Метод авторадиографии. Ауторадиография
Введение радиоактивной метки в биологические препараты
Авторадиография
Основное назначение авторадиографии - регистрация полос радиоактивно меченых препаратов (белков и НК) после электрофореза. Для этой цели используют медицинскую "неэкранированную" рентгеновскую пленку (в пленках с защитным слоем на поверхности поглощается часть излучения). Почернение рентгеновской пленки (после проявления) происходит как под действием электронов, так и у-излучения. Препараты, меченые тритием, ввиду малой проникающей способности его (3-электронов, лишь в случае очень высоких интенсивностей излучения удается регистрировать данным методом. Авторадиография препаратов, меченых S и С осуществляется вполне успешно. Однако пластинки ПААГ в этих случаях необходимо перед регистрацией радиоактивности полностью высушивать. В противном случае Р-электроны, испускаемые в глубине геля, не достигнут пленки. Сушат гель, уложив его на толстую фильтровальную бумагу (он прилипает и при сушке не съеживается), 1-2 часа в вакууме и с нагреванием или 36 часов на воздухе при комнатной температуре - до состояния тонкой, прочной и прозрачной пленки. Тем не менее, нежелательно, чтобы толщина влажного геля превышала 0,4 мм.
Рентгеновскую пленку накладывают эмульсией прямо на гель. В такой постановке опыта Р-электроны углерода и серы проникают в слой эмульсии на глубину около 0,25 мм. Для хорошего прилегания пленки к гелю под крышку соответствующей кассеты с пружинными зажимами кладут прокладку из губчатой резины. Саму кассету заворачивают в черную бумагу. Экспозиция длится несколько дней. Затем следует, как обычно, проявление и фиксация.
Энергия Р-излучения радиоактивного фосфора достаточно велика, чтобы его авторадиографию можно было вести прямо с влажной пластины геля. Гель, покрытый пленкой, оставляют на одной из стеклянных пластин, заворачивают в тонкий полиэтилен и экспонируют, как было описано выше, в течение нескольких часов - лучше на холоде (-20°), с тем, чтобы помешать расплыванию полос в геле во время экспозиции за счет диффузии. Р-электроны радиоактивного фосфора могут проходить в материале рентгеновской пленки до глубины в 6 мм. Это означает, что большая часть их "прошивает" пленку, не передав всю свою энергию молекулам бромистого серебра и, следовательно, не самым лучшим образом регистрируются. Иногда, если интенсивность Р-излучения невелика (за малостью содержания), эти "пропадающие зря" электроны улавливают с помощью фосфоресцирующего экрана, который устанавливают по другую сторону пленки. Попавшие на экран Р-электроны вызывают его свечение и пленка регистрирует (не без некоторого размытия изображения) еще и светящуюся полосу на экране. Зато яркость почернения в этом случае может увеличиться в 5-8 раз.
Поскольку при использовании флюоресценции экрана возможна релаксация кристаллов бромистого серебра, распавшихся под действием света, экспозицию пленки лучше проводить в этом случае при - 70°.
Для правильного совмещения пленки после проявления с исходным гелем, на нем до авторадиографии делают две пометки по углам радиоактивными чернилами.
Сцинтилляционные счетчики излучения
Метод авторадиографии имеет два серьезных недостатка. Во-первых, нельзя количественно оценить интенсивность радиоактивного излучения. Степень почернения полос для этого критерий слишком грубый. Во-вторых, практически невозможно во многих случаях авторадиографией зарегистрировать излучение трития
Оба эти недостатка снимаются при использовании жидкостных сцинтилляционных счетчиков. Идея заключается в том, чтобы растворить радиоактивно-меченое вещество в жидкости, которая на воздействие Р-электронов, обладающих даже относительно малой энергией, отвечала бы вспышками света. Эти вспышки могут быть зарегистрированы высокочувствительными фотоэлементами. Такая жидкость именуется сцинтиллятором, а сами вспышки - сцинтилляциями. Принцип действия здесь прост. Электрон, вылетевший из ядра радиоактивного атома, входящего в состав некой биологической молекулы, сразу же попадает в жидкую среду, где он обречен столкнуться на пути своего полета (пусть он будет измеряться лишь долями миллиметра) с молекулами сцитиллятора. Немалая часть таких столкновений приведет к передаче части кинетической энергии электрона какому-либо "легко возбудимому" наружному электрону сцинтиллятора. Скорее всего электрону, участвующему в реализации сопряженных двойных связей в ароматической молекуле, например, толуола или нафталина. Обычное "время жизни" такого электрона в возбужденном состоянии - порядка 10~ 8 сек" после чего он возвращается к своему нормальному положению, отдавая полученную "лишнюю" энергию посредством испускания кванта света.
