Як інженер ви знаєте, що технології можуть допомогти нам зрозуміти, як влаштований світ природи.
Але чи думали ви коли-небудь про те, як радіоактивність може бути використана для біологічних досліджень? Авторадіографія змінила спосіб вивчення живих істот.
У цій публікації в блозі я розповім усе, що вам потрібно знати про авторадіографію, включаючи її історію, використання та питання безпеки.
Будьте готові дізнатися, як цей новий метод змінює майбутнє біологічних досліджень і як ви можете допомогти.
Огляд авторадіографії
Формальне визначення:
Техніка виявлення радіоактивності в зразку шляхом створення зображення на фотоплівці або фотопластинці.
Авторадіографія є потужним методом візуалізації, який використовується в наукових дослідженнях більше ста років.
Застосування авторадіографії
Авторадіографія використовується для багатьох різних речей, таких як:
- Розташування молекул всередині клітин і тканин.
- Калібрування зображення.
- Оцінка довжини хромосом.
- Більше прикладів нижче.
Метод особливо корисний для з’ясування того, де в клітинах або тканинах знаходяться радіомічені молекули.
Його також можна використовувати для визначення довжини та кількості фрагментів ДНК після їх розділення за допомогою гель-електрофорезу.
Процес авторадіографії
Авторадіографія - це процес, який складається з кількох етапів. По-перше, зразки живих істот маркуються радіоактивністю.
In vitro зразок можна позначити шляхом виділення клітинних частин, таких як ДНК, РНК, білки або ліпіди, і позначення їх потрібними радіоізотопами
In vivo біологічні зразки можуть бути помічені радіоактивністю.
Після того, як зразок позначено, мічений зріз тканини поміщають поруч із рентгенівською плівкою або ядерною емульсією, щоб зробити авторадіограф.
Коли бета-частинки взаємодіють з іонами срібла у фотоемульсії, яка складається з кристалів броміду срібла в желатиновій матриці, вони вмикають іони Ag+.
Під час розвитку активовані іони Ag+ перетворюються на Ag(s), залишаючи зерна Ag(s), щоб позначити шлях бета-частинок.
Авторадіографія може бути простим методом, але вона вимагає обережності з радіоактивними матеріалами, щоб убезпечити всіх.
Оператори повинні вживати правильних заходів, щоб захистити себе від шкідливого випромінювання.
Порада: увімкніть кнопку субтитрів, якщо вона вам потрібна. Виберіть «автоматичний переклад» у кнопці налаштувань, якщо ви не знайомі з англійською мовою (або індійським акцентом). Можливо, вам доведеться спершу натиснути мову відео, перш ніж ваша улюблена мова стане доступною для перекладу.
Застосування авторадіографії
Авторадіографія — це метод, який можна використовувати в багатьох різних видах біологічних досліджень.
У цій статті буде подано огляд деяких найважливіших застосувань авторадіографії, таких як відбитки пальців ДНК і генетичний аналіз, а також те, як вона використовується для вивчення метаболізму, фармакокінетики та нейробіології.
ДНК-відбитки пальців і генетичний аналіз
Авторадіографія є ключовою частиною ДНК-відбитків пальців, яка змінила судово-медичну науку, суперечки щодо встановлення батьківства та імміграційні справи.
Він працює за допомогою зондів для зв’язування з певними послідовностями ДНК, а потім за допомогою різних методів виявлення, таких як авторадіографія, щоб побачити зв’язані зонди.
Після електрофорезу в гелі та прояву плівки, яка залишилася в контакті з гелем, Джеффріс отримав авторадіограму з низкою темних смуг.
Ці темні смуги були ділянками ДНК, які мали послідовність, яка відповідала зонду.
Авторадіографію також можна використовувати для аналізу кількості випромінювання в авторадіографах із масивом ДНК, які використовуються у випадках встановлення батьківства як генетичні маркери.
Цей метод дозволяє дослідникам побачити конкретні фрагменти ДНК на рентгенівській плівці. Це дає їм важливу інформацію про те, коли і де утворюються клітини.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/autoradiography
Метаболізм і фармакокінетика
Авторадіографію використовували для вивчення метаболізму рослин і тварин шляхом відстеження активності радіоактивних ізотопів в органічних сполуках, які потрапили в тканини.
