Kā inženieris jūs zināt, ka tehnoloģija var mums palīdzēt noskaidrot, kā darbojas dabiskā pasaule.
Bet vai esat kādreiz domājis par to, kā radioaktivitāti varētu izmantot, lai palīdzētu bioloģiskajiem pētījumiem? Autoradiogrāfija ir mainījusi veidu, kā es pētu dzīvās būtnes.
Šajā emuāra ierakstā es apskatīšu visu, kas jums jāzina par autoradiogrāfiju, tostarp tās vēsturi, lietojumiem un drošības apsvērumiem.
Esiet gatavs uzzināt, kā šī jaunā metode maina bioloģiskās izpētes nākotni un kā jūs varat palīdzēt.
Autoradiogrāfijas pārskats
Formālā definīcija:
Paņēmiens radioaktivitātes noteikšanai paraugā, izveidojot attēlu uz fotofilmas vai plāksnes.
Autoradiogrāfija ir spēcīga attēlveidošanas metode, ko zinātniskajos pētījumos izmanto jau vairāk nekā simts gadus.
Autoradiogrāfijas pielietojumi
Autoradiogrāfiju izmanto daudzām dažādām lietām, piemēram:
- Molekulu atrašanās vieta šūnās un audos.
- Attēla kalibrēšana.
- Hromosomu garuma novērtējums.
- Vairāk piemēru zemāk.
Metode ir īpaši noderīga, lai noskaidrotu, kur šūnās vai audos atrodas radioaktīvi iezīmētās molekulas.
To var arī izmantot, lai noskaidrotu DNS fragmentu garumu un skaitu pēc tam, kad tie ir atdalīti ar gēla elektroforēzi.
Autoradiogrāfijas process
Autoradiogrāfija ir process, kas sastāv no vairākiem posmiem. Pirmkārt, dzīvo būtņu paraugi tiek marķēti ar radioaktivitāti.
In vitro paraugu var marķēt, izolējot šūnu daļas, piemēram, DNS, RNS, olbaltumvielas vai lipīdus, un marķējot tās ar pareizajiem radioizotopiem.
In vivo bioloģiskos paraugus var marķēt ar radioaktivitāti.
Kad paraugs ir marķēts, marķēto audu daļu novieto blakus rentgena plēvei vai kodolemulsijai, lai izveidotu autoradiogrāfu.
Kad beta daļiņas mijiedarbojas ar sudraba joniem fotogrāfiskajā emulsijā, kas veidota no sudraba bromīda kristāliem želatīna matricā, tās ieslēdz Ag+ jonus.
Attīstības laikā aktivētie Ag+ joni tiek pārvērsti par Ag(iem), atstājot Ag(-u) graudus, lai iezīmētu beta daļiņu ceļu.
Autoradiogrāfija var būt vienkārša metode, taču tai ir jābūt uzmanīgiem ar radioaktīviem materiāliem, lai visi būtu drošībā.
Operatoriem ir jāveic pareizi pasākumi, lai pasargātu sevi no kaitīga starojuma.
Padoms. Ja nepieciešams, ieslēdziet parakstu pogu. Iestatījumu pogā izvēlieties “automātiskais tulkojums”, ja nezināt angļu valodu (vai indiešu akcentu). Iespējams, vispirms būs jānoklikšķina uz videoklipa valodas, pirms jūsu iecienītākā valoda kļūst pieejama tulkošanai.
Autoradiogrāfijas pielietojumi
Autoradiogrāfija ir metode, ko var izmantot daudzos dažādos bioloģiskos pētījumos.
Šajā rakstā tiks sniegts pārskats par dažiem svarīgākajiem autoradiogrāfijas lietojumiem, piemēram, DNS pirkstu nospiedumu noņemšanu un ģenētisko analīzi, kā arī par to, kā to izmanto, lai pētītu vielmaiņu, farmakokinētiku un neirobioloģiju.
