Kao inženjer, znate da nam tehnologija može pomoći da shvatimo kako prirodni svijet funkcionira.
Ali jeste li ikada razmišljali o tome kako bi se radioaktivnost mogla iskoristiti za pomoć biološkim istraživanjima? Autoradiografija je promijenila način na koji proučavam živa bića.
U ovom postu na blogu proći ću preko svega što trebate znati o autoradiografiji, uključujući njenu povijest, upotrebu i brige o sigurnosti.
Pripremite se da saznate kako ova nova metoda mijenja budućnost bioloških istraživanja i kako možete pomoći.
Pregled autoradiografije
Formalna definicija:
Tehnika za detekciju radioaktivnosti u uzorku stvaranjem slike na fotografskom filmu ili ploči.
Autoradiografija je moćna metoda snimanja koja se koristi više od sto godina u naučnim istraživanjima.
Primjena autoradiografije
Autoradiografija se koristi za mnoge različite stvari, kao što su:
- Položaj molekula unutar ćelija i tkiva.
- Kalibracija slike.
- Procjena dužine hromozoma.
- Više primjera u nastavku.
Metoda je posebno korisna za otkrivanje gdje se u stanicama ili tkivima nalaze radioaktivno obilježeni molekuli.
Također se može koristiti za određivanje dužine i broja fragmenata DNK nakon što su razdvojeni gel elektroforezom.
Proces autoradiografije
Autoradiografija je proces koji ima nekoliko koraka. Prvo, uzorci živih bića su označeni radioaktivnošću.
In vitro, uzorak se može označiti izolacijom ćelijskih dijelova poput DNK, RNK, proteina ili lipida i označavanjem ih pravim radioizotopima
In vivo, biološki uzorci mogu biti označeni radioaktivnošću.
Nakon što je uzorak označen, označeni dio tkiva se stavlja pored rendgenskog filma ili nuklearne emulzije kako bi se napravio autoradiograf.
Kada beta čestice stupe u interakciju sa ionima srebra u fotografskoj emulziji, koja je napravljena od kristala bromida srebra u želatinskoj matrici, one uključuju Ag+ ione.
Tokom razvoja, aktivirani Ag+ joni se pretvaraju u Ag(e), ostavljajući zrna Ag(a) da označe put beta čestica.
Autoradiografija može biti jednostavna metoda, ali zahtijeva oprez s radioaktivnim materijalima kako bi svi bili sigurni.
Operateri bi trebali poduzeti prave korake kako bi se zaštitili od štetnog zračenja.
Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati s engleskim jezikom (ili indijskim naglaskom). Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Primjena autoradiografije
Autoradiografija je metoda koja se može koristiti u mnogim različitim vrstama bioloških istraživanja.
Ovaj članak će dati pregled nekih od najvažnijih upotreba autoradiografije, kao što su DNK otisak prsta i genetska analiza, kao i način na koji se koristi za proučavanje metabolizma, farmakokinetike i neurobiologije.
DNK otisak prsta i genetska analiza
Autoradiografija je ključni dio DNK otiska prsta, koji je promijenio forenzičku nauku, sporove oko očinstva i slučajeve imigracije.
Radi tako što koristi sonde da se veže za specifične sekvence DNK, a zatim koristi različite metode detekcije, kao što je autoradiografija, da se vide vezane sonde.
Nakon gel elektroforeze i razvoja filma koji je ostao u kontaktu sa gelom, Jeffreys je dobio autoradiogram s nizom tamnih traka.
Ove tamne trake bile su delovi DNK koji su imali sekvencu koja se poklapa sa sondom.
Autoradiografija se također može koristiti za analizu količine zračenja u autoradiografima DNK niza, koji se koriste u slučajevima očinstva kao genetski markeri.
Tehnika omogućava istraživačima da vide specifične dijelove DNK na rendgenskom filmu. To im daje važne informacije o tome kada i gdje se ćelije formiraju.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolizam i farmakokinetika
Autoradiografija je korištena za proučavanje metabolizma i biljaka i životinja praćenjem aktivnosti radioaktivnih izotopa u organskim spojevima koji su stavljeni u tkivo.
Može se koristiti za otkrivanje gdje se radioaktivna tvar nalazi u tkivu ili ćeliji nakon što je stavljena u metabolički put, vezana za receptor ili enzim ili hibridizirana sa nukleinskom kiselinom.
Autoradiografija se također može koristiti da se otkrije gdje se radioobilježeni lijek nalazi u tijelu i koliko se dobro vezuje za receptor.
