Авторадиография. Радиоавтография Метод на авторадиография в цитологията
Авторадиография авторадиография, радиоавтография, метод за изследване на разпределението на радиоактивни вещества в обект на изследване чрез налагане на фотографска емулсия, чувствителна към радиоактивно излъчване върху обекта. Радиоактивните вещества, съдържащи се в обекта, сякаш се фотографират (оттук и името). Методът А. се използва широко във физиката и техниката, в биологията и медицината - навсякъде, където се използват изотопни индикатори. След проявяване и фиксиране на фотографската емулсия върху нея се получава изображение, което показва изследваното разпределение. Има няколко начина за нанасяне на фотографска емулсия върху обект. Фотографска плака може да се нанесе директно върху полираната повърхност на пробата или върху пробата може да се нанесе топла течна емулсия, която, когато се втвърди, образува слой плътно долепен до пробата и се изследва след експониране и фотообработка. Разпределението на радиоактивните вещества се изследва чрез сравняване на плътността на почерняване на филма от тестовата и референтната проба (т.нар. макрорадиография). Вторият метод се състои в преброяване на следи, образувани от йонизиращи частици във фотографска емулсия с помощта на оптичен или електронен микроскоп (микрорадиография). Този метод е много по-чувствителен от първия. За получаване на макроавтографи се използват прозрачни и рентгенови емулсии, а за микроавтографи - специални дребнозърнести емулсии. Фотографско изображение на разпределението на радиоактивни вещества в изследвания обект, получено по метода на А., се нарича авторадиограма или радиоавтограф. На ориз. 12
и 3
дадени са примери за авторадиограми. Методът А. може да открие наличието на радиоактивни елементи в различни руди, разпределението на естествени радиоактивни елементи в тъканите на растителни и животински организми и др. Въвеждането на белязани с радиоизотопи съединения в тялото и по-нататъшното изследване на тъканите и клетките по метода на А. дава възможност да се получат точни данни за конкретните клетки или клетъчни структури, в които протичат определени процеси, локализирани са определени вещества и установяване на времевите параметри на редица процеси. Така например използването на радиоактивен фосфор и А. направи възможно откриването на наличието на интензивен метаболизъм в нарастващата кост; използването на радиойод и А. направи възможно изясняването на моделите на активност на щитовидната жлеза; въвеждането на белязани съединения - прекурсори на протеини и нуклеинови киселини, и А. помогна да се разбере ролята на определени клетъчни структури в обмена на тези жизненоважни съединения. Методът A. позволява да се определи не само локализацията на радиоизотоп в биологичен обект, но и неговото количество, тъй като броят на редуцираните сребърни зърна в емулсията е пропорционален на броя на частиците, действащи върху него. Количественият анализ на макроавтографите се извършва чрез обичайните методи на фотометрия (вижте Фотометрия) ,
и микроавтографи - чрез преброяване под микроскоп на сребърни зърна или следи, възникнали в емулсията под действието на йонизиращи частици. А. започват успешно да се комбинират с електронна микроскопия (виж Електронна микроскопия). Вижте също рентгенография. Лит.:Бойд Д. А. Авторадиография в биологията и медицината, прев. от англ., М., 1957; Жинкин Л. Н., Използването на радиоактивни изотопи в хистологията, в книгата: Радиоиндикатори в хистологията, Л., 1959 г., стр. 5-33; Perry R., Количествена авторадиография, Методи в клетъчната физиология, 1964, v. I, гл. 15, стр. 305-26. Н. Г. Хрушчов. Ориз. 2. Авторадиограма (отпечатък), показваща разпределението на фосфор (32 P) в листата на доматите. Предварително растението е поставено в разтвор, съдържащ радиоактивен фосфор. Светлите области съответстват на повишени концентрации на радиоактивния изотоп; може да се види, че фосфорът е концентриран в стъблото и в съдовите части на листата. Ориз. 1. Микрорентгенограма на никелова проба. Изследва се дифузията на белязан с радиоактивния изотоп 113 Sn калай в никел. Разпределението на радиоактивния калай показва, че дифузията се извършва главно по границите на зърната на никела.
Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .
Синоними:Вижте какво е "авторадиография" в други речници:
- (от авто ... и радиография) метод за регистриране на разпределението на радиоактивни вещества в обект. На повърхността (разрез) се нанася филм с радиационно чувствителна емулсия. Радиоактивните вещества като че ли правят снимки на себе си ... ... Голям енциклопедичен речник
- (радиавтография), метод за измерване на разпространението на радиоакт. c c в изследвания обект (според собственото им излъчване), състоящо се в нанасяне на слой ядрена фотографска емулсия върху него. Разпределението се определя от плътността на развитото почерняване ... ... Физическа енциклопедия
Метод за изследване на разпределението на радиоактивни вещества (изотопи) в изследван обект или съединения. Състои се в налагане върху обект (или например хроматограма) на фотографска емулсия, чувствителна към радиоактивно излъчване и получаване на отпечатък, ... ... Речник по микробиология
Съществува., брой синоними: 4 авторадиография (2) макроавторадиография (1) ... Речник на синонимите
Авторадиография. Вижте радиоавтограф. (Източник: „Английско-руски тълковен речник на генетичните термини“. Арефиев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Издателство ВНИРО, 1995 г.) ... Молекулярна биология и генетика. Речник.
