Авторадиографично изследване

Авторадиографията е техника за записване на образ на препарат, съдържащ радиоактивен елемент, излъчващ бета-частици, като се използва фотографски филм, чувствителен към рентгенови лъчи филм, емулсия или друга среда, чувствителна към излъчване. Пробите се поставят директно върху филма за определен период от време, за да позволят радиоактивните емисии от пробата да взаимодействат с емулсията на филма и да създадат изображение. Фотографска емулсия е суспензия от кристали от сребърен бромид, залепени в желатин. Когато кристалите на сребърен бромид се ударят от заредените частици или фотонната радиация, сребърните атоми се йонизират и образуват невидимо латентно изображение. След излагане на пробата фотографските зърна в емулсията се фиксират, като се отстранява небродирания сребърен бромид. След като емулсията се развие, всеки малък агрегат от редуцирани сребърни атоми става видимо тъмно петно върху емулсията. Колективно, те съставляват фотографското изображение.

Бета-частиците, излъчвани от радионуклиди, проникват във филмови емулсии на дълбочина, пропорционална на тяхната енергия. Тъй като тези частици преминават през филма, те активират кристалите сребърен халогенид в емулсията. Активираните кристали се откриват чрез редукция до черни сребърни зърна в етапа на разработване. Активираните кристали на сребърен халогенид не са стабилни, въпреки че могат да бъдат стабилизирани чрез по-нататъшно излагане на бета-частици или да се запалят. За да компенсира тази нестабилност, авторадиографията често се извършва при — 70° С, което стабилизира активираните кристали, повишавайки чувствителността. Допълнителна чувствителност се постига чрез "предварително притискане" на филма преди употреба. Филмът е изложен на микросекундно разрушаване на светлината, което е калибрирано, за да доведе кристалите във филма до частично стабилизирано, активирано състояние. Предварително заснетият филм изисква само един "удар" на депозирано зърно. Това не само увеличава чувствителността, но също така гарантира, че филмовият сигнал ще бъде линеен с количеството радиоактивност, дори при много ниски нива на сигнала.

Типичната авторадиографично изследване включва затваряне на гела или блотиране с рентгенов филм за най-малко 24 часа в рентгенова касета. Развитието на филма разкрива гела или изображение на петно.

Чувствителността на авторадиографията може да бъде значително подобрена чрез използването на флуорография, която превръща радиоактивните емисии в светлина. Светлината прониква във филма по-ефективно от бета-частиците и следователно е по-лесно открита.

Първият авторадиограф е направен през 1859 година от Crookes, който е поставил уранови скали върху фотографски плочи. Crookes не е установил процеса, по който изображенията са създадени до 37 години по-късно, когато посещава лабораторията на Henri Becquerel. Бекерел открива гама-лъчи от естествено радиоактивни уранови соли през 1896 година, когато поставя уран заедно с фотографски плочи, поставени в черна хартия, за да ги предпазят от слънчева светлина. Това откритие отблизо открива рентгеновите лъчи от Вилхелм Роентън през 1895 година, използвайки електронната тръба Crookes.

През 1867 година френският фотограф Ницферор Нипес наблюдава потъмняването на сребърните зърна на фотографски плочи с уран, но не признава никакви практически приложения на този феномен. Въпреки че Джордж де Хевей, пионер на радиоактивни маркери, е използвал бисмутови изотопи при животни през 1923 година, първите авторадиографии на радиоактивно маркирани животински тъкани са направени през 1924 година от Ласасган във Франция. Ласасган хранел полоний-210 със зайци и по-късно поставял тънки участъци от тъканите на бъбреците на заек в парафинови блокчета срещу фотографски плаки. Gettler прави първите авторадиографии на човешки тъкани от починали лица, които са погълнали радий хлорид през 1933 година.

Авторадиографските техники се подобряват от Leblond, който през 1943 година показва микроразпределението на йод-131 в клетките. През 1946 година Белангер и Леблонд разработват метод за локализиране на радиоактивни елементи в тъканите чрез покриване на хистологични срезове с фотографска емулсия. През 1954 г. Гейбриъл въвежда техники за идентифициране на радиоактивен йод, използвайки електрофореза на човешка серумна албуминна хартия. През 1953 година са разработени техники за маркиране на нуклеинови киселини и изследване на кинетиката на клетъчната митоза и делене. Техниките с висока разделителна способност са наскоро използвани за изследване на други метаболитни и фармакокинетични процеси в молекулярната биология.

В биологията авторадиографично изследване може да се използва за определяне на локализацията на тъкани (или клетки) на радиоактивно вещество, въведено в метаболитен път, свързано с рецептор или ензим или хибридизирано с нуклеинова киселина.

Използването на радио маркирани лиганди за определяне на тъканното разпределение на рецепторите се означава или in vivo или in vitro рецепторна авторадиография, ако лигандът се прилага в циркулацията (с последващо отстраняване на тъканта и секциониране), или се прилага към тъканните срезове съответно. Лигандите са обикновено белязани с тритий или радиойод. Разпределението на РНК транскрити в тъканни срезове чрез използване на радио маркирани, комплементарни олигонуклеотиди или рибонуклеинови киселини се нарича in situ хибридизационна хистохимия. Радиоактивните прекурсори на ДНК и РНК, тимидин и уридин съответно могат да бъдат въведени в живи клетки, за да се определи времето на няколко фази от клетъчния цикъл. РНК или ДНК вирусните последователности могат също така да бъдат разположени по този начин. Тези сонди обикновено се етикетират с 32P, 33P или 35S. В областта на поведенческата ендокринология авторадиографията може да бъде използвана за определяне на хормоналното поемане и посочване на местоположението на рецептора.

Авторадиографичното изследване се използва за определяне степента на синтеза на ДНК в клетката. За тази цел се използва радиоизотопно вещество - тритий тимидин, който се инжектира в опитно животно. След определен период от време животното се убива и изследваните тъкани се обработват по парафиновия хистологичен метод. Хистологичните срези се заливат с фотоемулсия или се покриват чувствителна фотохартия. След определена експонация се отчитат резултатите върху фотоснимка. Маркираната ДНК се представя от черни гранули в зоната на клетъчното ядро. По броя на гранулите се отчита синтезата на ДНК. Методът се използва в експерименталната патология.