Kot inženir veste, da nam tehnologija lahko pomaga ugotoviti, kako deluje naravni svet.
Toda ali ste kdaj pomislili, kako bi lahko radioaktivnost uporabili za pomoč biološkim raziskavam? Avtoradiografija je spremenila moj način proučevanja živih bitij.
V tej objavi v spletnem dnevniku bom pregledal vse, kar morate vedeti o avtoradiografiji, vključno z njeno zgodovino, uporabami in varnostnimi pomisleki.
Pripravite se, da ugotovite, kako ta nova metoda spreminja prihodnost bioloških raziskav in kako lahko pomagate.
Pregled avtoradiografije
Formalna opredelitev:
Tehnika za odkrivanje radioaktivnosti v vzorcu z izdelavo slike na fotografskem filmu ali plošči.
Avtoradiografija je močna slikovna metoda, ki se v znanstvenih raziskavah uporablja že več kot sto let.
Uporaba avtoradiografije
Avtoradiografija se uporablja za veliko različnih stvari, kot so:
- Lokacija molekul v celicah in tkivih.
- Kalibracija slike.
- Ocena dolžine kromosomov.
- Več primerov spodaj.
Metoda je še posebej uporabna za ugotavljanje, kje v celicah ali tkivih so radioaktivno označene molekule.
Lahko se uporablja tudi za ugotavljanje dolžine in števila fragmentov DNK, potem ko so bili ločeni z gelsko elektroforezo.
Postopek avtoradiografije
Avtoradiografija je postopek, ki ima več korakov. Najprej so vzorci živih bitij označeni z radioaktivnostjo.
In vitro lahko vzorec označimo tako, da izoliramo celične dele, kot so DNA, RNA, proteini ali lipidi, in jih označimo s pravimi radioizotopi
In vivo lahko biološke vzorce označimo z radioaktivnostjo.
Ko je vzorec označen, se označeni del tkiva postavi poleg rentgenskega filma ali jedrske emulzije, da se naredi avtoradiograf.
Ko delci beta medsebojno delujejo s srebrovimi ioni v fotografski emulziji, ki je narejena iz kristalov srebrovega bromida v želatinski matrici, vklopijo ione Ag+.
Med razvojem se aktivirani ioni Ag+ spremenijo v Ag(-e), pri čemer ostanejo zrna Ag(-ov), ki označujejo pot delcev beta.
Avtoradiografija je lahko preprosta metoda, vendar zahteva previdnost pri radioaktivnih materialih, da so vsi varni.
Operaterji bi morali sprejeti ustrezne ukrepe za zaščito pred škodljivim sevanjem.
Nasvet: Vklopite gumb za napise, če ga potrebujete. V gumbu z nastavitvami izberite »samodejno prevajanje«, če niste seznanjeni z angleškim jezikom (ali indijskim naglasom). Morda boste morali najprej klikniti jezik videoposnetka, preden postane vaš najljubši jezik na voljo za prevod.
Uporaba avtoradiografije
Avtoradiografija je metoda, ki se lahko uporablja v številnih različnih vrstah bioloških raziskav.
Ta članek bo podal pregled nekaterih najpomembnejših uporab avtoradiografije, kot so prstni odtisi DNK in genetska analiza, ter kako se uporablja za preučevanje metabolizma, farmakokinetike in nevrobiologije.
Prstni odtis DNK in genetska analiza
Avtoradiografija je ključni del odvzema prstnih odtisov DNK, ki je spremenil forenzično znanost, spore glede očetovstva in primere priseljevanja.
Deluje tako, da se s sondami veže na specifične sekvence DNK in nato z različnimi metodami odkrivanja, kot je avtoradiografija, vidi vezane sonde.
Po gelski elektroforezi in razvoju filma, ki je ostal v stiku z gelom, je Jeffreys dobil avtoradiogram s številnimi temnimi pasovi.
Ti temni pasovi so bili deli DNK, ki so imeli zaporedje, ki se je ujemalo s sondo.
Avtoradiografijo lahko uporabimo tudi za analizo količine sevanja v avtoradiografih z nizom DNK, ki se v primerih očetovstva uporabljajo kot genetski markerji.
Tehnika omogoča raziskovalcem, da vidijo določene dele DNK na rentgenskem filmu. To jim daje pomembne informacije o tem, kdaj in kje nastanejo celice.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Presnova in farmakokinetika
Avtoradiografija je bila uporabljena za preučevanje metabolizma rastlin in živali s spremljanjem aktivnosti radioaktivnih izotopov v organskih spojinah, ki so bile vnesene v tkivo.
