Læsning Af Radioaktive Signaler: Autoradiografi Forklaret

Som ingeniør ved du, at teknologi kan hjælpe os med at finde ud af, hvordan den naturlige verden fungerer.

Men har du nogensinde tænkt over, hvordan radioaktivitet kunne bruges til at hjælpe biologisk forskning? Autoradiografi har ændret den måde, jeg studerer levende ting på.

I dette blogindlæg vil jeg gennemgå alt, hvad du behøver at vide om autoradiografi, herunder dets historie, anvendelser og sikkerhedsproblemer.

Gør dig klar til at finde ud af, hvordan denne nye metode ændrer fremtiden for biologisk forskning, og hvordan du kan hjælpe.

Oversigt over autoradiografi

Formel definition:

En teknik til at detektere radioaktivitet i en prøve ved at fremstille et billede på en fotografisk film eller plade.

Autoradiografi er en kraftfuld billeddannelsesmetode, der har været brugt i over hundrede år i videnskabelig forskning.

Anvendelser af autoradiografi

Autoradiografi bruges til mange forskellige ting, såsom:

• Placering af molekyler inde i celler og væv.
• Billedkalibrering.
• Estimering af længden af ​​kromosomer.
• Flere eksempler nedenfor.

Metoden er især nyttig til at finde ud af, hvor radiomærkede molekyler er i celler eller væv.

Det kan også bruges til at finde ud af længden og antallet af DNA-fragmenter, efter at de er blevet adskilt ved gelelektroforese.

Autoradiografiproces

Autoradiografi er en proces, der har flere trin. For det første mærkes prøver af levende ting med radioaktivitet.

In vitro kan prøven mærkes ved at isolere cellulære dele som DNA, RNA, proteiner eller lipider og mærke dem med de rigtige radioisotoper

In vivo kan biologiske prøver mærkes med radioaktivitet.

Når prøven er mærket, sættes det mærkede vævssnit ved siden af ​​en røntgenfilm eller nuklear emulsion for at lave en autoradiograf.

Når beta-partikler interagerer med sølvionerne i den fotografiske emulsion, som er lavet af sølvbromidkrystaller i en gelatinematrix, tænder de Ag+ ioner.

Under udviklingen omdannes de aktiverede Ag+ ioner til Ag(er), hvilket efterlader korn af Ag(er) til at markere beta-partiklernes vej.

Autoradiografi kan være en simpel metode, men det kræver, at man er forsigtig med radioaktive materialer for at holde alle sikre.

Operatører bør tage de rigtige skridt for at beskytte sig mod skadelig stråling.

Tip: Slå billedtekstknappen til, hvis du har brug for det. Vælg "automatisk oversættelse" i indstillingsknappen, hvis du ikke er fortrolig med det engelske sprog (eller indisk accent). Du skal muligvis først klikke på sproget for videoen, før dit yndlingssprog bliver tilgængeligt til oversættelse.

Anvendelser af autoradiografi

Autoradiografi er en metode, der kan bruges i mange forskellige former for biologisk forskning.

Denne artikel vil give et overblik over nogle af de vigtigste anvendelser af autoradiografi, såsom DNA-fingeraftryk og genetisk analyse, samt hvordan det bruges til at studere metabolisme, farmakokinetik og neurobiologi.

DNA-fingeraftryk og genetisk analyse

Autoradiografi er en vigtig del af DNA-fingeraftryk, som har ændret retsvidenskab, faderskabstvister og immigrationssager.

Det virker ved at bruge prober til at binde til specifikke DNA-sekvenser og derefter bruge forskellige detektionsmetoder, såsom autoradiografi, for at se de bundne prober.

Efter gelelektroforese og udviklingen af ​​en film, der blev efterladt i kontakt med gelen, fik Jeffreys et autoradiogram med en række mørke bånd.

Disse mørke bånd var sektioner af DNA, der havde en sekvens, der matchede proben.

Autoradiografi kan også bruges til at analysere mængden af ​​stråling i DNA-array autoradiografier, som bruges i faderskabssager som genetiske markører.

Teknikken lader forskere se specifikke stykker DNA på en røntgenfilm. Dette giver dem vigtig information om hvornår og hvor celler dannes.

https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography

Metabolisme og farmakokinetik

Autoradiografi er blevet brugt til at studere metabolismen af ​​både planter og dyr ved at holde styr på aktiviteten af ​​radioaktive isotoper i organiske forbindelser, der er blevet puttet ind i vævet.

