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 sve što trebate znati o autoradiografiji, uključujući njezinu povijest, upotrebu i sigurnosna pitanja.
Pripremite se saznati kako ova nova metoda mijenja budućnost bioloških istraživanja i kako možete pomoći.
Pregled autoradiografije
Formalna definicija:
Tehnika za otkrivanje radioaktivnosti u uzorku stvaranjem slike na fotografskom filmu ili ploči.
Autoradiografija je moćna slikovna metoda koja se više od sto godina koristi u znanstvenim istraživanjima.
Primjena autoradiografije
Autoradiografija se koristi za mnogo različitih stvari, kao što su:
- Položaj molekula unutar stanica i tkiva.
- Kalibracija slike.
- Procjena duljine kromosoma.
- Više primjera u nastavku.
Metoda je posebno korisna za otkrivanje gdje se radioaktivno obilježene molekule nalaze u stanicama ili tkivima.
Također se može koristiti za određivanje duljine i broja fragmenata DNK nakon što su razdvojeni elektroforezom u gelu.
Proces autoradiografije
Autoradiografija je proces koji ima nekoliko koraka. Prvo se uzorci živih bića označavaju radioaktivnošću.
In vitro, uzorak se može obilježiti izolacijom staničnih dijelova poput DNK, RNK, proteina ili lipida i njihovim označavanjem pravim radioizotopima
In vivo, biološki uzorci mogu se označiti 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 s ionima srebra u fotografskoj emulziji, koja je napravljena od kristala srebrnog bromida u želatinskoj matrici, one uključuju ione Ag+.
Tijekom razvoja, aktivirani ioni Ag+ pretvaraju se u Ag(e), ostavljajući zrnca Ag(a) da obilježe 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 tipku titlova ako vam je potrebna. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu postavki, ako niste upoznati s engleskim jezikom (ili indijskim naglaskom). Možda ćete prvo morati 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 je DNK otisak prsta i genetska analiza, kao i kako se koristi za proučavanje metabolizma, farmakokinetike i neurobiologije.
DNK otisak prsta i genetička analiza
Autoradiografija je ključni dio DNK otiska prsta, koji je promijenio forenzičku znanost, sporove o očinstvu i imigracijske slučajeve.
Djeluje korištenjem sondi za vezanje na specifične sekvence DNK i zatim korištenjem različitih metoda detekcije, kao što je autoradiografija, da se vide vezane sonde.
Nakon elektroforeze u gelu i razvijanja filma koji je ostao u kontaktu s gelom, Jeffreys je dobio autoradiogram s nizom tamnih traka.
Ove tamne trake bile su dijelove DNK koji su imali sekvencu koja je odgovarala sondi.
Autoradiografija se također može koristiti za analizu količine zračenja u DNK nizu autoradiografa, koji se koriste u slučajevima utvrđivanja očinstva kao genetski markeri.
Ova tehnika omogućuje istraživačima da vide određene dijelove DNK na rendgenskom filmu. To im daje važne informacije o tome kada i gdje nastaju stanice.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolizam i farmakokinetika
Autoradiografija se koristi za proučavanje metabolizma 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 stanici nakon što je stavljena u metabolički put, vezana za receptor ili enzim ili hibridizirana s nukleinskom kiselinom.
Autoradiografija se također može koristiti za otkrivanje gdje se radioaktivno obilježeni lijek nalazi u tijelu i koliko se dobro veže na receptor.
Na primjer, autoradiografija se često koristi za proučavanje kako se nukleinske kiseline miješaju i za mjerenje količine radioaktivno obilježenih lijekova u serumu za farmakokinetičke studije.
Neurobiologija
Autoradiografija i radioaktivno obilježeni spojevi koriste se u neurobiološkim istraživanjima za proučavanje živčanih putova i receptora.
Gledajući kako su radioaktivno obilježeni spojevi raspoređeni u mozgu, istraživači mogu naučiti više o mehanizmima koji stoje iza normalne i abnormalne funkcije mozga.