авторадиография- Метод за изследване на разпространението на радиоакт. компоненти в изследваната проба чрез тяхното собствено излъчване чрез налагане върху пробата, чувствителна към радиоактивния акт. емулсионно излъчване. Разпределението се определя от плътността на развитото почерняване ... ... Наръчник за технически преводач
Авторадиография- * авторадиография * авторадиография виж ... Генетика. енциклопедичен речник
- (от авто ... и радиография), метод за записване на разпределението на радиоактивни вещества в обект. На повърхността (разрез) се нанася филм с радиационно чувствителна емулсия. Радиоактивните вещества като че ли правят снимки на себе си ... ... енциклопедичен речник
Книги
- Авторадиографията в биологията и медицината, Дж. Бойд, Книгата принадлежи на един от създателите на авторадиографския метод. Първите осем глави са посветени на теорията на въпроса. Те разглеждат теорията на фотографския процес, свойства и характеристики ... Категория: Основи на медицинските знанияИздател:
Радиовтографията е сравнително нов метод, който разшири неимоверно възможностите както на светлинната, така и на електронната микроскопия. Това е много модерен метод, дължащ се на развитието на ядрената физика, което направи възможно получаването на радиоактивни изотопи на различни елементи. За радиоавтография, по-специално, изотопи на онези елементи, които се използват от клетката или могат да се свързват с вещества, използвани от клетката, и които могат да се прилагат на животни или да се добавят към култури в количества, които не пречат на нормалния клетъчен метаболизъм. Тъй като радиоактивен изотоп (или вещество, белязано с него) участва в биохимични реакции по същия начин като неговия нерадиоактивен аналог и в същото време излъчва радиация, пътят на изотопите в тялото може да бъде проследен с помощта на различни методи за откриване радиоактивност. Един от начините за откриване на радиоактивност се основава на способността му да действа върху фотографския филм като светлина; но радиоактивното лъчение прониква през черната хартия, използвана за екраниране на филма от светлина, и има същия ефект върху филма като светлината.
За да може да се открие радиация, излъчвана от радиоактивни изотопи върху препарати, предназначени за изследване с помощта на светлинен или електронен микроскоп, препаратите се покриват в тъмна стая със специална фотографска емулсия, след което се оставят известно време на тъмно. След това слайдовете се проявяват (също на тъмно) и се фиксират. Участъците от препарата, съдържащи радиоактивни изотопи, въздействат върху лежащата над тях емулсия, в която под действието на излъчената радиация се появяват тъмни "зърна". Така те получават радио автографи (от гръцки. радио- сияен автомобили- себе си и графо- пишете).
Първоначално хистолозите имаха само няколко радиоактивни изотопа; например, много от ранните изследвания, използващи авторадиография, използват радиоактивен фосфор. По-късно са използвани много повече от тези изотопи; Радиоактивният изотоп на водорода, тритий, намери особено широко приложение.
Авторадиографията е била и все още се използва много широко за изследване къде и как протичат определени биохимични реакции в тялото.
Химичните съединения, белязани с радиоактивни изотопи, които се използват за изследване на биологични процеси, се наричат прекурсори. Прекурсорите обикновено са вещества, подобни на тези, които тялото получава от храната; те служат като градивни елементи за изграждане на тъкани и са включени в сложните компоненти на клетките и тъканите по същия начин, по който немаркираните градивни елементи са включени в тях. Тъканният компонент, в който е включен белязаният прекурсор и който излъчва радиация, се нарича продукт.
Клетките, отглеждани в култура, въпреки че са от един и същи тип, ще бъдат на различни етапи от клетъчния цикъл във всеки даден момент, освен ако не се положат специални грижи за синхронизиране на техните цикли. Въпреки това, чрез инжектиране на тритий-тимидин в клетките и след това правене на автографи, е възможно да се определи продължителността на различните етапи от цикъла. Времето на настъпване на един етап - митоза - може да се определи без белязан тимидин. За да направите това, проба от клетки от културата се държи под наблюдение във фазово-контрастен микроскоп, което дава възможност за директно наблюдение на хода на митозата и определяне на нейното време. Продължителността на митозата обикновено е 1 час, въпреки че при някои видове клетки отнема до 1,5 часа.
Метод на радиоавтография
Радиоавтография, определение, история.
Методът на авторадиографията се основава на въвеждането на съединение, "белязано" с радиоактивен атом в изследвания обект и идентифициране на мястото на включването му чрез фотографска регистрация на радиация. Основата за получаване на изображение е ефектът от йонизиращи частици, образувани по време на разпадането на радиоактивен атом върху ядрена фотографска емулсия, съдържаща кристали от сребърен халоген.
