Jako inženýr víte, že technologie nám může pomoci zjistit, jak funguje přírodní svět.
Ale přemýšleli jste někdy o tom, jak by mohla být radioaktivita využita na pomoc biologickému výzkumu? Autoradiografie změnila způsob, jakým studuji živé věci.
V tomto příspěvku na blogu proberu vše, co potřebujete vědět o autoradiografii, včetně její historie, použití a bezpečnostních problémů.
Připravte se zjistit, jak tato nová metoda mění budoucnost biologického výzkumu a jak můžete pomoci.
Přehled autoradiografie
Formální definice:
Technika detekce radioaktivity ve vzorku vytvořením obrazu na fotografickém filmu nebo desce.
Autoradiografie je výkonná zobrazovací metoda, která se ve vědeckém výzkumu používá již více než sto let.
Aplikace autoradiografie
Autoradiografie se používá pro mnoho různých věcí, jako například:
- Umístění molekul uvnitř buněk a tkání.
- Kalibrace obrazu.
- Odhad délky chromozomů.
- Další příklady níže.
Metoda je zvláště užitečná pro zjištění, kde jsou radioaktivně značené molekuly v buňkách nebo tkáních.
Může být také použit k určení délky a počtu fragmentů DNA poté, co byly separovány gelovou elektroforézou.
Proces autoradiografie
Autoradiografie je proces, který má několik kroků. Nejprve jsou vzorky živých věcí označeny radioaktivitou.
In vitro lze vzorek označit izolací buněčných částí, jako je DNA, RNA, proteiny nebo lipidy, a jejich označení správnými radioizotopy.
In vivo mohou být biologické vzorky označeny radioaktivitou.
Jakmile je vzorek označen, je označený tkáňový řez umístěn vedle rentgenového filmu nebo jaderné emulze, aby se vytvořil autoradiograf.
Když beta částice interagují s ionty stříbra ve fotografické emulzi, která je vyrobena z krystalů bromidu stříbrného v želatinové matrici, zapnou Ag+ ionty.
Během vývoje jsou aktivované ionty Ag+ přeměněny na Ag(s), přičemž zrnka Ag(s) označují dráhu beta částic.
Autoradiografie může být jednoduchou metodou, ale vyžaduje opatrnost s radioaktivními materiály, aby byli všichni v bezpečí.
Provozovatelé by měli podniknout správné kroky k ochraně před škodlivým zářením.
Tip: Pokud potřebujete, zapněte tlačítko titulků. Pokud neznáte anglický jazyk (nebo indický přízvuk), vyberte v tlačítku nastavení „automatický překlad“. Než bude váš oblíbený jazyk dostupný pro překlad, možná budete muset nejprve kliknout na jazyk videa.
Aplikace autoradiografie
Autoradiografie je metoda, kterou lze použít v mnoha různých druzích biologického výzkumu.
Tento článek poskytne přehled některých nejdůležitějších použití autoradiografie, jako je DNA fingerprinting a genetická analýza, a také to, jak se používá ke studiu metabolismu, farmakokinetiky a neurobiologie.
DNA otisky prstů a genetická analýza
Autoradiografie je klíčovou součástí DNA otisků prstů, která změnila forenzní vědu, spory o otcovství a případy imigrace.
Funguje tak, že se pomocí sond navážou na specifické sekvence DNA a poté se pomocí různých detekčních metod, jako je autoradiografie, navázané sondy uvidí.
Po gelové elektroforéze a vytvoření filmu, který zůstal v kontaktu s gelem, získal Jeffreys autorádiogram s řadou tmavých pásů.
Tyto tmavé pásy byly úseky DNA, které měly sekvenci, která odpovídala sondě.
Autoradiografii lze také použít k analýze množství záření v autoradiografech DNA array, které se používají v případech otcovství jako genetické markery.
Tato technika umožňuje výzkumníkům vidět konkrétní kousky DNA na rentgenovém filmu. To jim dává důležité informace o tom, kdy a kde se buňky tvoří.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolismus a farmakokinetika
Autoradiografie se používá ke studiu metabolismu rostlin i zvířat sledováním aktivity radioaktivních izotopů v organických sloučeninách, které byly vloženy do tkáně.
Lze jej použít ke zjištění, kde se radioaktivní látka v tkáni nebo buňce nachází poté, co byla uvedena do metabolické dráhy, navázána na receptor nebo enzym nebo hybridizována s nukleovou kyselinou.