DNS pirkstu nospiedumu noņemšana un ģenētiskā analīze
Autoradiogrāfija ir galvenā DNS pirkstu nospiedumu noņemšanas daļa, kas ir mainījusi tiesu ekspertīzi, strīdus par paternitāti un imigrācijas lietas.
Tas darbojas, izmantojot zondes, lai saistīties ar noteiktām DNS sekvencēm, un pēc tam izmantojot dažādas noteikšanas metodes, piemēram, autoradiogrāfiju, lai redzētu saistītās zondes.
Pēc gēla elektroforēzes un plēves izveidošanas, kas palika saskarē ar gēlu, Džefrijs ieguva autoradiogrammu ar vairākām tumšām joslām.
Šīs tumšās joslas bija DNS sadaļas, kurām bija secība, kas atbilst zondei.
Autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai analizētu radiācijas daudzumu DNS masīva autoradiogrāfos, kas tiek izmantoti paternitātes gadījumos kā ģenētiskie marķieri.
Šī metode ļauj pētniekiem redzēt konkrētus DNS gabalus rentgena filmā. Tas viņiem sniedz svarīgu informāciju par to, kad un kur veidojas šūnas.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolisms un farmakokinētika
Autoradiogrāfija ir izmantota, lai pētītu gan augu, gan dzīvnieku metabolismu, sekojot radioaktīvo izotopu aktivitātei organiskajos savienojumos, kas ievietoti audos.
To var izmantot, lai noskaidrotu, kur audos vai šūnā atrodas radioaktīvā viela pēc tam, kad tā ir nonākusi vielmaiņas ceļā, saistīta ar receptoru vai fermentu vai hibridizēta ar nukleīnskābi.
Autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai noskaidrotu, kur organismā atrodas radioaktīvi iezīmētas zāles un cik labi tās saistās ar receptoriem.
Piemēram, autoradiogrāfiju bieži izmanto, lai pētītu, kā nukleīnskābes sajaucas, un izmērītu radioaktīvi iezīmēto zāļu daudzumu serumā farmakokinētikas pētījumos.
Neirobioloģija
Autoradiogrāfija un radioaktīvi iezīmēti savienojumi tiek izmantoti neirobioloģiskajos pētījumos, lai pētītu nervu ceļus un receptorus.
Redzot, kā radioaktīvi marķēti savienojumi tiek izplatīti smadzenēs, pētnieki var uzzināt vairāk par mehānismiem, kas nodrošina normālu un patoloģisku smadzeņu darbību.
Olbaltumvielu lokalizācija
Autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai noskaidrotu, kur šūnās atrodas proteīni. Šajā gadījumā olbaltumvielai pievieno radioaktīvo izotopu, un iezīmētais proteīns tiek ievietots šūnās.
Pēc tam šūnas tiek apstrādātas un novietotas uz plēves vai plāksnes fotografēšanai. Tas veido attēlu, kur šūnā atrodas marķētais proteīns. Tas ļauj zinātniekiem izpētīt, kā darbojas dažādi proteīni šūnās un kā tie tiek kontrolēti.
Receptoru lokalizācija
Autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai atrastu receptorus šūnās un pētītu to darbību. Šajā gadījumā receptoru marķēšanai izmanto radioaktīvo ligandu. Pēc tam šūnas tiek apstrādātas un novietotas uz plēves vai plāksnes fotografēšanai.
Tas parāda, kur iezīmētie receptori atrodas šūnās. Tas ļauj pētniekiem izpētīt, kur atrodas receptori un kādu lomu tie spēlē šūnu signalizācijā un citās šūnu darbībās.
Radioligandu saistīšanās testi
Radioligandu saistīšanās testos autoradiogrāfiju bieži izmanto, lai noskaidrotu, kā ligandi un receptori darbojas kopā. Šajā pielietojumā radioaktīvais ligands tiek sajaukts ar šūnām vai audiem, un tiek izmantota autoradiogrāfija, lai noteiktu, cik labi ligands saistās ar receptoriem.
