Как инженер, вы знаете, что технологии могут помочь нам понять, как устроен мир природы.
Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как можно использовать радиоактивность для биологических исследований? Авторадиография изменила мой способ изучения живых существ.
В этом сообщении блога я расскажу все, что вам нужно знать об авторадиографии, включая ее историю, использование и вопросы безопасности.
Приготовьтесь узнать, как этот новый метод меняет будущее биологических исследований и как вы можете помочь.
Обзор авторадиографии
Формальное определение:
Метод обнаружения радиоактивности в образце путем создания изображения на фотопленке или пластине.
Авторадиография — это мощный метод визуализации, который уже более ста лет используется в научных исследованиях.
Применение авторадиографии
Авторадиография используется для самых разных целей, таких как:
- Расположение молекул внутри клеток и тканей.
- Калибровка изображения.
- Оценка длины хромосом.
- Ниже приведены дополнительные примеры.
Этот метод особенно полезен для выяснения того, где в клетках или тканях находятся молекулы с радиоактивной меткой.
Eго также можно использовать для определения длины и количества фрагментов ДНК после их разделения с помощью гель-электрофореза.
Процесс авторадиографии
Авторадиография представляет собой процесс, состоящий из нескольких этапов. Во-первых, образцы живых существ маркируются радиоактивностью.
In vitro образец можно маркировать, выделяя клеточные части, такие как ДНК, РНК, белки или липиды, и маркируя их подходящими радиоизотопами.
In vivo биологические образцы могут быть помечены радиоактивностью.
После того, как образец помечен, помеченный срез ткани помещают рядом с рентгеновской пленкой или ядерной эмульсией, чтобы сделать авторадиографию.
Когда бета-частицы взаимодействуют с ионами серебра в фотоэмульсии, состоящей из кристаллов бромида серебра в желатиновой матрице, они включают ионы Ag+.
Во время развития активированные ионы Ag+ превращаются в Ag(s), оставляя зерна Ag(s), которые отмечают путь бета-частиц.
Авторадиография может быть простым методом, но требует осторожности с радиоактивными материалами, чтобы обезопасить всех.
Операторы должны предпринять правильные шаги, чтобы защитить себя от вредного излучения.
Cовет: включите кнопку подписи, если она вам нужна. Выберите «автоматический перевод» в кнопке настроек, если вы не знакомы с английским языком (или индийским акцентом). Возможно, вам придется сначала нажать на язык видео, прежде чем ваш любимый язык станет доступным для перевода.
Применение авторадиографии
Авторадиография — это метод, который можно использовать во многих различных биологических исследованиях.
В этой статье будет представлен обзор некоторых из наиболее важных применений авторадиографии, таких как снятие отпечатков пальцев ДНК и генетический анализ, а также того, как она используется для изучения метаболизма, фармакокинетики и нейробиологии.
ДНК-дактилоскопия и генетический анализ
Авторадиография является ключевой частью ДНК-дактилоскопии, которая изменила криминалистику, споры об отцовстве и иммиграционные дела.
Он работает, используя зонды для связывания с определенными последовательностями ДНК, а затем используя различные методы обнаружения, такие как авторадиография, чтобы увидеть связанные зонды.
После гель-электрофореза и проявления пленки, оставшейся в контакте с гелем, Джеффрис получил авторадиограмму с рядом темных полос.
Эти темные полосы представляли собой участки ДНК, последовательность которых соответствовала зонду.
Ауторадиографию также можно использовать для анализа количества излучения в авторадиографах с массивами ДНК, которые используются в случаях установления отцовства в качестве генетических маркеров.
Этот метод позволяет исследователям увидеть определенные фрагменты ДНК на рентгеновской пленке. Это дает им важную информацию о том, когда и где формируются клетки.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Метаболизм и фармакокинетика
Авторадиография использовалась для изучения метаболизма как растений, так и животных путем отслеживания активности радиоактивных изотопов в органических соединениях, помещенных в ткань.
Eго можно использовать, чтобы выяснить, где находится радиоактивное вещество в ткани или клетке после того, как оно было введено в метаболический путь, связано с рецептором или ферментом или гибридизировалось с нуклеиновой кислотой.
