Като инженер знаете, че технологията може да ни помогне да разберем как работи естественият свят.
Но замисляли ли сте се как радиоактивността може да се използва за подпомагане на биологичните изследвания? Авторадиографията промени начина, по който изучавам живите същества.
В тази публикация в блога ще прегледам всичко, което трябва да знаете за авторадиографията, включително нейната история, употреби и съображения за безопасност.
Пригответе се да разберете как този нов метод променя бъдещето на биологичните изследвания и как можете да помогнете.
Преглед на авторадиографията
Официална дефиниция:
Техника за откриване на радиоактивност в образец чрез създаване на изображение върху фотографски филм или плака.
Авторадиографията е мощен образен метод, който се използва повече от сто години в научните изследвания.
Приложения на авторадиографията
Авторадиографията се използва за много различни неща, като например:
- Разположение на молекулите вътре в клетките и тъканите.
- Калибриране на изображението.
- Оценка на дължината на хромозомите.
- Още примери по-долу.
Методът е особено полезен за установяване къде се намират радиомаркирани молекули в клетки или тъкани.
Може също да се използва за определяне на дължината и броя на ДНК фрагментите, след като са били разделени чрез гел електрофореза.
Процес на авторадиография
Авторадиографията е процес, който има няколко стъпки. Първо, проби от живи същества се маркират с радиоактивност.
In vitro пробата може да бъде маркирана чрез изолиране на клетъчни части като ДНК, РНК, протеини или липиди и маркирането им с правилните радиоизотопи
In vivo биологичните проби могат да бъдат маркирани с радиоактивност.
След като пробата бъде етикетирана, маркираната тъканна секция се поставя до рентгенов филм или ядрена емулсия, за да се направи авторадиография.
Когато бета частиците взаимодействат със сребърните йони във фотографската емулсия, която е направена от кристали сребърен бромид в желатинова матрица, те включват Ag+ йони.
По време на развитието, активираните Ag+ йони се превръщат в Ag(s), оставяйки зърна от Ag(s), за да маркират пътя на бета-частиците.
Авторадиографията може да бъде прост метод, но изисква да се внимава с радиоактивните материали, за да се предпазят всички.
Операторите трябва да предприемат правилните стъпки, за да се предпазят от вредното лъчение.
Съвет: Включете бутона за надписи, ако имате нужда от него. Изберете „автоматичен превод“ в бутона за настройки, ако не сте запознати с английския език (или индийски акцент). Може да се наложи първо да щракнете върху езика на видеоклипа, преди любимият ви език да стане достъпен за превод.
Приложения на авторадиографията
Авторадиографията е метод, който може да се използва в много различни видове биологични изследвания.
Тази статия ще направи преглед на някои от най-важните приложения на авторадиографията, като ДНК отпечатъци и генетичен анализ, както и как се използва за изследване на метаболизма, фармакокинетиката и невробиологията.
ДНК пръстови отпечатъци и генетичен анализ
Авторадиографията е ключова част от ДНК пръстовите отпечатъци, която промени съдебната медицина, споровете за бащинство и имиграционните дела.
Той работи, като използва сонди за свързване със специфични ДНК последователности и след това използва различни методи за откриване, като авторадиография, за да види свързаните сонди.
След електрофореза с гел и развитие на филм, който остава в контакт с гела, Джефрис получава авторадиограма с множество тъмни ленти.
Тези тъмни ивици са участъци от ДНК, които имат последователност, която съответства на сондата.
Авторадиографията може да се използва и за анализиране на количеството радиация в авторадиографи с ДНК масив, които се използват в случаи на бащинство като генетични маркери.
Техниката позволява на изследователите да видят специфични части от ДНК върху рентгенов филм. Това им дава важна информация за това кога и къде се образуват клетките.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Метаболизъм и фармакокинетика
Авторадиографията се използва за изследване на метаболизма както на растенията, така и на животните чрез проследяване на активността на радиоактивните изотопи в органичните съединения, които са били поставени в тъканта.
