خواندن سیگنال های رادیواکتیو: توضیح داده شده توسط اتورادیوگرافی

به عنوان یک مهندس، می دانید که فناوری می تواند به ما کمک کند تا بفهمیم جهان طبیعی چگونه کار می کند.

اما آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که چگونه می توان از رادیواکتیویته برای کمک به تحقیقات بیولوژیکی استفاده کرد؟ اتورادیوگرافی روش مطالعه من در مورد موجودات زنده را تغییر داده است.

در این پست وبلاگ، همه چیزهایی را که باید در مورد اتورادیوگرافی بدانید، از جمله تاریخچه، کاربردها و نگرانی های ایمنی آن را مرور خواهم کرد.

آماده شوید تا بدانید این روش جدید چگونه آینده تحقیقات بیولوژیکی را تغییر می دهد و چگونه می توانید کمک کنید.

مروری بر اتورادیوگرافی

تعریف رسمی:

تکنیکی برای تشخیص رادیواکتیویته در یک نمونه با تولید تصویر روی یک فیلم یا صفحه عکاسی.

اتورادیوگرافی یک روش تصویربرداری قدرتمند است که برای بیش از صد سال در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار گرفته است.

کاربردهای اتورادیوگرافی

اتورادیوگرافی برای موارد مختلفی استفاده می شود، مانند:

• محل قرارگیری مولکول ها در داخل سلول ها و بافت ها.
• کالیبراسیون تصویر
• تخمین طول کروموزوم ها.
• نمونه های بیشتر در زیر

این روش به ویژه برای یافتن مکان مولکول های نشاندار شده رادیویی در سلول ها یا بافت ها مفید است.

همچنین می توان از آن برای تعیین طول و تعداد قطعات DNA پس از جداسازی آنها توسط ژل الکتروفورز استفاده کرد.

فرآیند اتورادیوگرافی

اتورادیوگرافی فرآیندی است که چندین مرحله دارد. ابتدا نمونه هایی از موجودات زنده با رادیواکتیویته مشخص می شوند.

در شرایط آزمایشگاهی، نمونه را می‌توان با جداسازی بخش‌های سلولی مانند DNA، RNA، پروتئین‌ها یا لیپیدها و برچسب‌گذاری آن‌ها با ایزوتوپ‌های رادیویی مناسب علامت‌گذاری کرد.

در داخل بدن، نمونه های بیولوژیکی را می توان با رادیواکتیویته مشخص کرد.

هنگامی که نمونه برچسب گذاری شد، بخش بافت برچسب گذاری شده در کنار فیلم اشعه ایکس یا امولسیون هسته ای قرار می گیرد تا یک اتورادیوگرافی ساخته شود.

وقتی ذرات بتا با یون‌های نقره موجود در امولسیون عکاسی که از کریستال‌های برومید نقره در ماتریس ژلاتین ساخته شده‌اند، برهمکنش می‌کنند، یون‌های Ag+ را روشن می‌کنند.

در طول توسعه، یون‌های Ag+ فعال شده به Ag(s) تبدیل می‌شوند و دانه‌های Ag (ها) را برای مشخص کردن مسیر ذرات بتا باقی می‌گذارند.

اتورادیوگرافی می تواند یک روش ساده باشد، اما برای ایمن نگه داشتن همه افراد باید مراقب مواد رادیواکتیو باشید.

اپراتورها باید اقدامات مناسب را برای محافظت از خود در برابر تشعشعات مضر انجام دهند.

نکته: در صورت نیاز دکمه زیرنویس را روشن کنید. اگر با زبان انگلیسی (یا لهجه هندی) آشنایی ندارید، «ترجمه خودکار» را در دکمه تنظیمات انتخاب کنید. قبل از اینکه زبان مورد علاقه شما برای ترجمه در دسترس قرار گیرد، ممکن است لازم باشد ابتدا روی زبان ویدیو کلیک کنید.

کاربردهای اتورادیوگرافی

اتورادیوگرافی روشی است که می تواند در انواع مختلف تحقیقات بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرد.

این مقاله مروری بر برخی از مهمترین کاربردهای اتورادیوگرافی، مانند انگشت نگاری DNA و تجزیه و تحلیل ژنتیکی، و همچنین نحوه استفاده از آن برای مطالعه متابولیسم، فارماکوکینتیک و نوروبیولوژی ارائه می دهد.

اثر انگشت DNA و آنالیز ژنتیکی

اتورادیوگرافی بخش کلیدی انگشت نگاری DNA است که علم پزشکی قانونی، اختلافات پدری و موارد مهاجرت را تغییر داده است.