Авторадиографию также можно использовать для определения того, где в организме находится лекарство с радиоактивной меткой и насколько хорошо оно связывается с рецептором.
Например, авторадиография часто используется для изучения смешивания нуклеиновых кислот и для измерения количества радиоактивно меченых лекарств в сыворотке для фармакокинетических исследований.
нейробиология
Авторадиография и соединения с радиоактивной меткой используются в нейробиологических исследованиях для изучения нервных путей и рецепторов.
Увидев, как радиоактивно меченные соединения распределяются в головном мозге, исследователи могут больше узнать о механизмах нормальной и ненормальной работы мозга.
Локализация белков
Авторадиографию также можно использовать для определения расположения белков в клетках. В этом случае к белку добавляют радиоактивный изотоп, а меченый белок вводят в клетки.
Затем клетки обрабатывают и помещают на пленку или планшет для фотографирования. Это создает изображение того, где меченый белок находится в клетке. Это позволяет ученым изучать, как работают различные белки в клетках и как они контролируются.
Локализация рецептора
Авторадиографию также можно использовать для поиска рецепторов внутри клеток и изучения их работы. В этом случае для маркировки рецепторов используется радиоактивный лиганд. Затем клетки обрабатывают и помещают на пленку или пластину для фотографирования.
Это дает картину того, где меченые рецепторы находятся внутри клеток. Это позволяет исследователям изучать, где находятся рецепторы и какую роль они играют в передаче клеточных сигналов и других функциях клеток.
Анализы связывания радиолиганда
В анализах связывания радиолигандов часто используется авторадиография, чтобы посмотреть, как лиганды и рецепторы работают вместе. В этом приложении радиоактивный лиганд смешивается с клетками или тканями, и для измерения того, насколько хорошо лиганд связывается с рецепторами, используется авторадиография.
Это позволяет исследователям изучать скорость и силу взаимодействия между лигандами и рецепторами и находить потенциальные лекарства или другие соединения, которые могут изменить эти взаимодействия.
Альтернативы авторадиографии
Авторадиография — это распространенный способ узнать, есть ли в чем-то радиоактивность.
Но есть ряд других способов обнаружения и измерения радиоактивных изотопов, и некоторые из них имеют лучшую чувствительность и разрешение.
Ауторадиография пластины для визуализации
Авторадиография Imaging Plate (IP) — это простой неразрушающий способ анализа образцов.
Он может фотографировать большие площади в двух измерениях и имеет низкие пределы обнаружения актинидов и других радиоактивных нуклидов.
Излучение, испускаемое радиоактивным изотопом, улавливается накопительным люминофорным экраном, который затем считывается сканером и преобразуется в цифровое изображение.
Cканирующая электронная микроскопия (CЭМ)
Cканирующая электронная микроскопия (CЭМ) — это метод, в котором используется электронный луч для получения изображений микроскопических объектов с высоким разрешением.
CЭМ также можно использовать для изучения распределения радиоизотопов в образцах.
Образец покрывается материалом, который проводит электричество, и электронный луч сканирует поверхность образца, создавая изображения с высоким разрешением и хорошим контрастом.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Вторичная ионная масс-спектрометрия (SIMS)
Масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS) — это метод, который можно использовать для поиска и получения изображений изотопов размером меньше микрона.
В этом методе на образец направляется пучок высокоэнергетических ионов, что приводит к выходу вторичных ионов.
Затем масс-спектрометр используется для изучения этих ионов, чтобы выяснить, где и сколько изотопов содержится в образце.
Авторадиография с люминофорным экраном
Используя метод 14C-PMMA, авторадиография с люминофорным экраном — это метод, в котором используется радиоактивный изотоп, чтобы выяснить, насколько что-то пористо и как выглядят его поры.
Для этого метода вокруг образца заливают смолу ПММА, которая затем подвергается воздействию радиоактивного изотопа.
Затем образец изображается с помощью люминофорного экрана, который улавливает радиоактивное излучение образца.