Z njim je mogoče ugotoviti, kje je radioaktivna snov v tkivu ali celici, potem ko je bila vključena v presnovno pot, vezana na receptor ali encim ali hibridizirana z nukleinsko kislino.
Avtoradiografijo lahko uporabimo tudi za ugotavljanje, kje v telesu je radioaktivno označeno zdravilo in kako dobro se veže na receptor.
Avtoradiografija se na primer pogosto uporablja za preučevanje mešanja nukleinskih kislin in za merjenje količine radioaktivno označenih zdravil v serumu za farmakokinetične študije.
Nevrobiologija
Avtoradiografija in radioaktivno označene spojine se uporabljajo v nevrobioloških raziskavah za preučevanje živčnih poti in receptorjev.
Z opazovanjem, kako so radioaktivno označene spojine porazdeljene v možganih, lahko raziskovalci izvedo več o mehanizmih, ki stojijo za normalnim in nenormalnim delovanjem možganov.
Lokalizacija beljakovin
Avtoradiografijo lahko uporabimo tudi za ugotavljanje, kje so beljakovine v celicah. V tem primeru se beljakovini doda radioaktivni izotop, označena beljakovina pa se vnese v celice.
Celice nato obdelamo in damo na film ali ploščo za fotografiranje. To naredi sliko, kje v celici je označeni protein. To omogoča znanstvenikom, da preučijo, kako delujejo različne beljakovine v celicah in kako so nadzorovane.
Lokalizacija receptorjev
Avtoradiografijo lahko uporabimo tudi za iskanje receptorjev v celicah in preučevanje njihovega delovanja. V tem primeru se za označevanje receptorjev uporablja radioaktivni ligand. Celice nato obdelamo in jih damo na film ali ploščo za fotografiranje.
To naredi sliko o tem, kje so označeni receptorji znotraj celic. To omogoča raziskovalcem, da preučijo, kje so receptorji in kakšno vlogo igrajo pri celični signalizaciji in drugih stvareh, ki jih celice počnejo.
Testi vezave radioliganda
Pri testih vezave radioliganda se avtoradiografija pogosto uporablja za opazovanje, kako ligandi in receptorji delujejo skupaj. V tej aplikaciji se radioaktivni ligand pomeša s celicami ali tkivi, avtoradiografija pa se uporablja za merjenje, kako dobro se ligand veže na receptorje.
To raziskovalcem omogoča preučevanje hitrosti in moči interakcij med ligandi in receptorji ter iskanje možnih zdravil ali drugih spojin, ki bi lahko spremenile te interakcije.
Alternative avtoradiografiji
Avtoradiografija je običajen način, da ugotovimo, ali je nekaj v sebi radioaktivno.
Vendar pa obstajajo številni drugi načini za iskanje in merjenje radioaktivnih izotopov, nekateri od njih pa imajo boljšo občutljivost in ločljivost.
Avtoradiografija slikovne plošče
Avtoradiografija Imaging Plate (IP) je preprost, nedestruktiven način za analizo vzorcev
Lahko posname velike površine v dveh dimenzijah in ima nizke meje zaznavnosti za aktinoide in druge radioaktivne nuklide.
Sevanje, ki ga oddaja radioaktivni izotop, ujame shranjevalni fosforni zaslon, ki ga nato prebere skener in pretvori v digitalno sliko.
vrstična elektronska mikroskopija (SEM)
Vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je metoda, ki uporablja elektronski žarek za izdelavo slik visoke ločljivosti mikroskopskih predmetov.
SEM se lahko uporablja tudi za opazovanje, kako so radioizotopi razporejeni v vzorcih.
Vzorec je prekrit z materialom, ki prevaja elektriko, elektronski žarek pa skenira površino vzorca, da ustvari slike z visoko ločljivostjo in dobrim kontrastom.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Sekundarna ionska masna spektrometrija (SIMS)
Sekundarna ionska masna spektrometrija (SIMS) je metoda, ki jo je mogoče uporabiti za iskanje in fotografiranje izotopov, ki so manjši od mikrona.
Pri tej metodi se na vzorec izstreli žarek visokoenergijskih ionov, zaradi česar izstopijo sekundarni ioni.
Masni spektrometer se nato uporabi za opazovanje teh ionov, da se ugotovi, kje in koliko izotopov je v vzorcu.
Avtoradiografija s fosfornim zaslonom
Z uporabo metode 14C-PMMA je avtoradiografija fosfornega zaslona tehnika, ki uporablja radioaktivni izotop, da ugotovi, kako porozno je nekaj in kakšne so njegove pore.
Pri tej metodi se smola PMMA nalije okoli vzorca, ki se nato izpostavi radioaktivnemu izotopu.
Vzorec se nato slika s fosfornim zaslonom, ki zajame radioaktivne emisije vzorca.