Откриването на метода на авторадиографията е пряко свързано с откриването на явлението радиоактивност. През 1867 г. е публикувано първото наблюдение върху ефекта на урановите соли върху сребърните халиди (Niepce de St.Victor). През 1896 г. Хенри Бекерел наблюдава осветяването на фотографска плака с уранови соли без предварително излагане на светлина. Този експеримент се счита за момента на откриването на явлението радиоактивност. Авторадиографията, приложена към биологичен материал, е използвана за първи път от Lacassagne и Lattes (Lacassagne, Lattes 1924) през 1920 г.; хистологичният блок от различни органи на животни след въвеждането на изотопи се притиска с плоската си страна към рентгеновата плака и се експонира. Предварително се приготвя хистологичен срез и се подлага на стандартна процедура на оцветяване. Полученият автограф беше проучен отделно от разреза. Този метод дава възможност да се оцени интензивността на изотопното включване в биологична проба. През 40-те години Leblond използва авторадиография, за да демонстрира разпределението на йодния изотоп в участъци от щитовидната жлеза (Leblond C.P. 1943).
Първите опити за комбиниране на авторадиография с електронна микроскопия са направени през 50-те години (Liquir-Milward, 1956). Електронномикроскопската авторадиография е специален случай на конвенционалната авторадиография, при която сребърните зърна също се броят и тяхното разпределение се взема предвид. Особеността на метода е използването на много тънък слой емулсия. В момента е постигната разделителна способност от около 50 nm, което е 10-20 пъти по-високо, отколкото при светлинна микроскопия.
Понастоящем авторадиографският метод е допълнен с възможност за автоматично оценяване на броя на сребърните зърна с помощта на видео анализатори. Често за усилване на сигнала на етикета (като правило това са високоенергийни изотопи) се използват различни видове сцинтилатори, нанесени върху плочи (усилващ екран с фосфорно покритие) или импрегнирани в емулсия (PPO) - в този случай , фотонното излъчване осветява конвенционална фотографска плака или филм.
Фотографски принцип на получаване на изображение, фотографска емулсия
При радиографско изследване ролята на детектор на ядрен разпад се изпълнява от фотографска емулсия, в която при преминаване на йонизираща частица остава латентен образ, който след това се разкрива по време на проявяване, подобно на обработката на обикновен фотографски филм.
Фотоемулсията е суспензия от микрокристали сребърен халогенид в желатин. Микрокристалите имат структурни дефекти, наречени центрове на чувствителност. Според модела на Гърни-Мот, тези смущения в йонната решетка на кристала са в състояние да уловят електрони, освободени при преминаване на алфа или бета частица през зоната на проводимост на кристала, в резултат на което йонът се превръща в атом . Полученият латентен образ може да бъде разкрит чрез процедура, която превръща активираните кристали от сребърен халид в зърна от метално сребро (този процес се нарича химическо проявяване). Всеки агент с достатъчна редуцираща активност може да се използва като проявител (обикновено метол, амидол или хидрохинон се използват във фотографията и авторадиографията). След експонирането на експонираните кристали, останалите микрокристали сребърен халид се отстраняват от емулсията с фиксатор (обикновено хипосулфит). Ядрените фотографски емулсии се характеризират с разделителна способност (зърнистост) и чувствителност. Първият се определя от размера на микрокристалите на сребърната сол и е обратно пропорционален на последния. Фотографската емулсия се характеризира с намалена чувствителност към видимата светлина, но работата с нея обаче трябва да се извършва на тъмно, за да се изключи появата на артефакти.
Емулсията може да се нанесе върху лекарството под формата на готов филм със субстрат или чрез потапяне на лекарството в загрята течна емулсия - по този начин се получава тънък равномерен слой, който се проявява по обичайния начин. Преди да се приложи емулсията за светлинна микроскопия, предметното стъкло обикновено се оцветява с желаното хистологично оцветяване, но по-бледо от обикновено, за да се даде възможност за преброяване на сребърните зърна във всички области. Лекарството се експонира за определено време, след което се развива.
Изотопи, използвани в авторадиографията.
В авторадиографията, в зависимост от целите на изследването и наличните материали, могат да се използват различни изотопи. Изображението, създадено от йонизираща частица върху ядрена фотографска емулсия, зависи от енергията на частицата и вида на нейното взаимодействие с материята.
Алфа частиците, излъчвани от идентични радиоактивни ядра, имат еднаква енергия ( д) и същата дължина на пътя ( Р) , свързани със следната връзка:
R = kE3/2
Където к – константа, характеризираща средата, в която се разпространяват частиците. Обхватът на частиците в сърцето се определя от неговата плътност и елементен състав. Съотношението Bragg-Klymen позволява да се оцени обхватът във вещество с атомна маса А и плътност чрез обхвата на алфа частиците във въздуха (R0) д:
R= 0,0003 (R0 / г) A1/2
Тъй като йонизиращата сила на алфа частиците е много висока, това улеснява фотографската регистрация на разпределението на изотопа и също така позволява използването на неемулсионни материали за регистрация. Следата от алфа частици, излъчени от един източник, върху автографи, изглежда като лъч от прави сегменти, обикновено с дължина 15-50 микрона, излъчвани от една точка, което ви позволява точно да локализирате мястото на включването на радиоактивен етикет. Въпреки това, алфа частиците се излъчват от изотопи с големи атомни числа, което ограничава използването им като биологичен етикет.
Следи от алфа частици често се наблюдават в хистологичните рентгенографии като артефакт - резултат от самоизлъчване на изотопи в предметното стъкло.