با استفاده از پروب‌ها برای اتصال به توالی‌های DNA خاص و سپس با استفاده از روش‌های تشخیص مختلف، مانند اتورادیوگرافی، برای دیدن پروب‌های متصل عمل می‌کند.

پس از الکتروفورز ژل و ایجاد فیلمی که در تماس با ژل باقی مانده بود، جفریس یک اتورادیوگرام با تعدادی نوار تیره دریافت کرد.

این نوارهای تاریک بخش هایی از DNA بودند که دارای توالی منطبق با کاوشگر بودند.

اتورادیوگرافی همچنین می تواند برای تجزیه و تحلیل میزان تابش در اتورادیوگرافی های آرایه DNA استفاده شود، که در موارد پدری به عنوان نشانگرهای ژنتیکی استفاده می شود.

این تکنیک به محققان اجازه می دهد تا قطعات خاصی از DNA را روی یک فیلم اشعه ایکس ببینند. این به آنها اطلاعات مهمی در مورد زمان و مکان تشکیل سلول ها می دهد.

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

متابولیسم و ​​فارماکوکینتیک

اتورادیوگرافی برای مطالعه متابولیسم گیاهان و حیوانات با پیگیری فعالیت ایزوتوپ های رادیواکتیو در ترکیبات آلی که در بافت قرار داده شده اند استفاده شده است.

می توان از آن برای یافتن محل قرارگیری یک ماده رادیواکتیو در بافت یا سلول پس از قرار گرفتن در مسیر متابولیک، اتصال به گیرنده یا آنزیم یا هیبرید شدن به یک اسید نوکلئیک استفاده کرد.

همچنین می‌توان از اتورادیوگرافی برای یافتن محل قرارگیری داروی نشاندار رادیویی در بدن و میزان اتصال آن به گیرنده استفاده کرد.

به عنوان مثال، اتورادیوگرافی اغلب برای مطالعه نحوه ترکیب اسیدهای نوکلئیک و اندازه گیری مقدار داروهای نشاندار شده رادیویی در سرم برای مطالعات فارماکوکینتیک استفاده می شود.

نوروبیولوژی

اتورادیوگرافی و ترکیبات نشاندار شده با رادیو در تحقیقات عصبی زیستی برای مطالعه مسیرهای عصبی و گیرنده ها استفاده می شود.

با مشاهده چگونگی توزیع ترکیبات نشاندار شده با رادیواکتیو در مغز، محققان می توانند در مورد مکانیسم های پشت عملکرد طبیعی و غیر طبیعی مغز اطلاعات بیشتری کسب کنند.

محلی سازی پروتئین

همچنین می توان از اتورادیوگرافی برای یافتن محل پروتئین ها در سلول ها استفاده کرد. در این حالت، یک ایزوتوپ رادیواکتیو به پروتئین اضافه می‌شود و پروتئین نشان‌دار شده وارد سلول‌ها می‌شود.

سپس سلول ها تحت درمان قرار می گیرند و برای عکاسی روی یک فیلم یا صفحه قرار می گیرند. این یک تصویر از محل پروتئین نشاندار شده در سلول ایجاد می کند. این به دانشمندان اجازه می دهد تا چگونگی عملکرد پروتئین های مختلف در سلول ها و نحوه کنترل آنها را مطالعه کنند.

محلی سازی گیرنده

همچنین می توان از اتورادیوگرافی برای یافتن گیرنده های درون سلولی و مطالعه نحوه عملکرد آنها استفاده کرد. در این مورد، یک لیگاند رادیواکتیو برای علامت گذاری گیرنده ها استفاده می شود. سپس سلول ها پردازش می شوند و برای عکاسی روی یک فیلم یا صفحه قرار می گیرند.

این تصویری از محل قرارگیری گیرنده های نشاندار شده در داخل سلول ها ایجاد می کند. این به محققان اجازه می دهد تا بررسی کنند گیرنده ها کجا هستند و چه نقشی در سیگنال دهی سلولی و سایر کارهایی که سلول ها انجام می دهند، ایفا می کنند.

سنجش اتصال رادیو لیگاند

در سنجش اتصال رادیو لیگاند، اتورادیوگرافی اغلب برای بررسی نحوه کار لیگاندها و گیرنده ها با هم استفاده می شود. در این کاربرد، یک لیگاند رادیواکتیو با سلول ها یا بافت ها مخلوط می شود و از اتورادیوگرافی برای اندازه گیری میزان اتصال لیگاند به گیرنده ها استفاده می شود.