Na primjer, autoradiografija se često koristi za proučavanje kako se nukleinske kiseline miješaju i za mjerenje količine radioaktivno označenih lijekova u serumu za farmakokinetičke studije.
Neurobiology
Autoradiografija i radioaktivno označena jedinjenja se koriste u neurobiološkim istraživanjima za proučavanje nervnih puteva i receptora.
Gledajući kako se radioaktivno označena jedinjenja distribuiraju u mozgu, istraživači mogu naučiti više o mehanizmima koji stoje iza normalne i abnormalne funkcije mozga.
Protein Localization
Autoradiografija se takođe može koristiti da se otkrije gde se proteini nalaze u ćelijama. U ovom slučaju, radioaktivni izotop se dodaje proteinu, a označeni protein se stavlja u ćelije.
Ćelije se zatim tretiraju i stavljaju na film ili ploču za fotografisanje. Ovo stvara sliku gdje se u ćeliji nalazi označeni protein. Ovo omogućava naučnicima da proučavaju kako različiti proteini u ćelijama rade i kako se kontrolišu.
Lokalizacija receptora
Autoradiografija se takođe može koristiti za pronalaženje receptora unutar ćelija i proučavanje njihovog rada. U ovom slučaju, radioaktivni ligand se koristi za obilježavanje receptora. Ćelije se zatim obrađuju i stavljaju na film ili ploču za fotografisanje.
Ovo stvara sliku o tome gdje su označeni receptori unutar ćelija. Ovo omogućava istraživačima da proučavaju gdje se nalaze receptori i kakvu ulogu imaju u ćelijskoj signalizaciji i drugim stvarima koje ćelije rade.
Testovi vezivanja radioliganda
U testovima vezivanja radioliganda, autoradiografija se često koristi da se vidi kako ligandi i receptori rade zajedno. U ovoj aplikaciji, radioaktivni ligand se miješa sa stanicama ili tkivima, a autoradiografija se koristi za mjerenje koliko se dobro ligand vezuje za receptore.
Ovo omogućava istraživačima da proučavaju brzinu i snagu interakcija između liganada i receptora i pronađu potencijalne lijekove ili druge spojeve koji bi mogli promijeniti te interakcije.
Alternative autoradiografiji
Autoradiografija je uobičajen način da se otkrije ima li u nečemu radioaktivnosti.
Ali postoji niz drugih načina za pronalaženje i mjerenje radioaktivnih izotopa, a neki od njih imaju bolju osjetljivost i rezoluciju.
Autoradiografija na ploči za snimanje
Imaging Plate (IP) autoradiografija je jednostavan, nedestruktivan način za analizu uzoraka
Može snimiti velike površine u dvije dimenzije i ima niske granice detekcije za aktinide i druge radioaktivne nuklide.
Zračenje koje emitira radioaktivni izotop hvata fosforni ekran za skladištenje, koji se zatim čita skenerom i pretvara u digitalnu sliku.
Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM)
Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) je metoda koja koristi snop elektrona za pravljenje slika visoke rezolucije mikroskopskih objekata.
SEM se također može koristiti da se vidi kako se radioizotopi šire u uzorcima.
Uzorak je prekriven materijalom koji provodi električnu energiju, a elektronski snop skenira površinu uzorka kako bi napravio slike visoke rezolucije i dobrog kontrasta.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundarna ionska masena spektrometrija (SIMS)
Sekundarna ionska masena spektrometrija (SIMS) je metoda koja se može koristiti za pronalaženje i snimanje izotopa koji su manji od mikrona.
Za ovu metodu, snop visokoenergetskih jona ispaljuje se na uzorak, što dovodi do izlaska sekundarnih jona.
Maseni spektrometar se zatim koristi za gledanje ovih jona kako bi se otkrilo gdje i koliko izotopa ima u uzorku.
Fosfor Screen Autoradiography
Koristeći 14C-PMMA metodu, autoradiografija na fosfornom ekranu je tehnika koja koristi radioaktivni izotop da bi se otkrilo koliko je nešto porozno i kako izgledaju njegove pore.
Za ovu metodu, PMMA smola se sipa oko uzorka, koji se zatim izlaže radioaktivnom izotopu.
Uzorak se zatim slika pomoću fosfornog ekrana, koji prikuplja radioaktivne emisije uzorka.