Tas ļauj pētniekiem izpētīt ligandu un receptoru mijiedarbības ātrumu un stiprumu un atrast iespējamās zāles vai citus savienojumus, kas varētu mainīt šo mijiedarbību.
Alternatīvas autoradiogrāfijai
Autoradiogrāfija ir izplatīts veids, kā noskaidrot, vai kaut kas satur radioaktivitāti.
Bet ir vairāki citi veidi, kā atrast un izmērīt radioaktīvos izotopus, un dažiem no tiem ir labāka jutība un izšķirtspēja.
Attēlveidošanas plāksnes autoradiogrāfija
Imaging Plate (IP) autoradiogrāfija ir vienkāršs, nesagraujošs veids, kā analizēt paraugus
Tas var uzņemt lielus apgabalus divās dimensijās, un tam ir zemas aktinīdu un citu radioaktīvo nuklīdu noteikšanas robežas.
Radioaktīvā izotopa izdalīto starojumu uztver uzglabāšanas fosfora ekrāns, ko pēc tam nolasa skeneris un pārvērš digitālā attēlā.
Skenējošā elektronu mikroskopija (SEM)
Skenējošā elektronu mikroskopija (SEM) ir metode, kas izmanto elektronu staru, lai izveidotu augstas izšķirtspējas mikroskopisku objektu attēlus.
SEM var arī izmantot, lai noskaidrotu, kā radioizotopi tiek izplatīti paraugos.
Paraugs ir pārklāts ar materiālu, kas vada elektrību, un elektronu stars skenē parauga virsmu, lai izveidotu attēlus ar augstu izšķirtspēju un labu kontrastu.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundārā jonu masas spektrometrija (SIMS)
Sekundārā jonu masas spektrometrija (SIMS) ir metode, ko var izmantot, lai atrastu un fotografētu izotopus, kas ir mazāki par mikronu.
Šai metodei uz paraugu tiek izšauts augstas enerģijas jonu stars, kas liek izdalīties sekundārajiem joniem.
Pēc tam masu spektrometru izmanto, lai aplūkotu šos jonus, lai noskaidrotu, kur un cik izotopu ir paraugā.
Fosfora ekrāna autoradiogrāfija
Izmantojot 14C-PMMA metodi, Phosphor Screen autoradiogrāfija ir metode, kas izmanto radioaktīvo izotopu, lai noskaidrotu, cik kaut kas ir porains un kā izskatās tā poras.
Šai metodei PMMA sveķus aplej ap paraugu, kas pēc tam tiek pakļauts radioaktīvajam izotopam.
Pēc tam paraugu attēlo, izmantojot fosfora ekrānu, kas uztver parauga radioaktīvās emisijas.
Citas alternatīvas
Papildus šīm metodēm autoradiogrāfijai ir arī izplatītas alternatīvas:
- Šķidruma scintilācijas skaitīšana ir jutīga un kvantitatīva metode zema beta un alfa izotopu līmeņa noteikšanai un mērīšanai.
- Gamma skaitīšana tiek izmantota, lai atrastu un izmērītu gamma izstarotāju daudzumu dažāda veida paraugos.
Olbaltumvielu marķēšana un noteikšana
Autoradiogrāfija ir attēlveidošanas veids, kurā tiek izmantoti radioaktīvie avoti, kas jau ir paraugā, piemēram, radioaktīvi iezīmēti proteīni.
Olbaltumvielu sintēzes laikā interesējošajam proteīnam var pievienot radioaktīvos izotopus, piemēram, 35S-metionīnu, 3H-leicīnu vai 14C-aminoskābes.
Tas ļauj izmantot autoradiogrāfiju, lai atrastu un izmērītu marķētos proteīnus.
Šī metode ir īpaši noderīga, lai atrastu olbaltumvielas, kas nav ļoti izplatītas, vai lai noskaidrotu, kā proteīni mainās pēc to izgatavošanas.
Izmantojot līdzimunoprecipitāciju un pārklājuma testus, autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai noskaidrotu, kā proteīni mijiedarbojas savā starpā.