Може да се използва, за да се установи къде се намира радиоактивно вещество в тъкан или клетка, след като е било поставено в метаболитен път, свързано с рецептор или ензим или хибридизирано с нуклеинова киселина.
Авторадиографията може също да се използва, за да се установи къде се намира радиомаркирано лекарство в тялото и колко добре се свързва с рецептора.
Например, авторадиографията често се използва за изследване на това как се смесват нуклеиновите киселини и за измерване на количеството радиомаркирани лекарства в серума за фармакокинетични изследвания.
Невробиология
Авторадиографията и радиомаркираните съединения се използват в невробиологичните изследвания за изследване на нервните пътища и рецептори.
Като видят как радиоактивно белязаните съединения се разпределят в мозъка, изследователите могат да научат повече за механизмите зад нормалната и ненормална мозъчна функция.
Локализация на протеини
Авторадиографията може също да се използва, за да се установи къде са протеините в клетките. В този случай към протеин се добавя радиоактивен изотоп и белязаният протеин се поставя в клетките.
След това клетките се обработват и се поставят върху филм или плака за фотография. Това прави изображение на това къде се намира белязаният протеин в клетката. Това позволява на учените да изследват как работят различните протеини в клетките и как се контролират.
Локализация на рецептора
Авторадиографията може също да се използва за намиране на рецептори вътре в клетките и изследване на начина им на работа. В този случай се използва радиоактивен лиганд за маркиране на рецепторите. След това клетките се обработват и се поставят върху филм или плака за фотография.
Това прави картина на това къде са белязаните рецептори вътре в клетките. Това позволява на изследователите да проучат къде са рецепторите и каква роля играят в клетъчното сигнализиране и други неща, които клетките правят.
Анализи на радиолигандно свързване
При тестовете за свързване на радиолиганд, авторадиографията често се използва, за да се види как лигандите и рецепторите работят заедно. В това приложение радиоактивен лиганд се смесва с клетки или тъкани и се използва авторадиография, за да се измери колко добре лигандът се свързва с рецепторите.
Това позволява на изследователите да изучават скоростта и силата на взаимодействията между лиганди и рецептори и да намерят потенциални лекарства или други съединения, които биха могли да променят тези взаимодействия.
Алтернативи на авторадиографията
Авторадиографията е често срещан начин да разберете дали нещо има радиоактивност в него.
Но има редица други начини за намиране и измерване на радиоактивни изотопи и някои от тях имат по-добра чувствителност и разделителна способност.
Авторадиография на образна плоча
Авторадиографията на Imaging Plate (IP) е прост, неразрушителен начин за анализ на проби
Той може да прави снимки на големи площи в две измерения и има ниски граници на откриване на актиниди и други радиоактивни нуклиди.
Излъчената от радиоактивния изотоп радиация се улавя от запаметяващ фосфорен екран, който след това се чете от скенер и се превръща в цифрово изображение.
Сканираща електронна микроскопия (SEM)
Сканиращата електронна микроскопия (SEM) е метод, който използва електронен лъч за създаване на снимки с висока разделителна способност на микроскопични обекти.
SEM може също да се използва, за да се види как радиоизотопите са разпределени в пробите.
Пробата е покрита с материал, който провежда електричество, а електронният лъч сканира повърхността на пробата, за да направи изображения с висока разделителна способност и добър контраст.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Вторична йонна масспектрометрия (SIMS)
Вторичната йонна масспектрометрия (SIMS) е метод, който може да се използва за намиране и правене на снимки на изотопи, които са по-малки от микрон.
За този метод лъч от високоенергийни йони се изстрелва към пробата, което кара вторичните йони да излязат.
След това масспектрометърът се използва за разглеждане на тези йони, за да се установи къде и колко изотопи има в пробата.
Авторадиография с фосфорен екран
Използвайки метода 14C-PMMA, авторадиографията на Phosphor Screen е техника, която използва радиоактивен изотоп, за да разбере колко поресто е нещо и как изглеждат порите му.
За този метод PMMA смола се излива около проба, която след това се излага на радиоактивен изотоп.
След това пробата се изобразява с помощта на фосфорен екран, който улавя радиоактивните емисии на пробата.