Druge alternative
Osim ovih metoda, sljedeće su također uobičajene alternative autoradiografiji:
- Tečno scintilaciono brojanje je metoda za otkrivanje i mjerenje niskih nivoa izotopa koji emituju beta i alfa koja je i osjetljiva i kvantitativna.
- Gama brojanje se koristi za pronalaženje i mjerenje količine gama emitera u različitim tipovima uzoraka.
Označavanje i otkrivanje proteina
Autoradiografija je vrsta snimanja koja koristi radioaktivne izvore koji su već prisutni u uzorku, kao što su radioaktivno obilježeni proteini.
Tokom sinteze proteina, radioaktivni izotopi poput 35S-metionina, 3H-leucina ili 14C-aminokiselina mogu se dodati proteinu od interesa
Ovo omogućava korištenje autoradiografije za pronalaženje i mjerenje označenih proteina.
Ova metoda je posebno korisna za pronalaženje proteina koji nisu česti ili za gledanje kako se proteini mijenjaju nakon što su napravljeni.
Putem ko-imunoprecipitacije i testova preklapanja, autoradiografija se također može koristiti da se otkrije kako proteini međusobno djeluju.
Označavanje i otkrivanje DNK
Dodavanjem radioaktivnih izotopa kao što su sumpor-35 (35S), vodonik-3 (3H), ugljik-14 (14C), jod-125 (125I) i fosfor-32 (32P) molekuli DNK, može se koristiti i autoradiografija da označi i pronađe DNK.
Na primjer, 32P i 35S se mogu dodati nukleozidima kao što su N15- ili deoksitimidin trifosfat (dTTP), koji se zatim mogu koristiti za obilježavanje molekula DNK.
U testovima proliferacije možete koristiti i 3H-timidin ili timidin koji je označen sa 14C.
Autoradiografija se također može koristiti da se otkrije kako se oligonukleotidi označeni 32P radioaktivno koriste za fiksiranje DNK.
Postavka za sigurnost od zračenja i istraživanja
Autoradiografija je metoda koja se koristi u biološkim istraživanjima kako bi se vidjeli radioaktivno obilježeni proteini, DNK i drugi dijelovi u uzorku i utvrdilo koliko od njih ima.
To uključuje stavljanje komada označenog tkiva pored komada fotografskog filma ili emulzije. Ovo čini autoradiograf.
Autoradiografi se mogu posmatrati pod mikroskopom kako bi se otkrilo gdje se nalaze zrnca srebra, na primjer na unutrašnjoj ili vanjskoj strani ćelija ili organela.
Kada koristite radioaktivne materijale u istraživanju, postoji nekoliko načina da ostanete sigurni.
- Određivanje i označavanje područja u kojima će se koristiti radioaktivni materijali.
- Ne možete jesti, piti ili pušiti u laboratoriji.
- Korištenje posuda za izlijevanje i pokrivača koji upija tekućinu.
- Korištenje dimnih napa pri radu s materijalima koji se mogu zapaliti.
- Stavljanje lične zaštitne opreme kao što su laboratorijski mantili, rukavice i zaštitne naočare.
- Pazite na površine i čistite ih nakon upotrebe.
- Odlaganje radioaktivnog otpada u kante za smeće na pravi način, kako je propisano zakonom.
Direktna autoradiografija sa filmom je ograničena u osjetljivosti zbog neefikasnog prijenosa emisione energije radionuklida.
Zaključak
Kada završimo učenje o autoradiografiji, jedno je jasno: ne može se poreći moć radioaktivnosti u biološkim istraživanjima.
Autoradiografija nam je pomogla da naučimo mnogo o svijetu prirode, od vremena kada su ga naučnici pronašli prije više od sto godina do danas, kada se koristi u poljima poput genetike i neuroznanosti.
Ali važno je zapamtiti da kada imate puno moći, imate i veliku odgovornost.
Autoradiografija je moćan način da se sazna nešto o stvarima, ali se mora pažljivo i oprezno koristiti kako bi se izbjegao rizik od izlaganja radijaciji.
Kao inženjer, imate rijetku priliku da radite na vrhuncu nauke, koristeći nove metode poput autoradiografije kako biste saznali više o svijetu oko nas.
Držeći na oku sigurnost i pomičući granice mogućeg, možete pomoći da se osigura da će ova nevjerovatna tehnologija nastaviti da vodi do novih otkrića još mnogo godina.
Stoga idite naprijed, istražujte i otkrijte zadivljujući svijet autoradiografije – mogućnosti su beskrajne!
Podijelite na…