Бета лъчението се характеризира с непрекъснат спектър на началната енергия на частиците - от нула до E max, определена за всеки изотоп. Формите на спектъра се различават значително. По този начин най-вероятната енергия на частиците, излъчени от тритема, е 1/7 от E max, 14C - около ¼, 32P - около 1/3. Максималната енергия на бета-излъчването на различни изотопи варира от 18 keV до 3,5 MeV - в много по-широк диапазон от алфа-излъчването. По правило максималната енергия е по-висока за краткотрайните изотопи.
Преминаването на бета частици и моноенергетични електрони през материята се съпровожда от два основни вида взаимодействие. Когато взаимодейства с орбитиращ електрон, частицата може да му предаде енергия, достатъчна за йонизиране на атома (отстраняване на електрона от орбитата). В редки случаи тази енергия е толкова висока, че може да се наблюдава следата на освободения електрон. Поради равенството на масите на частицата и електрона има отклонение от първоначалното движение. Взаимодействието от втория тип, с атомните ядра, води до появата на спирачно рентгеново лъчение. Въпреки че последното не се регистрира от емулсията, актът на взаимодействие на частицата с ядрото може да бъде открит чрез рязко прекъсване на траекторията.
Повтарящото се взаимодействие с орбитиращите електрони води до изкривяване на траекторията, която обикновено изглежда като криволичеща линия, особено в крайната част, когато скоростта на частицата намалява и йонизиращата сила се увеличава. Дължината на траекторията значително надвишава разстоянието от началната до крайната точка на пистата - бягането. Поради тази причина дори моноенергетичните електрони се характеризират с наличието на диапазон от диапазони, ограничени отгоре с R max, което е характерно за това излъчване. Поради по-ниските йонизационни загуби, бета частиците са по-трудни за откриване от алфа частиците. Те не образуват непрекъснати следи (с изключение на най-мекото излъчване на тритий - обаче в този случай вероятността за преминаване през повече от един емулсионен кристал е малка), плътността и броят на развитите кристали варират в различни граници. Обхватът на бета частица в друг елемент може да бъде оценен от формулата:
R = RA1 (Z/A)A1/ (Z/A)
В широк диапазон от стойности на E макс максималният пробег е свързан с максималната енергия чрез връзката:
Р м= 412 Е макс 1,265 – 0,0954 lnE макс
Разликата в обхватите, способността за йонизация и плътността на разработените емулсионни кристали за частици с различни енергии може да се използва за разграничаване на разпределението на елементите, ако техните изотопи се различават значително в E max, както в случая на тритий и 14C. Разграничаването на разпределението на два изотопа се извършва чрез нанасяне на два емулсионни слоя върху пробата, първият слой регистрира предимно меко излъчване, вторият - твърдо. Според някои разработки различни изотопи могат надеждно да се разделят от размера на развитите емулсионни кристали - кристалите, засегнати от бета-частицата тритий, която има по-висока йонизираща сила, са по-големи.
Вътрешните преобразуващи електрони се образуват, когато се абсорбира гама квант с много ниска радиационна енергия и електронът се отстрани от вътрешната обвивка на атома. Тези електрони са подобни на меките бета частици, но за разлика от последните, те са моноенергийни. Наличието на вътрешни преобразуващи електрони позволява използването на изотопи като 125I.
В момента най-често използваните изотопи излъчват бета частици. По правило тритият се използва за маркиране при хистологични изследвания. Първите автографи, използващи тритий, са направени през 50-те години на миналия век (Fitzgerald et al. 1951), но широкото му използване започва след получаването на белязан с тритий тимидин в лабораторията Brookhaven. Тъй като водородът е част от всички органични вещества, използвайки тритий, можете да получите различни съединения, които носят радиоактивен етикет. Колкото по-ниска е енергията на излъчената частица, толкова по-къса е следата, оставена от нея при движение във фотографска емулсия, и толкова по-точно е възможно да се локализира местоположението на маркирания атом. Дължината на пътя на тритиевите бета частици е около 1-2 μm, най-вероятната енергия е 0,005 MeV, а пистата се състои в повечето случаи от едно сребърно зърно, което прави възможно локализирането на източника на радиация не само в относително големи клетъчни структури, като ядрото, но също и в отделни хромозоми.
Въвеждането на "маркирани" метаболити в тялото позволява да се проследи включването на изотопа в клетките на животинските тъкани, което прави възможно изследването на различни биохимични процеси в живия организъм.
Получаване на абсолютни данни - концентрацията на белязаното вещество в изследвания обект рядко е цел на радиоавтографското изследване, за това е необходимо да се познават редица условия, чието определяне е трудно. Следователно, количествените радиоавтографски изследвания обикновено се извършват чрез сравняване на концентрацията на сребърни зърна върху тестовия обект и контролата, докато контролните данни удобно се приемат като единица или 100%.
Характеристики на някои използвани изотопи
в радиоавтографията на биологични обекти
Метод на радиоавтография
Радиоавтография, определение, история.
Методът на авторадиографията се основава на въвеждането на съединение, "белязано" с радиоактивен атом в изследвания обект и идентифициране на мястото на включването му чрез фотографска регистрация на радиация. Основата за получаване на изображение е ефектът от йонизиращи частици, образувани по време на разпадането на радиоактивен атом върху ядрена фотографска емулсия, съдържаща кристали от сребърен халоген.
