Ako inžinier viete, že technológia nám môže pomôcť zistiť, ako funguje prírodný svet.
Premýšľali ste však niekedy nad tým, ako by sa dala využiť rádioaktivita na pomoc biologickému výskumu? Autorádiografia zmenila spôsob, akým študujem živé veci.
V tomto blogovom príspevku prejdem všetko, čo potrebujete vedieť o autorádiografii, vrátane jej histórie, použitia a bezpečnostných problémov.
Pripravte sa zistiť, ako táto nová metóda mení budúcnosť biologického výskumu a ako môžete pomôcť.
Prehľad autorádiografie
Formálna definícia:
Technika detekcie rádioaktivity vo vzorke vytvorením obrazu na fotografickom filme alebo platni.
Autorádiografia je výkonná zobrazovacia metóda, ktorá sa vo vedeckom výskume používa už viac ako sto rokov.
Aplikácie autorádiografie
Autorádiografia sa používa na mnoho rôznych vecí, ako napríklad:
- Umiestnenie molekúl vo vnútri buniek a tkanív.
- Kalibrácia obrazu.
- Odhad dĺžky chromozómov.
- Viac príkladov nižšie.
Metóda je obzvlášť užitočná na zistenie, kde sú rádioaktívne značené molekuly v bunkách alebo tkanivách.
Môže sa tiež použiť na určenie dĺžky a počtu fragmentov DNA po ich oddelení gélovou elektroforézou.
Proces autorádiografie
Autorádiografia je proces, ktorý má niekoľko krokov. Po prvé, vzorky živých vecí sú označené rádioaktivitou.
In vitro môže byť vzorka označená izoláciou bunkových častí, ako je DNA, RNA, proteíny alebo lipidy, a ich označením správnymi rádioizotopmi.
In vivo môžu byť biologické vzorky označené rádioaktivitou.
Akonáhle je vzorka označená, označený tkanivový rez sa umiestni vedľa röntgenového filmu alebo jadrovej emulzie, aby sa vytvoril autorádiograf.
Keď beta častice interagujú s iónmi striebra vo fotografickej emulzii, ktorá je vyrobená z kryštálov bromidu strieborného v želatínovej matrici, zapnú ióny Ag+.
Počas vývoja sa aktivované ióny Ag+ premenia na Ag(y), pričom zanechajú zrnká Ag(y), ktoré označujú dráhu beta častíc.
Autorádiografia môže byť jednoduchá metóda, ale vyžaduje si opatrnosť pri rádioaktívnych materiáloch, aby boli všetci v bezpečí.
Prevádzkovatelia by mali podniknúť správne kroky na ochranu pred škodlivým žiarením.
Tip: Ak potrebujete, zapnite tlačidlo titulkov. Ak nie ste oboznámení s anglickým jazykom (alebo indickým prízvukom), vyberte v tlačidle nastavení „automatický preklad“. Možno budete musieť najskôr kliknúť na jazyk videa, až potom bude váš obľúbený jazyk dostupný na preklad.
Aplikácie autorádiografie
Autorádiografia je metóda, ktorá môže byť použitá v mnohých rôznych druhoch biologického výskumu.
Tento článok poskytne prehľad niektorých najdôležitejších použití autorádiografie, ako je napríklad DNA fingerprinting a genetická analýza, ako aj to, ako sa používa na štúdium metabolizmu, farmakokinetiky a neurobiológie.
DNA odtlačky prstov a genetická analýza
Autorádiografia je kľúčovou súčasťou odtlačkov prstov DNA, ktorá zmenila forenznú vedu, spory o otcovstvo a prípady prisťahovalectva.
Funguje tak, že sa pomocou sond naviažu na špecifické sekvencie DNA a potom sa pomocou rôznych detekčných metód, ako je autorádiografia, zobrazia naviazané sondy.
Po gélovej elektroforéze a vyvolaní filmu, ktorý zostal v kontakte s gélom, získal Jeffreys autorádiogram s množstvom tmavých pásov.
Tieto tmavé pásy boli úseky DNA, ktoré mali sekvenciu, ktorá sa zhodovala so sondou.
Autorádiografiu možno použiť aj na analýzu množstva žiarenia v autorádiografoch s DNA array, ktoré sa používajú v prípadoch otcovstva ako genetické markery.
Táto technika umožňuje výskumníkom vidieť konkrétne kúsky DNA na röntgenovom filme. To im dáva dôležité informácie o tom, kedy a kde bunky vznikajú.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Metabolizmus a farmakokinetika
Autorádiografia sa používa na štúdium metabolizmu rastlín aj zvierat sledovaním aktivity rádioaktívnych izotopov v organických zlúčeninách, ktoré boli vložené do tkaniva.