Други алтернативи
Освен тези методи, следните също са общи алтернативи на авторадиографията:
- Течното сцинтилационно броене е метод за откриване и измерване на ниски нива на бета и алфа излъчващи изотопи, който е едновременно чувствителен и количествен.
- Гама броенето се използва за намиране и измерване на количеството гама излъчватели в различни видове проби.
Етикетиране и откриване на протеини
Авторадиографията е вид изобразяване, което използва радиоактивни източници, които вече присъстват в пробата, като радиомаркирани протеини.
По време на протеиновия синтез, радиоактивни изотопи като 35S-метионин, 3H-левцин или 14C-аминокиселини могат да бъдат добавени към протеина, който представлява интерес
Това прави възможно използването на авторадиография за намиране и измерване на белязани протеини.
Този метод е особено полезен за намиране на протеини, които не са много често срещани, или за разглеждане на това как протеините се променят, след като са направени.
Чрез ко-имунопреципитация и наслагващи анализи авторадиографията може също да се използва, за да се установи как протеините взаимодействат помежду си.
Етикетиране и откриване на ДНК
Чрез добавяне на радиоактивни изотопи като сяра-35 (35S), водород-3 (3H), въглерод-14 (14C), йод-125 (125I) и фосфор-32 (32P) към молекулата на ДНК, може да се използва и авторадиография за маркиране и намиране на ДНК.
Например, 32P и 35S могат да бъдат добавени към нуклеозиди като N15- или дезокситимидин трифосфат (dTTP), които след това могат да се използват за маркиране на ДНК молекули.
При тестовете за пролиферация можете също да използвате 3H-тимидин или тимидин, който е маркиран с 14C.
Авторадиографията може също да се използва, за да се установи как 32P-радиомаркирани олигонуклеотиди се използват за фиксиране на ДНК.
Радиационна безопасност и изследователска среда
Авторадиографията е метод, използван в биологичните изследвания, за да се видят радиоактивно маркирани протеини, ДНК и други части в проба и да се разбере колко от всеки има.
Това включва поставяне на парче тъкан с етикет до парче фотографски филм или емулсия. Това прави авторадиограф.
Авторадиографиите могат да се гледат през микроскоп, за да се установи къде са сребърните зърна, например от вътрешната или външната страна на клетките или органелите.
Когато използвате радиоактивни материали в изследванията, има няколко начина да останете в безопасност.
- Обозначаване и етикетиране на зони, където ще се използват радиоактивни материали.
- Не можете да ядете, пиете или пушите в лабораторията.
- Използване на тави за разливане и покривало, което попива течността.
- Използване на аспиратори при работа с материали, които могат да се запалят.
- Поставяне на лични предпазни средства като лабораторни престилки, ръкавици и предпазни очила.
- Следете повърхностите и ги почиствайте след употреба.
- Поставяне на радиоактивните отпадъци в кофите за боклук по правилния начин, както се изисква от закона.
Директната авторадиография с филм е ограничена по чувствителност поради неефективния трансфер на емисионна енергия на радионуклиди.
Заключение
Докато приключваме с изучаването на авторадиографията, едно нещо е ясно: не може да се отрече силата на радиоактивността в биологичните изследвания.
Авторадиографията ни помогна да научим много за света на природата от времето, когато учените я откриха преди повече от сто години до днес, когато се използва в области като генетика и невронауки.
Но е важно да запомните, че когато имате много власт, вие носите и голяма отговорност.
Авторадиографията е мощен начин да разберете за нещата, но трябва да се използва внимателно и внимателно, за да се избегнат рисковете от излагане на радиация.
Като инженер вие имате редкия шанс да работите на върха на науката, като използвате нови методи като авторадиография, за да научите повече за света около нас.
Като държите под око безопасността и прекрачвате границите на възможното, можете да помогнете да се уверите, че тази невероятна технология ще продължи да води до нови открития за много години напред.
Така че продължете напред, изследвайте и открийте удивителния свят на авторадиографията – възможностите са безкрайни!
Сподели на…
