Là một kỹ sư, bạn biết rằng công nghệ có thể giúp chúng ta hiểu thế giới tự nhiên hoạt động như thế nào.
Nhưng bạn đã bao giờ nghĩ về cách phóng xạ có thể được sử dụng để giúp nghiên cứu sinh học chưa? Autoradiography đã thay đổi cách tôi nghiên cứu các sinh vật sống.
Trong bài đăng trên blog này, tôi sẽ xem xét mọi thứ bạn cần biết về kỹ thuật chụp ảnh tự động, bao gồm lịch sử, cách sử dụng và các mối quan tâm về an toàn của nó.
Hãy sẵn sàng để tìm hiểu xem phương pháp mới này đang thay đổi tương lai của nghiên cứu sinh học như thế nào và bạn có thể giúp đỡ như thế nào.
Tổng quan về Autoradiography
Định nghĩa chính thức:
Một kỹ thuật phát hiện phóng xạ trong mẫu vật bằng cách tạo ra hình ảnh trên phim hoặc tấm ảnh.
Autoradiography là một phương pháp hình ảnh mạnh mẽ đã được sử dụng trong hơn một trăm năm trong nghiên cứu khoa học.
Các ứng dụng của Autoradiography
Autoradiography được sử dụng cho nhiều thứ khác nhau, chẳng hạn như:
- Vị trí của các phân tử bên trong tế bào và mô.
- Cân chỉnh hình ảnh.
- Ước tính chiều dài của nhiễm sắc thể.
- Thêm ví dụ dưới đây.
Phương pháp này đặc biệt hữu ích để tìm ra vị trí của các phân tử được đánh dấu phóng xạ trong tế bào hoặc mô.
Nó cũng có thể được sử dụng để tìm ra chiều dài và số lượng các đoạn DNA sau khi chúng được phân tách bằng điện di trên gel.
Quá trình Autoradiography
Autoradiography là một quá trình có một số bước. Đầu tiên, các mẫu vật sống được đánh dấu bằng chất phóng xạ.
Trong ống nghiệm, mẫu có thể được đánh dấu bằng cách cô lập các bộ phận của tế bào như DNA, RNA, protein hoặc lipid và dán nhãn chúng bằng đồng vị phóng xạ phù hợp
In vivo, các mẫu sinh học có thể được đánh dấu bằng phóng xạ.
Sau khi mẫu được dán nhãn, phần mô được dán nhãn được đặt bên cạnh phim X-quang hoặc nhũ tương hạt nhân để tạo ra một bản ghi tự động.
Khi các hạt beta tương tác với các ion bạc trong nhũ tương ảnh, được tạo thành từ các tinh thể bạc bromua trong ma trận gelatin, chúng sẽ kích hoạt các ion Ag+.
Trong quá trình phát triển, các ion Ag+ được kích hoạt được biến thành Ag(s), để lại (các) hạt Ag đánh dấu đường đi của các hạt beta.
Autoradiography có thể là một phương pháp đơn giản, nhưng nó đòi hỏi phải cẩn thận với các chất phóng xạ để giữ an toàn cho mọi người.
Người vận hành nên thực hiện đúng các bước để bảo vệ bản thân khỏi bức xạ có hại.
Mẹo: Bật nút phụ đề nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ tiếng Anh (hoặc giọng Ấn Độ). Bạn có thể cần nhấp vào ngôn ngữ của video trước khi ngôn ngữ yêu thích của bạn có sẵn để dịch.
Các ứng dụng của Autoradiography
Autoradiography là một phương pháp có thể được sử dụng trong nhiều loại nghiên cứu sinh học khác nhau.
Bài viết này sẽ cung cấp tổng quan về một số ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật chụp X-quang tự động, chẳng hạn như dấu vân tay DNA và phân tích di truyền, cũng như cách nó được sử dụng để nghiên cứu quá trình trao đổi chất, dược động học và sinh học thần kinh.
Dấu vân tay DNA và phân tích di truyền
Autoradiography là một phần quan trọng của dấu vân tay DNA, đã thay đổi khoa học pháp y, tranh chấp quan hệ cha con và các trường hợp nhập cư.