Lokalizacija proteina
Autoradiografija se također može koristiti kako bi se otkrilo gdje su proteini u stanicama. U ovom slučaju, radioaktivni izotop se dodaje proteinu, a označeni protein se stavlja u stanice.
Stanice se zatim obrađuju i stavljaju na film ili ploču za fotografiranje. Ovo stvara sliku gdje se označeni protein nalazi u stanici. To znanstvenicima omogućuje proučavanje kako različiti proteini u stanicama rade i kako se njima upravlja.
Lokalizacija receptora
Autoradiografija se također može koristiti za pronalaženje receptora unutar stanica i proučavanje njihovog rada. U ovom slučaju, radioaktivni ligand se koristi za označavanje receptora. Stanice se zatim obrađuju i stavljaju na film ili ploču za fotografiranje.
To daje sliku o tome gdje se unutar stanica nalaze označeni receptori. To omogućuje istraživačima da prouče gdje su receptori i koju ulogu imaju u staničnoj signalizaciji i drugim stvarima koje stanice rade.
Testovi vezanja radioliganda
U testovima vezanja radioliganda, autoradiografija se često koristi da se vidi kako ligandi i receptori rade zajedno. U ovoj primjeni, radioaktivni ligand se miješa sa stanicama ili tkivima, a autoradiografija se koristi za mjerenje koliko se dobro ligand veže na receptore.
To istraživačima omogućuje proučavanje brzine i snage interakcija između liganada i receptora i pronalaženje potencijalnih lijekova ili drugih spojeva koji bi mogli promijeniti te interakcije.
Alternative autoradiografiji
Autoradiografija je uobičajeni način da se sazna ima li nešto radioaktivno u sebi.
Ali postoji niz drugih načina za pronalaženje i mjerenje radioaktivnih izotopa, a neki od njih imaju bolju osjetljivost i rezoluciju.
Imaging Plate Autoradiography
Imaging Plate (IP) autoradiografija je jednostavan, nedestruktivan način analize uzoraka
Može snimati velike površine u dvije dimenzije i ima niske granice detekcije za aktinoide i druge radioaktivne nuklide.
Zračenje koje emitira radioaktivni izotop hvata fosforni ekran za pohranu, koji zatim očitava skener i pretvara u digitalnu sliku.
Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM)
Pretražna elektronska mikroskopija (SEM) metoda je koja koristi snop elektrona za izradu slika visoke rezolucije mikroskopskih objekata.
SEM se također može koristiti za promatranje kako su radioizotopi raspoređeni u uzorcima.
Uzorak je prekriven materijalom koji provodi elektricitet, a snop elektrona skenira površinu uzorka kako bi napravio slike visoke rezolucije i dobrog kontrasta.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundarna ionska spektrometrija mase (SIMS)
Sekundarna ionska spektrometrija mase (SIMS) je metoda koja se može koristiti za pronalaženje i snimanje izotopa koji su manji od mikrona.
Za ovu metodu, snop iona visoke energije ispaljuje se na uzorak, što uzrokuje izlazak sekundarnih iona.
Maseni spektrometar se zatim koristi za promatranje tih iona kako bi se otkrilo gdje i koliko izotopa ima u uzorku.
Autoradiografija fosfornog ekrana
Korištenjem metode 14C-PMMA, autoradiografija fosfornog ekrana je tehnika koja koristi radioaktivni izotop da bi se utvrdilo koliko je nešto porozno i kako njegove pore izgledaju.
Za ovu metodu, PMMA smola se izlije oko uzorka, koji se zatim izlaže radioaktivnom izotopu.
Uzorak se zatim slika pomoću fosfornog zaslona koji hvata radioaktivne emisije uzorka.
Ostale alternative
Osim ovih metoda, sljedeće su također uobičajene alternative autoradiografiji:
- Tekuće scintilacijsko brojanje je metoda za otkrivanje i mjerenje niskih razina beta i alfa emitirajućih izotopa koja je i osjetljiva i kvantitativna.