Откриването на метода на авторадиографията е пряко свързано с откриването на явлението радиоактивност. През 1867 г. е публикувано първото наблюдение върху ефекта на урановите соли върху сребърните халиди (Niepce de St.Victor). През 1896 г. Хенри Бекерел наблюдава осветяването на фотографска плака с уранови соли без предварително излагане на светлина. Този експеримент се счита за момента на откриването на явлението радиоактивност. Авторадиографията, приложена към биологичен материал, е използвана за първи път от Lacassagne и Lattes (Lacassagne, Lattes 1924) през 1920 г.; хистологичният блок от различни органи на животни след въвеждането на изотопи се притиска с плоската си страна към рентгеновата плака и се експонира. Предварително се приготвя хистологичен срез и се подлага на стандартна процедура на оцветяване. Полученият автограф беше проучен отделно от разреза. Този метод дава възможност да се оцени интензивността на изотопното включване в биологична проба. През 40-те години Leblond използва авторадиография, за да демонстрира разпределението на йодния изотоп в участъци от щитовидната жлеза (Leblond C.P. 1943).
Първите опити за комбиниране на авторадиография с електронна микроскопия са направени през 50-те години (Liquir-Milward, 1956). Електронномикроскопската авторадиография е специален случай на конвенционалната авторадиография, при която сребърните зърна също се броят и тяхното разпределение се взема предвид. Особеността на метода е използването на много тънък слой емулсия. В момента е постигната разделителна способност от около 50 nm, което е 10-20 пъти по-високо, отколкото при светлинна микроскопия.
Понастоящем авторадиографският метод е допълнен с възможност за автоматично оценяване на броя на сребърните зърна с помощта на видео анализатори. Често за усилване на сигнала на етикета (като правило това са високоенергийни изотопи) се използват различни видове сцинтилатори, нанесени върху плочи (усилващ екран с фосфорно покритие) или импрегнирани в емулсия (PPO) - в този случай , фотонното излъчване осветява конвенционална фотографска плака или филм.
Фотографски принцип на получаване на изображение, фотографска емулсия
При радиографско изследване ролята на детектор на ядрен разпад се изпълнява от фотографска емулсия, в която при преминаване на йонизираща частица остава латентен образ, който след това се разкрива по време на проявяване, подобно на обработката на обикновен фотографски филм.
Фотоемулсията е суспензия от микрокристали сребърен халогенид в желатин. Микрокристалите имат структурни дефекти, наречени центрове на чувствителност. Според модела на Гърни-Мот, тези смущения в йонната решетка на кристала са в състояние да уловят електрони, освободени при преминаване на алфа или бета частица през зоната на проводимост на кристала, в резултат на което йонът се превръща в атом . Полученият латентен образ може да бъде разкрит чрез процедура, която превръща активираните кристали от сребърен халид в зърна от метално сребро (този процес се нарича химическо проявяване). Всеки агент с достатъчна редуцираща активност може да се използва като проявител (обикновено метол, амидол или хидрохинон се използват във фотографията и авторадиографията). След експонирането на експонираните кристали, останалите микрокристали сребърен халид се отстраняват от емулсията с фиксатор (обикновено хипосулфит). Ядрените фотографски емулсии се характеризират с разделителна способност (зърнистост) и чувствителност. Първият се определя от размера на микрокристалите на сребърната сол и е обратно пропорционален на последния. Фотографската емулсия се характеризира с намалена чувствителност към видимата светлина, но работата с нея обаче трябва да се извършва на тъмно, за да се изключи появата на артефакти.
Емулсията може да се нанесе върху лекарството под формата на готов филм със субстрат или чрез потапяне на лекарството в загрята течна емулсия - по този начин се получава тънък равномерен слой, който се проявява по обичайния начин. Преди да се приложи емулсията за светлинна микроскопия, предметното стъкло обикновено се оцветява с желаното хистологично оцветяване, но по-бледо от обикновено, за да се даде възможност за преброяване на сребърните зърна във всички области. Лекарството се експонира за определено време, след което се развива.
Изотопи, използвани в авторадиографията.
В авторадиографията, в зависимост от целите на изследването и наличните материали, могат да се използват различни изотопи. Изображението, създадено от йонизираща частица върху ядрена фотографска емулсия, зависи от енергията на частицата и вида на нейното взаимодействие с материята.
Алфа частиците, излъчвани от идентични радиоактивни ядра, имат еднаква енергия ( д) и същата дължина на пътя ( Р) , свързани със следната връзка:
R = kE 3/2
Където к – константа, характеризираща средата, в която се разпространяват частиците. Обхватът на частиците в сърцето се определя от неговата плътност и елементен състав. Съотношението Брег-Климен дава възможност чрез обхвата на алфа частиците във въздуха (R 0) да се оцени обхватът в вещество с атомна маса А и плътност д:
R= 0,0003 (R0 / г) A 1/2
Тъй като йонизиращата сила на алфа частиците е много висока, това улеснява фотографската регистрация на разпределението на изотопа и също така позволява използването на неемулсионни материали за регистрация. Следата от алфа частици, излъчени от един източник, върху автографи, изглежда като лъч от прави сегменти, обикновено с дължина 15-50 микрона, излъчвани от една точка, което ви позволява точно да локализирате мястото на включването на радиоактивен етикет. Въпреки това, алфа частиците се излъчват от изотопи с големи атомни числа, което ограничава използването им като биологичен етикет.