Nó hoạt động bằng cách sử dụng các đầu dò để liên kết với các trình tự DNA cụ thể và sau đó sử dụng các phương pháp phát hiện khác nhau, chẳng hạn như kỹ thuật chụp phóng xạ tự động, để xem các đầu dò đã liên kết.
Sau khi điện di trên gel và phát triển một lớp phim còn lại tiếp xúc với gel, Jeffreys đã nhận được một bản ghi tự động với một số dải màu tối.
Những dải tối này là những đoạn DNA có trình tự khớp với đầu dò.
Autoradiography cũng có thể được sử dụng để phân tích lượng bức xạ trong autoradiograph mảng DNA, được sử dụng trong các trường hợp quan hệ cha con như là dấu hiệu di truyền.
Kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu nhìn thấy các đoạn DNA cụ thể trên phim X-quang. Điều này cung cấp cho họ thông tin quan trọng về thời gian và địa điểm các tế bào hình thành.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Trao đổi chất và dược động học
Autoradiography đã được sử dụng để nghiên cứu sự trao đổi chất của cả thực vật và động vật bằng cách theo dõi hoạt động của các đồng vị phóng xạ trong các hợp chất hữu cơ đã được đưa vào mô.
Nó có thể được sử dụng để tìm ra vị trí của chất phóng xạ trong mô hoặc tế bào sau khi nó được đưa vào con đường trao đổi chất, liên kết với thụ thể hoặc enzyme hoặc lai với axit nucleic.
Chụp phóng xạ tự động cũng có thể được sử dụng để tìm ra vị trí của thuốc được dán nhãn phóng xạ trong cơ thể và mức độ liên kết của thuốc với thụ thể.
Ví dụ, kỹ thuật chụp phóng xạ tự động thường được sử dụng để nghiên cứu cách trộn axit nucleic và để đo lượng thuốc được đánh dấu phóng xạ trong huyết thanh để nghiên cứu dược động học.
sinh học thần kinh
Chụp phóng xạ tự động và các hợp chất đánh dấu bằng sóng vô tuyến được sử dụng trong nghiên cứu sinh học thần kinh để nghiên cứu các con đường và thụ thể thần kinh.
Bằng cách xem cách các hợp chất đánh dấu phóng xạ được phân phối trong não, các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu thêm về các cơ chế đằng sau chức năng não bình thường và bất thường.
Bản địa hóa protein
Autoradiography cũng có thể được sử dụng để tìm ra vị trí của protein trong tế bào. Trong trường hợp này, một đồng vị phóng xạ được thêm vào protein và protein được đánh dấu sẽ được đưa vào tế bào.
Các tế bào sau đó được xử lý và đưa lên phim hoặc đĩa để chụp ảnh. Điều này tạo ra một hình ảnh về vị trí của protein được dán nhãn trong tế bào. Điều này cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cách các protein khác nhau trong tế bào hoạt động và cách chúng được kiểm soát.
Bản địa hóa thụ thể
Autoradiography cũng có thể được sử dụng để tìm các thụ thể bên trong tế bào và nghiên cứu cách chúng hoạt động. Trong trường hợp này, một phối tử phóng xạ được sử dụng để đánh dấu các thụ thể. Các tế bào sau đó được xử lý và đưa vào phim hoặc tấm để chụp ảnh.
Điều này tạo ra một bức tranh về vị trí của các thụ thể được dán nhãn bên trong các tế bào. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu tìm hiểu vị trí của các thụ thể và vai trò của chúng trong việc truyền tín hiệu tế bào và những thứ khác mà tế bào thực hiện.
Thử nghiệm liên kết phóng xạ
Trong các thử nghiệm liên kết phối tử phóng xạ, kỹ thuật ghi phóng xạ tự động thường được sử dụng để xem xét cách phối tử và thụ thể hoạt động cùng nhau. Trong ứng dụng này, một phối tử phóng xạ được trộn với các tế bào hoặc mô và kỹ thuật chụp phóng xạ tự động được sử dụng để đo mức độ liên kết của phối tử với các thụ thể.
