pentru a vedea proteinele radiomarcate, ADN-ul și alte părți dintr-o probă și pentru a afla cât de mult există din fiecare.
Implică punerea unei bucăți de țesut etichetat lângă o bucată de film sau emulsie fotografică. Aceasta face o autoradiografie.
Autoradiografele pot fi privite printr-un microscop pentru a afla unde sunt boabele de argint, cum ar fi în interiorul sau în exteriorul celulelor sau organelelor.
Când utilizați materiale radioactive în cercetare, există o serie de modalități de a rămâne în siguranță.
- Desemnarea și etichetarea zonelor în care vor fi utilizate materiale radioactive.
- Nu puteți mânca, bea sau fuma în laborator.
- Folosind tăvi de scurgere și un înveliș care absoarbe lichidul.
- Folosirea hotelor atunci când lucrați cu materiale care ar putea lua foc.
- Purtarea echipamentului personal de protecție, cum ar fi halate de laborator, mănuși și ochelari de protecție.
- Urmăriți suprafețele și curățați-le după utilizare.
- Punerea deșeurilor radioactive în coșurile de gunoi în mod corect, conform legii.
Autoradiografia directă cu film este limitată ca sensibilitate de transferul ineficient al energiei de emisie a radionuclizilor.
Concluzie
Pe măsură ce terminăm de învățat despre autoradiografie, un lucru este clar: nu se poate nega puterea radioactivității în cercetarea biologică.
Autoradiografia ne-a ajutat să învățăm multe despre lumea naturală, de la momentul în care oamenii de știință au descoperit-o acum peste o sută de ani și până în prezent, când este folosită în domenii precum genetica și neuroștiința.
Dar este important să reții că atunci când ai multă putere, ai și multă responsabilitate.
Autoradiografia este o modalitate puternică de a afla lucruri, dar trebuie folosită cu atenție și cu grijă pentru a evita riscurile expunerii la radiații.
În calitate de inginer, aveți șansa rară de a lucra la vârful științei, folosind metode noi precum autoradiografia pentru a afla mai multe despre lumea din jurul nostru.
Păstrând un ochi asupra siguranței și împingând limitele a ceea ce este posibil, puteți ajuta să vă asigurați că această tehnologie uimitoare va continua să conducă la noi descoperiri pentru mulți ani de acum înainte.
Așa că mergeți mai departe, explorați și descoperiți lumea uimitoare a autoradiografiei - posibilitățile sunt nesfârșite!
Distribuie pe…