Следи от алфа частици често се наблюдават в хистологичните рентгенографии като артефакт - резултат от самоизлъчване на изотопи в предметното стъкло.
Преминаването на бета частици и моноенергетични електрони през материята се съпровожда от два основни вида взаимодействие. Когато взаимодейства с орбитиращ електрон, частицата може да му предаде енергия, достатъчна за йонизиране на атома (отстраняване на електрона от орбитата). В редки случаи тази енергия е толкова висока, че може да се наблюдава следата на освободения електрон. Поради равенството на масите на частицата и електрона има отклонение от първоначалното движение. Взаимодействието от втория тип, с атомните ядра, води до появата на спирачно рентгеново лъчение. Въпреки че последното не се регистрира от емулсията, актът на взаимодействие на частицата с ядрото може да бъде открит чрез рязко прекъсване на траекторията.
Повтарящото се взаимодействие с орбитиращите електрони води до изкривяване на траекторията, която обикновено изглежда като криволичеща линия, особено в крайната част, когато скоростта на частицата намалява и йонизиращата сила се увеличава. Дължината на траекторията значително надвишава разстоянието от началната до крайната точка на пистата - бягането. Поради тази причина дори моноенергетичните електрони се характеризират с наличието на диапазон от диапазони, ограничени отгоре с R max, което е характерно за това излъчване. Поради по-ниските йонизационни загуби, бета частиците са по-трудни за откриване от алфа частиците. Те не образуват непрекъснати следи (с изключение на най-мекото излъчване на тритий - обаче в този случай вероятността за преминаване през повече от един емулсионен кристал е малка), плътността и броят на развитите кристали варират в различни граници. Обхватът на бета частица в друг елемент може да бъде оценен от формулата:
R = R A1 (Z/A) A1 / (Z/A)
В широк диапазон от стойности на E макс максималният пробег е свързан с максималната енергия чрез връзката:
Р м= 412 Е макс 1,265 – 0,0954 lnE макс
Разликата в диапазоните, способността за йонизация и плътността на разработените емулсионни кристали за частици с различни енергии може да се използва за разграничаване на разпределението на елементите, ако техните изотопи се различават значително в E max, както в случая на тритий и 14 C. Дискриминация на разпределението на два изотопа се извършва чрез нанасяне върху образец на два емулсионни слоя, първият слой регистрира предимно меко излъчване, вторият - твърдо. Според някои разработки различни изотопи могат надеждно да се разделят от размера на развитите емулсионни кристали - кристалите, засегнати от бета-частицата тритий, която има по-висока йонизираща сила, са по-големи.
Вътрешните преобразуващи електрони се образуват, когато се абсорбира гама квант с много ниска радиационна енергия и електронът се отстрани от вътрешната обвивка на атома. Тези електрони са подобни на меките бета частици, но за разлика от последните, те са моноенергийни. Наличието на вътрешни преобразуващи електрони позволява използването на изотопи като 125 I.
В момента най-често използваните изотопи излъчват бета частици. По правило тритият се използва за маркиране при хистологични изследвания. Първите автографи, използващи тритий, са направени през 50-те години на миналия век (Fitzgerald et al. 1951), но широкото му използване започва след получаването на белязан с тритий тимидин в лабораторията Brookhaven. Тъй като водородът е част от всички органични вещества, използвайки тритий, можете да получите различни съединения, които носят радиоактивен етикет. Колкото по-ниска е енергията на излъчената частица, толкова по-къса е следата, оставена от нея при движение във фотографска емулсия, и толкова по-точно е възможно да се локализира местоположението на маркирания атом. Дължината на пътя на тритиевите бета частици е около 1-2 μm, най-вероятната енергия е 0,005 MeV, а пистата се състои в повечето случаи от едно сребърно зърно, което прави възможно локализирането на източника на радиация не само в относително големи клетъчни структури, като ядрото, но също и в отделни хромозоми.
Въвеждането на "маркирани" метаболити в тялото позволява да се проследи включването на изотопа в клетките на животинските тъкани, което прави възможно изследването на различни биохимични процеси в живия организъм.
Получаване на абсолютни данни - концентрацията на белязаното вещество в изследвания обект рядко е цел на радиоавтографското изследване, за това е необходимо да се познават редица условия, чието определяне е трудно. Следователно, количествените радиоавтографски изследвания обикновено се извършват чрез сравняване на концентрацията на сребърни зърна върху тестовия обект и контролата, докато контролните данни удобно се приемат като единица или 100%.
Характеристики на някои използвани изотопи
в радиоавтографията на биологични обекти
Бета-частиците на радиоактивния фосфор са способни да прелитат разстояния до няколко милиметра в ядрена емулсия, следата се състои от десетки рядко разположени сребърни частици - например радиоактивният фосфор може да се използва само за изследване на разпределението на изотопа в тъканите , не може да се установи локализация в отделни клетъчни структури.