Điều này cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu tốc độ và cường độ của các tương tác giữa các phối tử và thụ thể, đồng thời tìm ra các loại thuốc tiềm năng hoặc các hợp chất khác có thể thay đổi các tương tác này.
Các lựa chọn thay thế cho Autoradiography
Autoradiography là một cách phổ biến để tìm hiểu xem thứ gì đó có phóng xạ trong đó hay không.
Nhưng có một số cách khác để tìm và đo các đồng vị phóng xạ, và một số trong số đó có độ nhạy và độ phân giải tốt hơn.
Tự chụp tấm ảnh
Chụp ảnh tự động trên tấm ảnh (IP) là một cách đơn giản, không phá hủy để phân tích mẫu
Nó có thể chụp ảnh các khu vực rộng lớn ở hai chiều và có giới hạn phát hiện thấp đối với actinide và các hạt nhân phóng xạ khác.
Bức xạ do đồng vị phóng xạ phát ra được bắt bởi màn hình phốt pho lưu trữ, sau đó được máy quét đọc và biến thành hình ảnh kỹ thuật số.
Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là phương pháp sử dụng chùm tia điện tử để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao của các vật thể cực nhỏ.
SEM cũng có thể được sử dụng để xem cách các đồng vị phóng xạ phân bố trong các mẫu.
Mẫu được bao phủ bởi một vật liệu dẫn điện và chùm tia điện tử quét qua bề mặt mẫu để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao và độ tương phản tốt.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Phổ khối ion thứ cấp (SIMS)
Quang phổ khối ion thứ cấp (SIMS) là một phương pháp có thể được sử dụng để tìm và chụp ảnh các đồng vị nhỏ hơn micron.
Đối với phương pháp này, một chùm ion năng lượng cao được bắn vào mẫu, làm cho các ion thứ cấp thoát ra.
Máy quang phổ khối sau đó được sử dụng để xem xét các ion này để tìm ra vị trí và số lượng đồng vị có trong mẫu.
Autoradiography màn hình phốt pho
Sử dụng phương pháp 14C-PMMA, kỹ thuật chụp tự động bằng màn hình Phosphor là một kỹ thuật sử dụng đồng vị phóng xạ để tìm ra độ xốp của một vật gì đó và lỗ chân lông của nó trông như thế nào.
Đối với phương pháp này, nhựa PMMA được đổ xung quanh một mẫu, sau đó mẫu này được tiếp xúc với một đồng vị phóng xạ.
Sau đó, mẫu được tạo hình bằng màn hình phốt pho, màn hình này sẽ thu phát xạ phóng xạ của mẫu.
Các lựa chọn thay thế khác
Bên cạnh những phương pháp này, sau đây cũng là những lựa chọn thay thế phổ biến cho kỹ thuật chụp tự động:
- Đếm nhấp nháy chất lỏng là một phương pháp để phát hiện và đo mức độ thấp của các đồng vị phát ra beta và alpha vừa nhạy cảm vừa định lượng.
- Phép đếm gamma được sử dụng để tìm và đo lượng chất phát gamma trong các loại mẫu khác nhau.
Ghi nhãn và phát hiện protein
Autoradiography là một loại hình ảnh sử dụng các nguồn phóng xạ đã có trong mẫu, chẳng hạn như các protein được đánh dấu phóng xạ.
Trong quá trình tổng hợp protein, các đồng vị phóng xạ như 35S-methionine, 3H-leucine hoặc 14C-axit amin có thể được thêm vào protein quan tâm
Điều này cho phép sử dụng kỹ thuật ghi phóng xạ tự động để tìm và đo các protein được dán nhãn.
Phương pháp này đặc biệt hữu ích để tìm các protein không phổ biến lắm hoặc để xem các protein thay đổi như thế nào sau khi chúng được tạo ra.
Thông qua các thử nghiệm đồng kích thích miễn dịch và lớp phủ, kỹ thuật chụp phóng xạ tự động cũng có thể được sử dụng để tìm hiểu cách thức các protein tương tác với nhau.