Другие альтернативы
Помимо этих методов, распространенными альтернативами авторадиографии также являются следующие:
- Жидкостный сцинтилляционный счетчик — это метод обнаружения и измерения низких уровней бета- и альфа-излучающих изотопов, который является одновременно чувствительным и количественным.
- Гамма-подсчет используется для обнаружения и измерения количества гамма-излучателей в различных типах образцов.
Маркировка и обнаружение белков
Авторадиография — это тип визуализации, в котором используются радиоактивные источники, уже присутствующие в образце, такие как белки с радиоактивной меткой.
Во время синтеза белка к интересующему белку могут быть добавлены радиоактивные изотопы, такие как 35S-метионин, 3H-лейцин или 14C-аминокислоты.
Это позволяет использовать авторадиографию для обнаружения и измерения меченых белков.
Этот метод особенно полезен для поиска белков, которые не очень распространены, или для наблюдения за тем, как белки изменяются после того, как они были созданы.
Благодаря ко-иммунопреципитации и методам наложения авторадиография также может быть использована для выяснения того, как белки взаимодействуют друг с другом.
Маркировка и обнаружение ДНК
Добавляя к молекуле ДНК радиоактивные изотопы, такие как сера-35 (35S), водород-3 (3H), углерод-14 (14C), йод-125 (125I) и фосфор-32 (32P), можно также использовать авторадиографию. Пометить и найти ДНК.
Например, 32P и 35S можно добавлять к нуклеозидам, таким как N15- или дезокситимидинтрифосфат (dTTP), которые затем можно использовать для маркировки молекул ДНК.
В анализах пролиферации вы также можете использовать 3H-тимидин или тимидин, помеченный 14C.
Авторадиографию также можно использовать, чтобы выяснить, как олигонуклеотиды, меченные 32P, используются для фиксации ДНК.
Радиационная безопасность и исследовательская установка
Ауторадиография — это метод, используемый в биологических исследованиях для обнаружения радиоактивно меченых белков, ДНК и других частей в образце и определения их количества.
Он включает в себя помещение кусочка маркированной ткани рядом с кусочком фотопленки или фотоэмульсии. Это делает авторадиографию.
Авторадиограммы можно рассматривать в микроскоп, чтобы выяснить, где находятся зерна серебра, например, внутри или снаружи клеток или органелл.
При использовании радиоактивных материалов в исследованиях существует несколько способов обезопасить себя.
- Обозначение и маркировка зон, где будут использоваться радиоактивные материалы.
- В лаборатории нельзя есть, пить и курить.
- Использование поддонов для проливов и покрытия, впитывающего жидкость.
- Использование вытяжных шкафов при работе с материалами, которые могут загореться.
- Надевайте средства индивидуальной защиты, такие как лабораторные халаты, перчатки и защитные очки.
- Cледить за поверхностями и очищать их после использования.
- Выбрасывать радиоактивные отходы в мусорные баки правильно, как того требует закон.
Прямая авторадиография с пленкой ограничена по чувствительности из-за неэффективной передачи энергии излучения радионуклидов.
Заключение
Когда мы заканчиваем изучение авторадиографии, становится ясно одно: нельзя отрицать силу радиоактивности в биологических исследованиях.
Авторадиография помогла нам многое узнать о мире природы, начиная с того момента, когда ученые открыли ее более ста лет назад, и до настоящего времени, когда она используется в таких областях, как генетика и неврология.
Но важно помнить, что когда у вас много власти, на вас также ложится большая ответственность.
Авторадиография — это мощный способ узнать о вещах, но его следует использовать осторожно и с осторожностью, чтобы избежать риска радиационного облучения.
Как инженер, у вас есть редкая возможность работать на переднем крае науки, используя новые методы, такие как авторадиография, чтобы больше узнать об окружающем нас мире.
Cледя за безопасностью и раздвигая границы возможного, вы можете сделать так, чтобы эта удивительная технология продолжала приводить к новым открытиям в течение многих лет.
Так что вперед, исследуйте и открывайте удивительный мир авторадиографии – возможности безграничны!
Поделись…