Його можна використовувати, щоб з’ясувати, де знаходиться радіоактивна речовина в тканині чи клітині після того, як вона була введена в метаболічний шлях, зв’язана з рецептором чи ферментом або гібридизована з нуклеїновою кислотою.
Авторадіографію також можна використовувати, щоб з’ясувати, де в організмі знаходиться мічений радіоактивним ізотопом препарат і наскільки добре він зв’язується з рецептором.
Наприклад, авторадіографія часто використовується для вивчення того, як змішуються нуклеїнові кислоти, і для вимірювання кількості радіоактивно мічених препаратів у сироватці крові для фармакокінетичних досліджень.
Нейробіологія
Авторадіографія та радіоактивно мічені сполуки використовуються в нейробіологічних дослідженнях для вивчення нервових шляхів і рецепторів.
Бачачи, як радіоактивно мічені сполуки розподіляються в мозку, дослідники можуть дізнатися більше про механізми нормальної та ненормальної роботи мозку.
Локалізація білка
Авторадіографію також можна використовувати, щоб з’ясувати, де знаходяться білки в клітинах. У цьому випадку до білка додається радіоактивний ізотоп, а мічений білок потрапляє в клітини.
Потім клітини обробляють і наносять на плівку або пластину для фотографування. Це створює зображення того, де в клітині знаходиться мічений білок. Це дозволяє вченим вивчати, як працюють різні білки в клітинах і як вони контролюються.
Локалізація рецепторів
Авторадіографію також можна використовувати для пошуку рецепторів усередині клітин і вивчення їх роботи. У цьому випадку для позначення рецепторів використовується радіоактивний ліганд. Потім клітини обробляють і наносять на плівку або пластину для фотографування.
Це створює картину того, де мічені рецептори знаходяться всередині клітин. Це дозволяє дослідникам вивчати, де знаходяться рецептори і яку роль вони відіграють у передачі сигналів клітинами та інших речах, які клітини виконують.
Аналізи зв'язування радіолігандів
В аналізах зв’язування радіолігандів авторадіографія часто використовується для визначення того, як ліганди та рецептори працюють разом. У цій заявці радіоактивний ліганд змішується з клітинами або тканинами, а авторадіографія використовується для вимірювання того, наскільки добре ліганд зв’язується з рецепторами.
Це дозволяє дослідникам вивчати швидкість і силу взаємодії між лігандами та рецепторами та знаходити потенційні ліки чи інші сполуки, які можуть змінити ці взаємодії.
Альтернативи авторадіографії
Авторадіографія є поширеним способом з'ясувати, чи містить щось радіоактивне.
Але існує ряд інших способів пошуку та вимірювання радіоактивних ізотопів, і деякі з них мають кращу чутливість і роздільну здатність.
Авторадіографія візуалізації пластини
Авторадіографія Imaging Plate (IP) — це простий неруйнівний спосіб аналізу зразків
Він може робити фотографії великих площ у двох вимірах і має низькі межі виявлення актиноїдів та інших радіоактивних нуклідів.
Випромінювання, яке випускає радіоактивний ізотоп, уловлюється люмінофорним екраном, який потім зчитується сканером і перетворюється на цифрове зображення.
Скануюча електронна мікроскопія (SEM)
Скануюча електронна мікроскопія (SEM) — це метод, який використовує електронний промінь для отримання зображень мікроскопічних об’єктів з високою роздільною здатністю.
SEM також можна використовувати, щоб побачити, як радіоізотопи розподіляються в зразках.
Зразок покритий матеріалом, який проводить електрику, і електронний промінь сканує поверхню зразка, створюючи зображення з високою роздільною здатністю та хорошим контрастом.
https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
Вторинна іонна мас-спектрометрія (SIMS)
Вторинна іонна мас-спектрометрія (SIMS) — це метод, який можна використовувати для пошуку та фотографування ізотопів розміром менше мікрона.
Для цього методу пучок високоенергетичних іонів направляється на зразок, що змушує вторинні іони виходити.
Потім мас-спектрометр використовується для перегляду цих іонів, щоб дізнатися, де і скільки ізотопів є в зразку.
Авторадіографія на фосфорному екрані
Використовуючи метод 14C-PMMA, авторадіографія Phosphor Screen — це техніка, яка використовує радіоактивний ізотоп, щоб визначити, наскільки щось пористе та як виглядають його пори.
Для цього методу смола ПММА наливається навколо зразка, який потім піддається впливу радіоактивного ізотопу.