این به محققان امکان می دهد تا سرعت و قدرت برهمکنش بین لیگاندها و گیرنده ها را مطالعه کنند و داروهای بالقوه یا ترکیبات دیگری را پیدا کنند که می توانند این فعل و انفعالات را تغییر دهند.

جایگزین های اتورادیوگرافی

اتورادیوگرافی یک راه متداول برای کشف اینکه آیا چیزی در آن رادیواکتیویته است یا خیر.

اما راه‌های دیگری برای یافتن و اندازه‌گیری ایزوتوپ‌های رادیواکتیو وجود دارد و برخی از آنها حساسیت و وضوح بهتری دارند.

اتورادیوگرافی صفحه تصویربرداری

اتورادیوگرافی صفحه تصویربرداری (IP) یک روش ساده و غیر مخرب برای تجزیه و تحلیل نمونه ها است

می تواند از مناطق بزرگ در دو بعدی عکس بگیرد و محدودیت های تشخیص کمی برای اکتینیدها و دیگر هسته های رادیواکتیو دارد.

تابش ساطع شده توسط ایزوتوپ رادیواکتیو توسط یک صفحه نمایش فسفر ذخیره می شود که سپس توسط یک اسکنر خوانده می شود و به یک تصویر دیجیتال تبدیل می شود.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) روشی است که از یک پرتو الکترونی برای ایجاد تصاویر با وضوح بالا از اجسام میکروسکوپی استفاده می کند.

همچنین می‌توان از SEM برای مشاهده چگونگی پخش شدن رادیوایزوتوپ‌ها در نمونه‌ها استفاده کرد.

نمونه با ماده ای پوشانده شده است که الکتریسیته را هدایت می کند و پرتو الکترونی روی سطح نمونه را اسکن می کند تا تصاویری با وضوح بالا و کنتراست خوب ایجاد کند.

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

طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS)

طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS) روشی است که می توان از آن برای یافتن و عکس برداری از ایزوتوپ هایی که کوچکتر از یک میکرون هستند استفاده کرد.

برای این روش پرتویی از یون های پرانرژی به سمت نمونه شلیک می شود که باعث می شود یون های ثانویه خارج شوند.

سپس از طیف‌سنج جرمی برای بررسی این یون‌ها استفاده می‌شود تا مشخص شود کجا و چند ایزوتوپ در نمونه وجود دارد.

اتورادیوگرافی صفحه نمایش فسفر

با استفاده از روش 14C-PMMA، اتورادیوگرافی صفحه نمایش فسفر تکنیکی است که از یک ایزوتوپ رادیواکتیو برای تعیین میزان متخلخل بودن چیزی و منافذ آن استفاده می کند.

برای این روش، رزین PMMA در اطراف یک نمونه ریخته می شود که سپس در معرض یک ایزوتوپ رادیواکتیو قرار می گیرد.

سپس نمونه با استفاده از صفحه نمایش فسفر، که انتشارات رادیواکتیو نمونه را می گیرد، تصویر می شود.

جایگزین های دیگر

علاوه بر این روش‌ها، موارد زیر نیز جایگزین‌های رایج برای اتورادیوگرافی هستند:

• شمارش سوسوزن مایع روشی برای تشخیص و اندازه گیری سطوح پایین ایزوتوپ های ساطع کننده بتا و آلفا است که هم حساس و هم کمی است.
• از شمارش گاما برای یافتن و اندازه گیری میزان گسیل کننده های گاما در انواع مختلف نمونه ها استفاده می شود.

برچسب گذاری و تشخیص پروتئین ها

اتورادیوگرافی نوعی تصویربرداری است که از منابع رادیواکتیو که از قبل در نمونه وجود دارد، مانند پروتئین های نشاندار شده رادیواکتیو استفاده می کند.

در طول سنتز پروتئین، ایزوتوپ های رادیواکتیو مانند 35S-متیونین، 3H-لوسین یا اسیدهای آمینه 14C را می توان به پروتئین مورد نظر اضافه کرد.

این امکان استفاده از اتورادیوگرافی برای یافتن و اندازه گیری پروتئین های نشاندار را فراهم می کند.

این روش به ویژه برای یافتن پروتئین‌هایی که چندان رایج نیستند یا برای بررسی چگونگی تغییر پروتئین‌ها پس از ساخته شدن مفید است.