Autoradiografii lze také použít ke zjištění, kde se v těle radioaktivně značený lék nachází a jak dobře se váže na receptor.
Například autoradiografie se často používá ke studiu toho, jak se míchají nukleové kyseliny a k měření množství radioaktivně značených léčiv v séru pro farmakokinetické studie.
Neurobiologie
Autoradiografie a radioaktivně značené sloučeniny se používají v neurobiologickém výzkumu ke studiu nervových drah a receptorů.
Když vědci uvidí, jak jsou radioaktivně značené sloučeniny distribuovány v mozku, mohou se dozvědět více o mechanismech za normální a abnormální funkcí mozku.
Lokalizace proteinů
Autoradiografii lze také použít ke zjištění, kde jsou proteiny v buňkách. V tomto případě se k proteinu přidá radioaktivní izotop a značený protein se vloží do buněk.
Buňky jsou poté ošetřeny a umístěny na film nebo desku pro fotografování. To vytváří obraz toho, kde se značený protein v buňce nachází. To umožňuje vědcům studovat, jak různé proteiny v buňkách fungují a jak jsou kontrolovány.
Lokalizace receptoru
Autoradiografii lze také použít k nalezení receptorů uvnitř buněk a ke studiu toho, jak fungují. V tomto případě se k označení receptorů používá radioaktivní ligand. Buňky jsou poté zpracovány a umístěny na film nebo desku pro fotografii.
To vytváří obraz toho, kde jsou označené receptory uvnitř buněk. To umožňuje výzkumníkům studovat, kde jsou receptory a jakou roli hrají v buněčné signalizaci a dalších věcech, které buňky dělají.
Radioligandové vazebné testy
V testech vazby radioligandů se často používá autoradiografie, aby se podívalo, jak ligandy a receptory spolupracují. V této aplikaci je radioaktivní ligand smíchán s buňkami nebo tkáněmi a k měření toho, jak dobře se ligand váže na receptory, se používá autoradiografie.
To umožňuje výzkumníkům studovat rychlost a sílu interakcí mezi ligandy a receptory a najít potenciální léky nebo jiné sloučeniny, které by mohly tyto interakce změnit.
Alternativy k autoradiografii
Autoradiografie je běžný způsob, jak zjistit, zda něco obsahuje radioaktivitu.
Existuje však řada dalších způsobů, jak najít a změřit radioaktivní izotopy, a některé z nich mají lepší citlivost a rozlišení.
Autoradiografie zobrazovacích destiček
Autoradiografie zobrazovací destičky (IP) je jednoduchý, nedestruktivní způsob analýzy vzorků
Dokáže pořizovat snímky velkých oblastí ve dvou rozměrech a má nízké detekční limity pro aktinidy a další radioaktivní nuklidy.
Záření vydávané radioaktivním izotopem je zachycováno paměťovou fosforovou obrazovkou, která je poté přečtena skenerem a převedena na digitální obraz.
Skenovací elektronová mikroskopie (SEM)
Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) je metoda, která využívá elektronový paprsek k vytváření snímků mikroskopických objektů s vysokým rozlišením.
SEM lze také použít ke sledování toho, jak jsou radioizotopy rozloženy ve vzorcích.
Vzorek je pokryt materiálem, který vede elektřinu, a elektronový paprsek skenuje povrch vzorku a vytváří snímky s vysokým rozlišením a dobrým kontrastem.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundární iontová hmotnostní spektrometrie (SIMS)
Sekundární iontová hmotnostní spektrometrie (SIMS) je metoda, kterou lze použít k nalezení a pořízení snímků izotopů, které jsou menší než mikron.
Při této metodě je na vzorek vystřelen paprsek vysokoenergetických iontů, což způsobí, že sekundární ionty vyjdou ven.
Hmotnostní spektrometr se pak používá k pozorování těchto iontů, aby se zjistilo, kde a kolik izotopů je ve vzorku.
Fosforová obrazovka autoradiografie
Pomocí metody 14C-PMMA je autoradiografie Phosphor Screen technikou, která využívá radioaktivní izotop ke zjištění, jak je něco porézní a jak vypadají jeho póry.
Při této metodě se PMMA pryskyřice nalije kolem vzorku, který je poté vystaven radioaktivnímu izotopu.