Радиоактивната сяра и въглеродът могат да се използват за локализиране на изотопа в отделни клетки, при условие че са големи или на достатъчно разстояние една от друга, което може да се постигне в кръвни натривки или клетъчни суспензии.
Резолюция и грешки в метода, грешки в метода.
геометрична грешка– поради факта, че излъчената частица може да бъде насочена под произволен ъгъл спрямо повърхността на фотослоя. Следователно сребърното зърно във фотослоя може да не е разположено точно над радиоактивния атом, а повече или по-малко изместено в зависимост от посоката на движение на частиците и дължината на пътя (енергията).
снимка грешкавъзниква поради факта, че зрънце сребро, състоящо се от хиляди метални атоми, е много по-голямо от радиоактивен атом. По този начин локализацията на по-малък обект трябва да се прецени въз основа на позицията на по-големия.
При използване на тритий, който се характеризира с ниска енергия (пробег) на излъчени частици и ядрени фотографски емулсии с малък размер на зърната, разделителната способност на авторадиографския метод е в рамките на разделителната способност на оптичните системи - 1 μm. Следователно тези грешки не оказват значително влияние върху резултата.
За постигане на по-добра разделителна способност е необходимо да се намали дебелината на среза, емулсионния слой и разстоянието между тях. Образецът трябва да е леко недоекспониран.
Ефект на автоматично усвояване:Броят на сребърните зърна зависи от степента на поглъщане на радиацията от клетъчните структури, поради ниския обхват и ниската енергия на бета частиците, тяхната абсорбция в тъканите е доста голяма, което може да доведе до загуба на марката, така че въпросът за дебелината на секциите става важна. Доказано е, че броят на сребърните зърна е пропорционален на радиоактивността на тъканта само при дебелина на среза не повече от 5 микрона.
Относителният брой бета частици, преминали през абсорбиращия слой с дебелина хможе да се оцени според закона на Баер -
н х/Н 0 = e - m х
Където m е коефициентът на поглъщане (реципрочната стойност на дебелината на слоя, по време на преминаването на който броят на частиците намалява в дведнъж. Стойността на коефициента на поглъщане може да бъде приблизително оценена от стойността на R м(максимален диапазон), известен за всички изотопи, като се използва връзката m R м= 10, което е валидно за не твърде силно излъчване.
Ако в слой с единична дебелина за единица време има n частици, движещи се към повърхността, то в проба с дебелина хповърхността ще достигне N частици:
Предистория и артефакти:Грешка в измерванията може да бъде въведена и от механични въздействия - драскотини, пукнатини на емулсия, водещи до образуване на скрито изображение и фоново излъчване, което трябва да се вземе предвид при обработката на автографи. Фонът се взема предвид чрез преброяване на броя на сребърните зърна в празната зона на препарата. Грешки се въвеждат и в резултат на хистологична обработка на срезове - окабеляване за алкохоли (дехидратация), парафиниране, оцветяване. Тези процедури могат да повлияят на размера и съотношението на клетъчните структури.
Радиационен ефект на белязаните метаболити:Поради ниската радиационна енергия, тритият причинява значителна йонизация в клетката, много по-голяма от радиационния ефект на въглеродните бета частици. В резултат на това при продължително действие на белязано съединение, например 3Н-тимидин, клетките се разрушават и умират, което води до спиране на растежа на тъканите. На първо място, сперматогенезата е нарушена. Има данни за мутагенни и канцерогенни ефекти на белязаните метаболити. Наблюдаваните цитологични промени се състоят в нарушаване на преминаването на митотичния цикъл от клетките, промени в плоидността на клетките и поява на хромозомни аберации. Но, очевидно, увреждащият ефект на изотопа върху клетките може значително да повлияе на резултатите от изследването само при условия на дълъг експеримент.
Количествено определяне на радиоактивността
По правило в експеримента се определя не абсолютното, а относителното количество на включения изотоп. Степента на включване на етикета може да се оцени по два начина - денситометрично - което е по-приложимо за макроавтографи и директно преброяване на сребърни зърна върху обекти. Тази отнемаща време процедура в момента може да се извърши с помощта на компютър. Цифрово изображение на хистологичен препарат се обработва със специален софтуер, за да се откроят автоматично клетки и клетъчни структури върху него и да се преброи броят на сребърните зърна. Ако възникне въпросът за количествената оценка, е необходимо да се включи понятието ефективност. Най-често ефективността се разбира като броят на сребърните зърна, образувани при регистриране на един радиоактивен разпад. Ефективността на метода се влияе от много фактори, преди всичко от дебелината на обекта и емулсията.
При проучвания, използващи сцинтилационен брояч, беше открита висока корелация между средния брой дезинтеграции за минута и броя на сребърните зърна. Според Хънт (Hunt and Foote, 1967) образуването на едно зърно в емулсията, използвана в експеримента, съответства на 5,8 радиоактивни разпада, т.е. ефективността на метода е 17,8%.
За количествено определяне на тритий в макроскопски препарати могат да се използват проби със стандартна активност, които се монтират върху един и същ автограф.
Точната оценка на радиоактивността на сравняваните биологични обекти е много трудна.