Потім зразок зображено за допомогою люмінофорного екрана, який вловлює радіоактивні випромінювання зразка.
Інші альтернативи
Крім цих методів, наступні також є поширеними альтернативами авторадіографії:
- Рідинний сцинтиляційний підрахунок — це метод виявлення та вимірювання низьких рівнів бета- та альфа-випромінюючих ізотопів, який є одночасно чутливим і кількісним.
- Гамма-підрахунок використовується для пошуку та вимірювання кількості гамма-випромінювачів у різних типах зразків.
Позначення та виявлення білків
Авторадіографія — це тип візуалізації, який використовує радіоактивні джерела, які вже присутні у зразку, наприклад, радіоактивно мічені білки.
Під час синтезу білка радіоактивні ізотопи, такі як 35S-метіонін, 3H-лейцин або 14C-амінокислоти, можуть бути додані до цікавого білка.
Це дає можливість використовувати авторадіографію для пошуку та вимірювання мічених білків.
Цей метод особливо корисний для пошуку білків, які не дуже поширені, або для перегляду того, як білки змінюються після їх виготовлення.
За допомогою коімунопреципітації та аналізів накладення авторадіографію також можна використовувати, щоб дізнатися, як білки взаємодіють один з одним.
Мічення та виявлення ДНК
Додаючи до молекули ДНК такі радіоактивні ізотопи, як сірка-35 (35S), водень-3 (3H), вуглець-14 (14C), йод-125 (125I) і фосфор-32 (32P), також можна використовувати авторадіографію. Позначити і знайти ДНК.
Наприклад, 32P і 35S можна додати до нуклеозидів, таких як N15- або дезокситимідинтрифосфат (dTTP), які потім можна використовувати для мічення молекул ДНК.
У аналізах проліферації ви також можете використовувати 3H-тимідин або тимідин, позначений 14C.
Авторадіографію також можна використовувати, щоб з’ясувати, як 32P-мічені радіонуклеотиди використовуються для фіксації ДНК.
Радіаційна безпека та дослідження
Авторадіографія — це метод, який використовується в біологічних дослідженнях, щоб побачити радіомічені білки, ДНК та інші частини зразка та визначити їх кількість.
Він полягає в тому, що шматочок міченої серветки кладуть поруч із шматочком фотоплівки або емульсії. Це створює авторадіограф.
Авторадіографії можна переглянути під мікроскопом, щоб дізнатися, де знаходяться зерна срібла, наприклад, усередині чи ззовні клітин або органел.
Використовуючи радіоактивні матеріали в дослідженнях, існує кілька способів уберегтися.
- Позначення та маркування місць, де будуть використовуватися радіоактивні матеріали.
- У лабораторії не можна їсти, пити, палити.
- Використання піддонів для розливу та покриття, яке вбирає рідину.
- Використання витяжних шаф при роботі з матеріалами, які можуть загорітися.
- Одягніть засоби індивідуального захисту, такі як лабораторні халати, рукавички та захисні окуляри.
- Слідкуйте за поверхнями та очищайте їх після використання.
- Викидання радіоактивних відходів у сміттєві баки належним чином, як того вимагає закон.
Пряма авторадіографія з плівкою обмежена по чутливості через неефективну передачу енергії випромінювання радіонуклідів.
Висновок
Коли ми закінчуємо вивчати авторадіографію, стає зрозуміло одне: не можна заперечувати силу радіоактивності в біологічних дослідженнях.
Авторадіографія допомогла нам дізнатися багато нового про природний світ, від часу, коли вчені знайшли його понад сто років тому, до сьогодення, коли воно використовується в таких галузях, як генетика та нейронаука.
Але важливо пам’ятати, що коли у вас багато влади, ви також несете велику відповідальність.
Авторадіографія є потужним способом дізнатися про речі, але її потрібно використовувати обережно та обережно, щоб уникнути ризику опромінення.
Як інженер, ви маєте рідкісний шанс працювати на передньому краї науки, використовуючи нові методи, такі як авторадіографія, щоб дізнатися більше про світ навколо нас.
Слідкуючи за безпекою та розсуваючи межі можливого, ви можете переконатися, що ця дивовижна технологія продовжуватиме створювати нові відкриття ще багато років.
Тож вперед, досліджуйте та відкривайте дивовижний світ авторадіографії – можливості безмежні!
Поділіться на…