Môže sa použiť na zistenie, kde sa rádioaktívna látka nachádza v tkanive alebo bunke po tom, čo bola uvedená do metabolickej dráhy, naviazaná na receptor alebo enzým alebo hybridizovaná s nukleovou kyselinou.
Autorádiografiu možno použiť aj na zistenie, kde sa v tele rádioaktívne značené liečivo nachádza a ako dobre sa viaže na receptor.
Napríklad autorádiografia sa často používa na štúdium toho, ako sa miešajú nukleové kyseliny, a na meranie množstva rádioaktívne značených liečiv v sére pre farmakokinetické štúdie.
Neurobiológia
Autorádiografia a rádioaktívne značené zlúčeniny sa používajú v neurobiologickom výskume na štúdium nervových dráh a receptorov.
Keď vedci uvidia, ako sú rádioaktívne označené zlúčeniny distribuované v mozgu, môžu sa dozvedieť viac o mechanizmoch normálnej a abnormálnej funkcie mozgu.
Lokalizácia proteínov
Autorádiografiu možno použiť aj na zistenie, kde sa v bunkách nachádzajú proteíny. V tomto prípade sa k proteínu pridá rádioaktívny izotop a označený proteín sa vloží do buniek.
Bunky sa potom ošetria a umiestnia na film alebo platňu na fotografovanie. To vytvára obraz toho, kde sa v bunke nachádza označený proteín. To umožňuje vedcom študovať, ako rôzne proteíny v bunkách fungujú a ako sú kontrolované.
Lokalizácia receptora
Autorádiografiu možno použiť aj na nájdenie receptorov vo vnútri buniek a štúdium ich fungovania. V tomto prípade sa na označenie receptorov používa rádioaktívny ligand. Bunky sa potom spracujú a umiestnia na film alebo platňu na fotografovanie.
To vytvára obraz o tom, kde sú označené receptory vo vnútri buniek. To umožňuje výskumníkom študovať, kde sú receptory a akú úlohu hrajú v bunkovej signalizácii a iných veciach, ktoré bunky robia.
Rádioligandové väzbové testy
V testoch väzby rádioligandov sa často používa autorádiografia, aby sa zistilo, ako ligandy a receptory spolupracujú. V tejto prihláške sa rádioaktívny ligand zmieša s bunkami alebo tkanivami a na meranie toho, ako dobre sa ligand viaže na receptory, sa používa autorádiografia.
To umožňuje výskumníkom študovať rýchlosť a silu interakcií medzi ligandmi a receptormi a nájsť potenciálne lieky alebo iné zlúčeniny, ktoré by mohli tieto interakcie zmeniť.
Alternatívy k autorádiografii
Autorádiografia je bežný spôsob, ako zistiť, či niečo obsahuje rádioaktivitu.
Existuje však množstvo iných spôsobov, ako nájsť a zmerať rádioaktívne izotopy a niektoré z nich majú lepšiu citlivosť a rozlíšenie.
Autorádiografia zobrazovacej platne
Autorádiografia zobrazovacej platne (IP) je jednoduchý, nedeštruktívny spôsob analýzy vzoriek
Dokáže snímať veľké plochy v dvoch rozmeroch a má nízke detekčné limity pre aktinidy a iné rádioaktívne nuklidy.
Žiarenie vydávané rádioaktívnym izotopom je zachytené pamäťovou fosforovou obrazovkou, ktorá je potom čítaná skenerom a prevedená na digitálny obraz.
Skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM)
Skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM) je metóda, ktorá využíva elektrónový lúč na vytváranie snímok mikroskopických objektov s vysokým rozlíšením.
SEM možno použiť aj na zistenie, ako sú rádioizotopy rozložené vo vzorkách.
Vzorka je pokrytá materiálom, ktorý vedie elektrinu, a elektrónový lúč skenuje povrch vzorky, aby vytvoril obrázky s vysokým rozlíšením a dobrým kontrastom.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Hmotnostná spektrometria sekundárnych iónov (SIMS)
Sekundárna iónová hmotnostná spektrometria (SIMS) je metóda, ktorú možno použiť na nájdenie a zhotovenie snímok izotopov, ktoré sú menšie ako mikrón.
Pri tejto metóde sa na vzorku vystrelí lúč vysokoenergetických iónov, čím sa uvoľnia sekundárne ióny.
Hmotnostný spektrometer sa potom použije na pohľad na tieto ióny, aby sa zistilo, kde a koľko izotopov je vo vzorke.
Autorádiografia fosforovej obrazovky
Pomocou metódy 14C-PMMA je autorádiografia fosforovej obrazovky technika, ktorá využíva rádioaktívny izotop na zistenie, aké je niečo porézne a ako vyzerajú jeho póry.
Pri tejto metóde sa PMMA živica naleje okolo vzorky, ktorá sa potom vystaví rádioaktívnemu izotopu.