Druge alternative
Poleg teh metod so pogoste alternative avtoradiografiji tudi naslednje:
- Tekočinsko scintilacijsko štetje je metoda za odkrivanje in merjenje nizkih ravni izotopov, ki sevajo beta in alfa, ki je občutljiva in kvantitativna.
- Štetje gama se uporablja za iskanje in merjenje količine sevalcev gama v različnih vrstah vzorcev.
Označevanje in odkrivanje beljakovin
Avtoradiografija je vrsta slikanja, ki uporablja radioaktivne vire, ki so že prisotni v vzorcu, kot so radioaktivno označene beljakovine.
Med sintezo beljakovin se lahko želenemu proteinu dodajo radioaktivni izotopi, kot so 35S-metionin, 3H-levcin ali 14C-aminokisline.
To omogoča uporabo avtoradiografije za iskanje in merjenje označenih beljakovin.
Ta metoda je še posebej uporabna za iskanje beljakovin, ki niso zelo pogoste, ali za opazovanje, kako se beljakovine spremenijo po izdelavi.
S pomočjo soimunoprecipitacije in prekrivnih testov lahko avtoradiografijo uporabimo tudi za ugotavljanje, kako beljakovine medsebojno delujejo.
Označevanje in odkrivanje DNK
Z dodajanjem radioaktivnih izotopov, kot so žveplo-35 (35S), vodik-3 (3H), ogljik-14 (14C), jod-125 (125I) in fosfor-32 (32P) v molekulo DNK, lahko uporabimo tudi avtoradiografijo označiti in najti DNK.
Na primer, 32P in 35S lahko dodamo nukleozidom, kot sta N15- ali deoksitimidin trifosfat (dTTP), ki se nato lahko uporabita za označevanje molekul DNA.
Pri testih proliferacije lahko uporabite tudi 3H-timidin ali timidin, ki je bil označen s 14C.
Avtoradiografijo je mogoče uporabiti tudi za ugotavljanje, kako se radioaktivno označeni oligonukleotidi s 32P uporabljajo za fiksiranje DNK.
Varnost pred sevanjem in raziskovalna nastavitev
Avtoradiografija je metoda, ki se uporablja v bioloških raziskavah za ogled radioaktivno označenih beljakovin, DNK in drugih delov v vzorcu ter ugotavljanje količine vsakega od njih.
Vključuje postavitev koščka označenega robčka poleg kosa fotografskega filma ali emulzije. To naredi avtoradiograf.
Avtoradiografe lahko pogledamo skozi mikroskop, da ugotovimo, kje so srebrna zrna, na primer znotraj ali zunaj celic ali organelov.
Pri uporabi radioaktivnih materialov v raziskavah obstaja več načinov, kako ostati varen.
- Določanje in označevanje območij, kjer se bodo uporabljale radioaktivne snovi.
- V laboratoriju ne smete jesti, piti ali kaditi.
- Uporaba pladnjev za razlitje in pokrova, ki vpije tekočino.
- Uporaba dimnih nap pri delu z materiali, ki se lahko vnamejo.
- Nosite osebno zaščitno opremo, kot so laboratorijski plašči, rokavice in zaščitna očala.
- Pazite na površine in jih po uporabi očistite.
- Odlaganje radioaktivnih odpadkov v smetnjake na pravi način, kot to zahteva zakon.
Neposredna avtoradiografija s filmom ima omejeno občutljivost zaradi neučinkovitega prenosa emisijske energije radionuklidov.
Zaključek
Ko končamo učenje o avtoradiografiji, je ena stvar jasna: moči radioaktivnosti v bioloških raziskavah ni mogoče zanikati.
Avtoradiografija nam je pomagala izvedeti veliko o naravnem svetu, od takrat, ko so jo znanstveniki odkrili pred več kot sto leti, do danes, ko se uporablja na področjih, kot sta genetika in nevroznanost.
Pomembno pa si je zapomniti, da ko imate veliko moči, imate tudi veliko odgovornosti.
Avtoradiografija je močan način za odkrivanje stvari, vendar jo je treba uporabljati previdno in previdno, da se izognete tveganjem izpostavljenosti sevanju.
Kot inženir imate redko priložnost delati na vrhunskem področju znanosti z uporabo novih metod, kot je avtoradiografija, da bi izvedeli več o svetu okoli nas.
Če pazite na varnost in premikate meje možnega, lahko pomagate zagotoviti, da bo ta neverjetna tehnologija vodila do novih odkritij še mnogo let.
Zato pojdite naprej, raziščite in odkrijte neverjeten svet avtoradiografije – možnosti so neskončne!
Delite na...