Det kan bruges til at finde ud af, hvor et radioaktivt stof er i et væv eller en celle, efter at det er blevet sat ind i en metabolisk vej, bundet til en receptor eller et enzym eller hybridiseret til en nukleinsyre.

Autoradiografi kan også bruges til at finde ud af, hvor et radioaktivt mærket lægemiddel er i kroppen, og hvor godt det binder til en receptor.

For eksempel bruges autoradiografi ofte til at studere, hvordan nukleinsyrer blandes og til at måle mængden af ​​radioaktivt mærkede lægemidler i serum til farmakokinetiske undersøgelser.

Neurobiologi

Autoradiografi og radiomærkede forbindelser bruges i neurobiologisk forskning til at studere nervebaner og receptorer.

Ved at se, hvordan radioaktivt mærkede forbindelser fordeler sig i hjernen, kan forskerne lære mere om mekanismerne bag normal og unormal hjernefunktion.

Protein lokalisering

Autoradiografi kan også bruges til at finde ud af, hvor proteiner er i celler. I dette tilfælde tilsættes en radioaktiv isotop til et protein, og det mærkede protein sættes ind i cellerne.

Cellerne behandles derefter og lægges på en film eller plade til fotografering. Dette giver et billede af, hvor det mærkede protein er i cellen. Dette lader forskere studere, hvordan forskellige proteiner i celler fungerer, og hvordan de kontrolleres.

Receptor lokalisering

Autoradiografi kan også bruges til at finde receptorer inde i celler og studere, hvordan de virker. I dette tilfælde bruges en radioaktiv ligand til at markere receptorerne. Cellerne behandles derefter og lægges på en film eller plade til fotografering.

Dette giver et billede af, hvor de mærkede receptorer er inde i cellerne. Dette lader forskere undersøge, hvor receptorer er, og hvilken rolle de spiller i cellesignalering og andre ting, som celler gør.

Radioligandbindingsassays

I radioligandbindingsassays bruges autoradiografi ofte til at se på, hvordan ligander og receptorer arbejder sammen. I denne applikation blandes en radioaktiv ligand med celler eller væv, og autoradiografi bruges til at måle, hvor godt liganden binder til receptorerne.

Dette lader forskere studere hastigheden og styrken af ​​interaktionerne mellem ligander og receptorer og finde potentielle lægemidler eller andre forbindelser, der kan ændre disse interaktioner.

Alternativer til autoradiografi

Autoradiografi er en almindelig måde at finde ud af, om der er radioaktivitet i noget.

Men der er en række andre måder at finde og måle radioaktive isotoper på, og nogle af dem har bedre følsomhed og opløsning.

Billedplade autoradiografi

Imaging Plate (IP) autoradiografi er en enkel, ikke-destruktiv måde at analysere prøver på

Den kan tage billeder af store områder i to dimensioner og har lave detektionsgrænser for aktinider og andre radioaktive nuklider.

Den stråling, som den radioaktive isotop afgiver, fanges af en lagringsfosforskærm, som derefter aflæses af en scanner og omdannes til et digitalt billede.

Scanningselektronmikroskopi (SEM)

Scanning elektronmikroskopi (SEM) er en metode, der bruger en elektronstråle til at lave billeder i høj opløsning af mikroskopiske objekter.

SEM kan også bruges til at se på, hvordan radioisotoper er spredt ud i prøver.

Prøven er dækket af et materiale, der leder elektricitet, og elektronstrålen scanner over prøvens overflade for at lave billeder med høj opløsning og god kontrast.

https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope

Sekundær ionmassespektrometri (SIMS)

Sekundær ionmassespektrometri (SIMS) er en metode, der kan bruges til at finde og tage billeder af isotoper, der er mindre end en mikron.

Til denne metode affyres en stråle af højenergiioner mod prøven, hvilket får sekundære ioner til at komme ud.

Massespektrometeret bruges derefter til at se på disse ioner for at finde ud af, hvor og hvor mange isotoper der er i prøven.

Fosforskærm autoradiografi

Ved hjælp af 14C-PMMA-metoden er Phosphor Screen autoradiografi en teknik, der bruger en radioaktiv isotop til at finde ud af, hvor porøst noget er, og hvordan dets porer ser ud.

Til denne metode hældes PMMA-harpiks rundt om en prøve, som derefter udsættes for en radioaktiv isotop.