- Gama brojanje se koristi za pronalaženje i mjerenje količine gama emitera u različitim vrstama 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.
Tijekom sinteze proteina, radioaktivni izotopi poput 35S-metionina, 3H-leucina ili 14C-aminokiselina mogu se dodati proteinu od interesa
To omogućuje korištenje autoradiografije za pronalaženje i mjerenje obilježenih proteina.
Ova je metoda posebno korisna za pronalaženje proteina koji nisu baš uobičajeni ili za promatranje kako se proteini mijenjaju nakon što se naprave.
Putem ko-imunoprecipitacije i testova preklapanja, autoradiografija se također može koristiti da bi se otkrilo kako proteini međusobno djeluju.
Označavanje i otkrivanje DNA
Dodavanjem radioaktivnih izotopa kao što su sumpor-35 (35S), vodik-3 (3H), ugljik-14 (14C), jod-125 (125I) i fosfor-32 (32P) molekuli DNK, također se može koristiti autoradiografija označiti i pronaći DNK.
Na primjer, 32P i 35S mogu se dodati nukleozidima poput N15- ili deoksitimidin trifosfata (dTTP), koji se zatim mogu koristiti za označavanje molekula DNK.
U testovima proliferacije možete koristiti i 3H-timidin ili timidin koji je obilježen s 14C.
Autoradiografija se također može koristiti da se sazna kako se 32P-radio obilježeni oligonukleotidi koriste za fiksiranje DNK.
Sigurnost radijacije i istraživanje
Autoradiografija je metoda koja se koristi u biološkim istraživanjima da se vide radioaktivno obilježeni proteini, DNK i drugi dijelovi u uzorku i utvrdi koliko ih ima.
To uključuje stavljanje komada označenog tkiva uz komad fotografskog filma ili emulzije. Ovo čini autoradiograf.
Autoradiogrami se mogu promatrati kroz mikroskop kako bi se otkrilo gdje se nalaze zrnca srebra, na primjer unutar ili izvan stanica ili organela.
Kada koristite radioaktivne materijale u istraživanju, postoji nekoliko načina da ostanete sigurni.
- Određivanje i označavanje područja gdje će se koristiti radioaktivni materijali.
- U laboratoriju se ne smije jesti, piti niti pušiti.
- Korištenje posuda za prolijevanje i pokrivača koji upija tekućinu.
- Korištenje dimnih napa pri radu s materijalima koji bi se mogli zapaliti.
- Stavljanje osobne zaštitne opreme poput laboratorijskih kuta, rukavica i zaštitnih naočala.
- Pazite na površine i čistite ih nakon uporabe.
- Odlaganje radioaktivnog otpada u kante za smeće na pravi način, kako to nalaže zakon.
Izravna autoradiografija s filmom ograničena je u osjetljivosti zbog neučinkovitog prijenosa energije emisije radionuklida.
Zaključak
Dok završavamo s učenjem o autoradiografiji, jedno je jasno: ne može se poreći moć radioaktivnosti u biološkim istraživanjima.
Autoradiografija nam je pomogla da naučimo mnogo o prirodnom svijetu, od vremena kada su je znanstvenici pronašli prije više od stotinu godina do danas, kada se koristi u poljima poput genetike i neuroznanosti.
Ali važno je upamtiti da kada imate veliku moć, imate i veliku odgovornost.
Autoradiografija je moćan način da se sazna nešto o stvarima, ali mora se koristiti oprezno i oprezno kako bi se izbjegli rizici izloženosti zračenju.
Kao inženjer, imate rijetku priliku raditi na vrhuncu znanosti, koristeći nove metode poput autoradiografije kako biste saznali više o svijetu oko nas.
Pazeći na sigurnost i pomičući granice mogućeg, možete osigurati da ova nevjerojatna tehnologija nastavi voditi do novih otkrića još mnogo godina.
Stoga krenite, istražujte i otkrijte nevjerojatan svijet autoradiografije – mogućnosti su beskrajne!
Dijeli…