Vzorek je poté zobrazen pomocí fosforové obrazovky, která zachycuje radioaktivní emise vzorku.
Jiné alternativy
Kromě těchto metod jsou běžnými alternativami k autoradiografii také následující:
- Kapalné scintilační počítání je metoda pro detekci a měření nízkých hladin izotopů emitujících beta a alfa, která je jak citlivá, tak kvantitativní.
- Gamma počítání se používá k nalezení a měření množství gama zářičů v různých typech vzorků.
Značení a detekce proteinů
Autoradiografie je typ zobrazování, který využívá radioaktivní zdroje, které jsou již přítomny ve vzorku, jako jsou radioaktivně značené proteiny.
Během syntézy proteinů mohou být k proteinu, který je středem zájmu, přidány radioaktivní izotopy jako 35S-methionin, 3H-leucin nebo 14C-aminokyseliny.
To umožňuje použít autorádiografii k nalezení a měření značených proteinů.
Tato metoda je zvláště užitečná pro hledání proteinů, které nejsou příliš běžné, nebo pro sledování toho, jak se proteiny mění poté, co byly vyrobeny.
Prostřednictvím koimunoprecipitačních a překryvných testů lze také použít autoradiografii ke zjištění, jak proteiny vzájemně interagují.
Značení a detekce DNA
Přidáním radioaktivních izotopů, jako je síra-35 (35S), vodík-3 (3H), uhlík-14 (14C), jód-125 (125I) a fosfor-32 (32P) do molekuly DNA, lze také použít autoradiografii označit a najít DNA.
Například 32P a 35S mohou být přidány k nukleosidům, jako je N15- nebo deoxythymidintrifosfát (dTTP), které pak mohou být použity ke značení molekul DNA.
V proliferačních testech můžete také použít 3H-thymidin nebo thymidin, který byl označen 14C.
Autoradiografii lze také použít ke zjištění, jak se 32P-radioznačené oligonukleotidy používají k fixaci DNA.
Radiační bezpečnost a nastavení výzkumu
Autoradiografie je metoda používaná v biologickém výzkumu, která umožňuje vidět radioaktivně značené proteiny, DNA a další části ve vzorku a zjistit, kolik jich je.
Zahrnuje položení kusu označené tkáně vedle kusu fotografického filmu nebo emulze. Tím vznikne autoradiograf.
Na autoradiografy se lze podívat mikroskopem a zjistit, kde se nacházejí zrnka stříbra, například uvnitř nebo vně buněk nebo organel.
Při používání radioaktivních materiálů ve výzkumu existuje řada způsobů, jak zůstat v bezpečí.
- Označování a označování oblastí, kde se budou používat radioaktivní materiály.
- V laboratoři nemůžete jíst, pít ani kouřit.
- Použijte přelévací misky a kryt, který nasákne tekutinou.
- Používání digestoří při práci s materiály, které by se mohly vznítit.
- Nasaďte si osobní ochranné pomůcky, jako jsou laboratorní pláště, rukavice a ochranné brýle.
- Sledujte povrchy a po použití je očistěte.
- Ukládání radioaktivního odpadu do popelnic správným způsobem, jak to vyžaduje zákon.
Přímá autoradiografie s filmem je omezena citlivostí neefektivním přenosem emisní energie radionuklidů.
Závěr
Když dokončujeme učení o autoradiografii, jedna věc je jasná: nelze popřít sílu radioaktivity v biologickém výzkumu.
Autoradiografie nám pomohla naučit se hodně o přírodním světě, od doby, kdy ji vědci objevili před více než sto lety, až po současnost, kdy se používá v oborech, jako je genetika a neurověda.
Je ale důležité si pamatovat, že když máte velkou moc, máte také velkou zodpovědnost.
Autoradiografie je účinný způsob, jak zjistit věci, ale musí být používána opatrně a opatrně, aby se předešlo rizikům vystavení záření.
Jako inženýr máte vzácnou šanci pracovat na špičce vědy a používat nové metody, jako je autorradiografie, abyste se dozvěděli více o světě kolem nás.
Tím, že budete dávat pozor na bezpečnost a posouvat hranice toho, co je možné, můžete pomoci zajistit, že tato úžasná technologie bude i nadále vést k novým objevům po mnoho let.
Vydejte se tedy dál, prozkoumejte a objevte úžasný svět autoradiografie – možnosti jsou nekonečné!
Sdílet na…