Vzorka sa potom zobrazí pomocou fosforovej obrazovky, ktorá zachytáva rádioaktívne emisie vzorky.
Iné alternatívy
Okrem týchto metód sú bežnými alternatívami autorádiografie aj tieto:
- Kvapalné scintilačné počítanie je metóda na detekciu a meranie nízkych hladín izotopov emitujúcich beta a alfa, ktorá je citlivá aj kvantitatívna.
- Počítanie gama sa používa na nájdenie a meranie množstva gama žiaričov v rôznych typoch vzoriek.
Označovanie a detekcia proteínov
Autorádiografia je typ zobrazovania, ktorý využíva rádioaktívne zdroje, ktoré sú už prítomné vo vzorke, ako sú rádioaktívne značené proteíny.
Počas syntézy proteínov môžu byť k proteínu, ktorý je predmetom záujmu, pridané rádioaktívne izotopy ako 35S-metionín, 3H-leucín alebo 14C-aminokyseliny.
To umožňuje použiť autorádiografiu na nájdenie a meranie značených proteínov.
Táto metóda je užitočná najmä pri hľadaní proteínov, ktoré nie sú veľmi bežné, alebo pri pohľade na to, ako sa proteíny menia po ich vytvorení.
Prostredníctvom koimunoprecipitačných a prekryvných testov možno tiež použiť autorádiografiu na zistenie, ako proteíny vzájomne interagujú.
Značenie a detekcia DNA
Pridaním rádioaktívnych izotopov, ako je síra-35 (35S), vodík-3 (3H), uhlík-14 (14C), jód-125 (125I) a fosfor-32 (32P) do molekuly DNA, možno použiť aj autorádiografiu. Označiť a nájsť DNA.
Napríklad 32P a 35S možno pridať k nukleozidom, ako je N15- alebo deoxytymidíntrifosfát (dTTP), ktoré sa potom môžu použiť na označenie molekúl DNA.
V testoch proliferácie môžete použiť aj 3H-tymidín alebo tymidín, ktorý bol označený 14C.
Autorádiografiu možno použiť aj na zistenie, ako sa 32P rádioaktívne značené oligonukleotidy používajú na fixáciu DNA.
Radiačná bezpečnosť a výskumné prostredie
Autorádiografia je metóda používaná v biologickom výskume na zobrazenie rádioaktívne značených proteínov, DNA a iných častí vo vzorke a na zistenie, koľko z nich je.
Zahŕňa položenie kúska označeného tkaniva vedľa kúska fotografického filmu alebo emulzie. Tým sa vytvorí autorádiograf.
Autorádiografy je možné prezerať mikroskopom, aby ste zistili, kde sa nachádzajú zrnká striebra, napríklad na vnútornej alebo vonkajšej strane buniek alebo organel.
Pri používaní rádioaktívnych materiálov vo výskume existuje množstvo spôsobov, ako zostať v bezpečí.
- Označovanie a označovanie oblastí, kde sa budú používať rádioaktívne materiály.
- V laboratóriu nemôžete jesť, piť ani fajčiť.
- Použitie podnosov a krytu, ktorý nasiakne tekutinou.
- Používanie digestorov pri práci s materiálmi, ktoré by sa mohli vznietiť.
- Nasaďte si osobné ochranné prostriedky, ako sú laboratórne plášte, rukavice a ochranné okuliare.
- Dohliadajte na povrchy a po použití ich vyčistite.
- Ukladanie rádioaktívneho odpadu do odpadkových košov správnym spôsobom, ako to vyžaduje zákon.
Priama autorádiografia s filmom je limitovaná v citlivosti neefektívnym prenosom emisnej energie rádionuklidov.
Záver
Keď sa učíme o autorádiografii, jedna vec je jasná: nemožno poprieť silu rádioaktivity v biologickom výskume.
Autorádiografia nám pomohla naučiť sa veľa o prírodnom svete od doby, keď ju vedci našli pred viac ako sto rokmi, až po súčasnosť, keď sa používa v oblastiach ako genetika a neuroveda.
Ale je dôležité si uvedomiť, že keď máte veľa moci, máte aj veľkú zodpovednosť.
Autorádiografia je účinný spôsob, ako zistiť veci, ale musí sa používať opatrne a opatrne, aby sa predišlo rizikám vystavenia žiareniu.
Ako inžinier máte vzácnu šancu pracovať na špičkovej úrovni vedy pomocou nových metód, ako je autorádiografia, aby ste sa dozvedeli viac o svete okolo nás.
Dohliadaním na bezpečnosť a posúvaním hraníc toho, čo je možné, môžete prispieť k tomu, že táto úžasná technológia bude viesť k novým objavom ešte mnoho rokov.
Tak choďte ďalej, skúmajte a objavujte úžasný svet autorádiografie – možnosti sú nekonečné!
Zdieľať na…