Класически пример за радиоавтографско изследване е работата върху натрупването на 32 P в ДНК на клетки от корен на боб (Howard and Pelc, 1953). В този експеримент за първи път беше показано разделянето на митотичния цикъл на четири периода (митоза - M, G 1 - пресинтетичен период, S - синтез на ДНК, премитотичен период G 2), че периодът на синтеза на ДНК заема ограничено време. част от интерфазата, отделена във времето от началото и края на митозата. Данните на Хауърд и Пелк по-късно намират потвърждение в по-прецизни експерименти, използващи специфичен прекурсор на ДНК, 3Н-тимидин.
Методи за оценка на протеиновия синтез. Най-честите прекурсори за оценка на общия протеинов синтез при радиоавтографски изследвания са 3Н-левцин, 3Н-метионин, 3Н-фенилаланин. Например, синтезът на общ протеин в мозъка на плъхове през първите седмици от постнаталното развитие е изследван с помощта на левцинов етикет (Pavlik and Jakoubek, 1976). За изследване на синтеза на хистони и ефекта им върху регулацията на транскрипцията се използват основните аминокиселини 3Н-лизин и 3Н-аргинин, а 3Н-триптофанът се използва за изследване на синтеза на киселинни протеини. Плътността на включването на аминокиселинния етикет съответства на интензивността на протеиновия синтез и следователно отразява функционалната активност на неврона. Радиоавтографският метод дава възможност да се сравнят характеристиките на протеиновия синтез в различни животински тъкани при експериментално облъчване и ни позволява да проследим динамиката на промените на ниво отделни типове клетки и клетъчни структури (ядро, клетъчно тяло, невронни процеси - аксонални). транспорт).
Понастоящем авторадиографията често се използва за изследване на мозъка в проучвания, използващи радиолиганди за определени рецептори. Така са изградени карти на разпределението на различни рецептори в мозъчните структури на животни и хора.
Авторадиографията се използва и за визуализиране на гелове в биохимията и в комбинация с имуноанализа (RIA).
Препратки:
1. Епифанова O.I. и др., Радио автограф М., Висше училище, 1977 г
2. Саркисов Д.С. Перов Ю.Л. Микроскопска техника М.: "Медицина", 1996
3. Роджърс А.В. Практическа авторадиография, Amersham UK, 1982 г
4.Бокщейн С.З. Гинзбург С.С. и др.. Електронно-микроскопична авторадиография в металознанието М., "Металургия"
Авторадиограма а фия, авторадиография, авторадиография , метод за изследване на разпределението на радиоактивни вещества в обект на изследване чрез налагане на фотографска емулсия, чувствителна към радиоактивно излъчване върху обекта. Радиоактивните вещества, съдържащи се в обекта правят снимки на себе си(оттук и името). Методът на авторадиографията се използва широко във физиката и техниката, в биологията и медицината, където се използват изотопни индикатори.
След проявяване и фиксиране на фотографската емулсия върху нея се получава изображение, което показва изследваното разпределение. Има няколко начина за нанасяне на фотографска емулсия върху обект. Фотографска плака може да се нанесе директно върху полираната повърхност на пробата или върху пробата може да се нанесе топла течна емулсия, която, когато се втвърди, образува слой плътно долепен до пробата и се изследва след експониране и фотообработка. Разпределението на радиоактивните вещества се изучава чрез сравняване плътност на почерняване на филма от тестовия и референтния образец(т.нар. макрорентгенография).
Втори методсе състои в преброяване на следите, образувани от йонизиращи частици във фотографска емулсия, като се използва оптичен или електронен микроскоп (микрорентгенография). Този метод е много по-чувствителен от първия. За получаване на макроавтографи се използват прозрачни и рентгенови емулсии, а за микроавтографи - специални дребнозърнести емулсии.
Фотографско изображение на разпределението на радиоактивните вещества в изследвания обект, получено чрез авторадиография, се нарича авторадиограма или радиоавтограф.
Въвеждането на съединения, маркирани с радиоизотопи в тялото и по-нататъшното изследване на тъканите и клетките чрез авторадиография позволява:
- получите точна информация за кои клетки или клетъчни структури, възникват определени процеси,
- локализирани вещества,
- задайте времевите параметри за редица процеси.
Например, използването на радиоактивен фосфор и авторадиография позволяват да се открие наличието на интензивен метаболизъм в растящата кост; използването на радиойод и авторадиография направи възможно изясняването на моделите на активност на щитовидната жлеза; въвеждането на белязани съединения - прекурсори на протеини и нуклеинови киселини, и авторадиографията помогнаха да се изясни ролята на някои клетъчни структури в обмена на тези жизненоважни съединения. Методът на авторадиографията позволява да се определи не само локализацията на радиоизотоп в биологичен обект, но и неговото количество, тъй като броят на редуцираните сребърни зърна на емулсията е пропорционален на броя на частиците, които го засягат. Количествен анализмакроавтографите се извършват по обичайните методи на фотометрия, а микроавтографите - чрез преброяване под микроскоп на сребърни зърна или следи, които са възникнали в емулсията под действието на йонизиращи частици. Авторадиографията започва успешно да се комбинира с електронната микроскопия