Prøven afbildes derefter ved hjælp af en fosforskærm, som opfanger prøvens radioaktive emissioner.

Andre alternativer

Udover disse metoder er følgende også almindelige alternativer til autoradiografi:

• Væskescintillationstælling er en metode til at detektere og måle lave niveauer af beta- og alfa-emitterende isotoper, som er både følsom og kvantitativ.
• Gammatælling bruges til at finde og måle mængden af ​​gamma-emittere i forskellige typer prøver.

Mærkning og påvisning af proteiner

Autoradiografi er en type billeddannelse, der bruger radioaktive kilder, der allerede er til stede i prøven, såsom radioaktivt mærkede proteiner.

Under proteinsyntese kan radioaktive isotoper som 35S-methionin, 3H-leucin eller 14C-aminosyrer tilsættes til proteinet af interesse

Dette gør det muligt at bruge autoradiografi til at finde og måle mærkede proteiner.

Denne metode er især nyttig til at finde proteiner, der ikke er særlig almindelige, eller til at se på, hvordan proteiner ændrer sig, efter de er lavet.

Gennem co-immunpræcipitation og overlay-assays kan autoradiografi også bruges til at finde ud af, hvordan proteiner interagerer med hinanden.

Mærkning og påvisning af DNA

Ved at tilføje radioaktive isotoper som svovl-35 (35S), hydrogen-3 (3H), kulstof-14 (14C), jod-125 (125I) og phosphor-32 (32P) til DNA-molekylet, kan autoradiografi også bruges at markere og finde DNA.

For eksempel kan 32P og 35S tilsættes til nukleosider som N15- eller deoxythymidintriphosphat (dTTP), som derefter kan bruges til at mærke DNA-molekyler.

I proliferationsassays kan du også bruge 3H-thymidin eller thymidin, der er blevet mærket med 14C.

Autoradiografi kan også bruges til at finde ud af, hvordan 32P-radiomærkede oligonukleotider bruges til at fiksere DNA.

Strålingssikkerhed og forskningsmiljø

Autoradiografi er en metode, der bruges i biologisk forskning til at se radioaktivt mærkede proteiner, DNA og andre dele i en prøve og finde ud af, hvor meget der er af hver.

Det involverer at lægge et stykke mærket væv ved siden af ​​et stykke fotografisk film eller emulsion. Dette laver en autoradiograf.

Autoradiografier kan ses gennem et mikroskop for at finde ud af, hvor sølvkorn er, som på indersiden eller ydersiden af ​​celler eller organeller.

Når du bruger radioaktive materialer i forskning, er der en række måder at forblive sikker på.

• Udpegning og mærkning af områder, hvor radioaktive materialer vil blive brugt.
• Du må ikke spise, drikke eller ryge i laboratoriet.
• Brug af spildbakker og et betræk, der opsuger væske.
• Brug af stinkskabe ved arbejde med materialer, der kan brænde.
• Tag personligt beskyttelsesudstyr på som laboratoriefrakker, handsker og sikkerhedsbriller.
• Hold øje med overflader og rengøring efter brug.
• At lægge radioaktivt affald i skraldespande på den rigtige måde, som loven kræver.

Direkte autoradiografi med film er begrænset i følsomhed af den ineffektive overførsel af emissionsenergi fra radionuklider.

Konklusion

Når vi er færdige med at lære om autoradiografi, er én ting klar: der er ingen tvivl om radioaktivitetens kraft i biologisk forskning.

Autoradiografi har hjulpet os med at lære en masse om den naturlige verden, fra dengang videnskabsmænd fandt den for over hundrede år siden til i dag, hvor den bruges inden for områder som genetik og neurovidenskab.

Men det er vigtigt at huske, at når man har meget magt, har man også et stort ansvar.

Autoradiografi er en effektiv måde at finde ud af om tingene på, men den skal bruges omhyggeligt og med omhu for at undgå risikoen for strålingseksponering.

Som ingeniør har du den sjældne chance for at arbejde på forkant med videnskaben ved at bruge nye metoder som autoradiografi for at lære mere om verden omkring os.

Ved at holde øje med sikkerheden og skubbe grænserne for, hvad der er muligt, kan du være med til at sikre, at denne fantastiske teknologi vil fortsætte med at føre til nye opdagelser i mange år fremover.

Så gå videre, udforsk og opdag autoradiografiens fantastiske verden – mulighederne er uendelige!