از طریق همزمان ایمونوپسیتاسیون و سنجش همپوشانی، اتورادیوگرافی نیز می تواند برای یافتن نحوه تعامل پروتئین ها با یکدیگر استفاده شود.

برچسب گذاری و تشخیص DNA

با افزودن ایزوتوپ های رادیواکتیو مانند گوگرد-35 (35S)، هیدروژن-3 (3H)، کربن-14 (14C)، ید-125 (125I) و فسفر-32 (32P) به مولکول DNA، می توان از اتورادیوگرافی نیز استفاده کرد. برای علامت گذاری و یافتن DNA

به عنوان مثال، 32P و 35S را می توان به نوکلئوزیدهایی مانند N15- یا دئوکسی تیمیدین تری فسفات (dTTP) اضافه کرد، که سپس می تواند برای برچسب زدن مولکول های DNA استفاده شود.

در سنجش تکثیر، می توانید از 3H- تیمیدین یا تیمیدین که با 14C برچسب گذاری شده است نیز استفاده کنید.

همچنین می توان از اتورادیوگرافی برای یافتن چگونگی استفاده از الیگونوکلئوتیدهای نشاندار شده با رادیو 32P برای تثبیت DNA استفاده کرد.

ایمنی تشعشع و تنظیم تحقیقات

اتورادیوگرافی روشی است که در تحقیقات بیولوژیکی برای مشاهده پروتئین‌های نشاندار شده رادیویی، DNA و سایر بخش‌ها در یک نمونه و تعیین مقدار هر یک از آنها استفاده می‌شود.

این شامل قرار دادن یک تکه پارچه برچسب دار در کنار یک قطعه فیلم عکاسی یا امولسیون است. این یک اتورادیوگرافی می سازد.

اتورادیوگرافی ها را می توان از طریق میکروسکوپ مشاهده کرد تا مشخص شود که دانه های نقره در کجا قرار دارند، مانند داخل یا خارج سلول ها یا اندامک ها.

هنگام استفاده از مواد رادیواکتیو در تحقیقات، چندین راه برای ایمن ماندن وجود دارد.

• تعیین و برچسب گذاری مناطقی که در آن مواد رادیواکتیو استفاده خواهد شد.
• شما نمی توانید در آزمایشگاه غذا بخورید، بنوشید یا سیگار بکشید.
• استفاده از سینی های ریخته گری و پوششی که مایع را جذب می کند.
• استفاده از هودهای بخار هنگام کار با موادی که ممکن است آتش بگیرند.
• پوشیدن وسایل حفاظت فردی مانند روپوش آزمایشگاهی، دستکش و عینک ایمنی.
• مراقبت از سطوح و تمیز کردن آنها پس از استفاده.
• قرار دادن زباله‌های رادیواکتیو در سطل‌های زباله به روش صحیح، طبق قانون.

اتورادیوگرافی مستقیم با فیلم با انتقال ناکارآمد انرژی انتشار رادیونوکلئیدها از نظر حساسیت محدود شده است.

نتیجه

با پایان یافتن یادگیری در مورد اتورادیوگرافی، یک چیز واضح است: نمی توان منکر قدرت رادیواکتیویته در تحقیقات بیولوژیکی شد.

اتورادیوگرافی به ما کمک کرده تا چیزهای زیادی در مورد دنیای طبیعی بیاموزیم، از زمانی که دانشمندان بیش از صد سال پیش آن را پیدا کردند تا به امروز، زمانی که در زمینه هایی مانند ژنتیک و علوم اعصاب استفاده می شود.

اما مهم است که به یاد داشته باشید که وقتی قدرت زیادی دارید، مسئولیت زیادی نیز دارید.

اتورادیوگرافی یک راه قدرتمند برای اطلاع از چیزها است، اما باید با دقت و با دقت استفاده شود تا از خطرات قرار گرفتن در معرض تشعشعات جلوگیری شود.

به‌عنوان یک مهندس، شانس نادری دارید که با استفاده از روش‌های جدید مانند اتورادیوگرافی برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد دنیای اطراف خود، در لبه‌های برتر علم کار کنید.

با مراقبت از ایمنی و بالا بردن محدودیت‌های ممکن، می‌توانید مطمئن شوید که این فناوری شگفت‌انگیز همچنان به اکتشافات جدید برای سال‌های آینده ادامه خواهد داد.

پس به جلو بروید، کاوش کنید، و دنیای شگفت انگیز اتورادیوگرافی را کشف کنید - احتمالات بی پایان هستند!