Dán nhãn và phát hiện DNA
Bằng cách thêm các đồng vị phóng xạ như lưu huỳnh-35 (35S), hydro-3 (3H), carbon-14 (14C), iốt-125 (125I) và phốt pho-32 (32P) vào phân tử DNA, kỹ thuật ghi phóng xạ tự động cũng có thể được sử dụng để đánh dấu và tìm DNA.
Ví dụ: 32P và 35S có thể được thêm vào các nucleoside như N15- hoặc deoxythymidine triphosphate (dTTP), sau đó có thể được sử dụng để đánh dấu các phân tử DNA.
Trong các xét nghiệm tăng sinh, bạn cũng có thể sử dụng 3H-thymidine hoặc thymidine đã được dán nhãn 14C.
Autoradiography cũng có thể được sử dụng để tìm hiểu cách thức oligonucleotide đánh dấu phóng xạ 32P đang được sử dụng để cố định DNA.
Cơ sở nghiên cứu và an toàn bức xạ
Autoradiography là một phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu sinh học để xem các protein, DNA và các bộ phận khác được đánh dấu phóng xạ trong một mẫu và tìm ra bao nhiêu trong số đó.
Nó liên quan đến việc đặt một mảnh khăn giấy có dán nhãn bên cạnh một mảnh phim ảnh hoặc nhũ tương. Điều này làm cho một autoradiograph.
Autoradiographs có thể được xem qua kính hiển vi để tìm ra vị trí của các hạt bạc, chẳng hạn như ở bên trong hoặc bên ngoài tế bào hoặc bào quan.
Khi sử dụng vật liệu phóng xạ trong nghiên cứu, có một số cách để giữ an toàn.
- Chỉ định và dán nhãn các khu vực sẽ sử dụng chất phóng xạ.
- Bạn không thể ăn, uống hoặc hút thuốc trong phòng thí nghiệm.
- Sử dụng khay tràn và tấm phủ thấm chất lỏng.
- Sử dụng tủ hút khi làm việc với các vật liệu có thể bắt lửa.
- Mặc đồ bảo hộ cá nhân như áo khoác phòng thí nghiệm, găng tay và kính an toàn.
- Theo dõi các bề mặt và làm sạch chúng sau khi sử dụng.
- Bỏ chất thải phóng xạ vào thùng rác đúng cách, theo yêu cầu của pháp luật.
Chụp phóng xạ tự động trực tiếp với phim bị hạn chế về độ nhạy do sự truyền năng lượng phát xạ của các hạt nhân phóng xạ không hiệu quả.
Phần kết luận
Khi chúng ta học xong về kỹ thuật ghi phóng xạ tự động, có một điều rõ ràng: không thể phủ nhận sức mạnh của phóng xạ trong nghiên cứu sinh học.
Autoradiography đã giúp chúng ta tìm hiểu rất nhiều về thế giới tự nhiên, từ khi các nhà khoa học tìm thấy nó hơn một trăm năm trước cho đến nay, khi nó được sử dụng trong các lĩnh vực như di truyền học và khoa học thần kinh.
Nhưng điều quan trọng cần nhớ là khi bạn có nhiều quyền lực, bạn cũng có nhiều trách nhiệm.
Autoradiography là một cách mạnh mẽ để tìm hiểu về mọi thứ, nhưng nó phải được sử dụng cẩn thận và cẩn thận để tránh những rủi ro khi tiếp xúc với bức xạ.
Là một kỹ sư, bạn có cơ hội hiếm có để làm việc trong lĩnh vực khoa học tiên tiến nhất, sử dụng các phương pháp mới như kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tự động để tìm hiểu thêm về thế giới xung quanh chúng ta.
Bằng cách chú ý đến vấn đề an toàn và vượt qua giới hạn của những gì có thể, bạn có thể giúp đảm bảo rằng công nghệ tuyệt vời này sẽ tiếp tục dẫn đến những khám phá mới trong nhiều năm tới.
Vì vậy, hãy tiếp tục, khám phá và khám phá thế giới tuyệt vời của kỹ thuật chụp ảnh tự động - khả năng là vô tận!
Chia sẻ…