DNS marķēšana un noteikšana
Pievienojot DNS molekulai radioaktīvos izotopus, piemēram, sēru-35 (35S), ūdeņradi-3 (3H), oglekli-14 (14C), jodu-125 (125I) un fosforu-32 (32P), var izmantot arī autoradiogrāfiju. Lai atzīmētu un atrastu DNS.
Piemēram, 32P un 35S var pievienot nukleozīdiem, piemēram, N15- vai deoksitimidīna trifosfātam (dTTP), ko pēc tam var izmantot DNS molekulu marķēšanai.
Proliferācijas testos varat izmantot arī 3H-timidīnu vai timidīnu, kas marķēts ar 14C.
Autoradiogrāfiju var izmantot arī, lai noskaidrotu, kā ar 32P radioaktīvi iezīmētie oligonukleotīdi tiek izmantoti DNS fiksēšanai.
Radiācijas drošības un izpētes iestatījums
Autoradiogrāfija ir metode, ko izmanto bioloģiskajos pētījumos, lai paraugā redzētu radioaktīvi iezīmētus proteīnus, DNS un citas daļas un noskaidrotu, cik daudz no tiem ir.
Tas ietver marķēta audu gabala novietošanu blakus fotofilmas vai emulsijas gabalam. Tas veido autoradiogrāfu.
Autoradiogrāfus var aplūkot caur mikroskopu, lai noskaidrotu, kur atrodas sudraba graudi, piemēram, šūnu vai organellu iekšpusē vai ārpusē.
Izmantojot radioaktīvos materiālus pētniecībā, ir vairāki veidi, kā saglabāt drošību.
- Vietu noteikšana un marķēšana, kur tiks izmantoti radioaktīvie materiāli.
- Jūs nevarat ēst, dzert vai smēķēt laboratorijā.
- Izmantojot noplūdes paplātes un pārklājumu, kas uzsūc šķidrumu.
- Dūmu pārsegu izmantošana, strādājot ar materiāliem, kas var aizdegties.
- Individuālo aizsardzības līdzekļu, piemēram, laboratorijas mēteļu, cimdu un aizsargbrilles, uzlikšana.
- Uzmaniet virsmas un notīriet tās pēc lietošanas.
- Radioaktīvos atkritumus ievietojiet atkritumu tvertnēs pareizi, kā to nosaka likums.
Tiešās autoradiogrāfijas ar plēvi jutību ierobežo neefektīva radionuklīdu emisijas enerģijas pārnešana.
Secinājums
Kad mēs pabeidzam mācīties par autoradiogrāfiju, viens ir skaidrs: nevar noliegt radioaktivitātes spēku bioloģiskajos pētījumos.
Autoradiogrāfija ir palīdzējusi mums daudz uzzināt par dabas pasauli, sākot no brīža, kad zinātnieki to atrada pirms vairāk nekā simts gadiem, līdz mūsdienām, kad to izmanto tādās jomās kā ģenētika un neirozinātne.
Taču ir svarīgi atcerēties, ka tad, kad tev ir daudz varas, tev ir arī liela atbildība.
Autoradiogrāfija ir spēcīgs veids, kā uzzināt par lietām, taču tā ir jāizmanto uzmanīgi un uzmanīgi, lai izvairītos no radiācijas iedarbības riska.
Kā inženierim jums ir reta iespēja strādāt zinātnes progresīvākā līmenī, izmantojot jaunas metodes, piemēram, autoradiogrāfiju, lai uzzinātu vairāk par apkārtējo pasauli.
Sekojot līdzi drošībai un pārsniedzot iespējamās robežas, jūs varat palīdzēt nodrošināt, ka šī apbrīnojamā tehnoloģija turpinās radīt jaunus atklājumus daudzus gadus uz priekšu.
Tāpēc dodieties uz priekšu, izpētiet un atklājiet apbrīnojamo autoradiogrāfijas pasauli — iespējas ir bezgalīgas!
Kopīgot…