Электроны летят очень быстро. Поэтому интервалы между появлением фотонов (на пути пролета электрона) будут столь малы, что не только человеческий глаз (если бы этот свет оказался в видимой области), но и электронные регистрирующие приборы воспринимают эту цепочку вспышек, как один световой импульс. Сколько радиоактивных распадов в препарате случится за 1 минуту, т.е. сколько электронов за минуту прочертят свои траектории в сцитилляторе, столько же электрических импульсов зарегистрирует высокочувствительный счетчик излучений.
В качестве такового используют не фотоэлементы (их чувствительность слишком мала), а фотоумножители (ФЭУ). С этими приборами вас должны познакомить в курсе физики. Идея их устройства состоит в том, что в торце, внутри откаченного до высокого вакуума цилиндра имеется фотокатод, который даже при попадании на него единичного фотона испускает, как минимум, один электрон. Под действием сильного электрического поля этот электрон разгоняется и ударяет в первый "динод" - металлическую пластинку, покрытую особым составом, способным "ответить" на удар быстро летящего электрона испусканием порядка 5-ти "вторичных" электронов. Все они, в свою очередь, разгоняются электрическим полем и ударяют во второй динод. Из которого вылетает уже около 25-ти электронов. Такое умножение числа электронов происходит на 8-10 "каскадах". Так, что на стоящий в конце цилиндра анод обрушивается целая "лавина" электронов, порожденная любой очень слабой и короткой вспышкой света. Лавина электронов легко преобразуется во вполне ощутимый и столь же короткий, как первоначальная вспышка света, импульс напряжения. Далее следует усилитель этого напряжения и электронный счетчик импульсов, успевающий регистрировать многие тысячи импульсов в секунду. По окончании заданного времени счета (например, 1 минуты) счетчик останавливается и показывает конечный результат счета (в имп/мин).
Выше была сделана оговорка: "если бы этот свет был видим глазом". Он не видим потому, что лежит в ультрафиолетовой области. Такой далекой, что его не регистрирует обычный ФЭУ. Но коротковолновое излучение можно без труда превратить в более длинноволновое с помощью люминофоров - веществ, отвечающих на поглощение коротких волн света испусканием более длинных волн. В сцинтиллятор добавляют в небольшом количестве (-0,5%) такие люминофоры, которые в два этапа, но мгновенно переводят исходную вспышку света с длиной волны около 310 тц во вспышку с длиной волны 420 mi, хорошо регистрируемую ФЭУ.
Способ регистрации энергетически слабой радиоактивности (З H) и оценки ее удельной активности (числом имп/мин) кажется найден, но возникают некоторые трудности, о преодолении которых следует упомянуть. Я не случайно назвал выше в качестве первичных сцинтилляторов толуол и нафталин. Именно им по ряду причин отдается предпочтение. Но нафталин - это твердое вещество. К счастью, его до концентрации 6-10% по весу можно растворить в диоксане. А диоксан хорошо смешивается с водой и не теряет этой способности, если в нем растворен нафталин. Это - существенно, так как большинство биологических препаратов исследуется в виде водных растворов.
То, что во флаконе со сцинтилляторной жидкостью лишь 10% растворенного вещества является, собственно говоря, сцинтиллятором, не сказывается на эффективности счета импульсов. "Результативных" столкновений все-таки оказывается достаточно много, а они все равно сливаются в единую вспышку света. Ну а как быть со сцинтиллятором на основе толуола? В этом случае вся жидкость во флаконе является первичным сцинтиллятором, но... она не смешивается с водой. Проблему удается решить добавлением в толуол, в соотношении 1: 3 или даже 1: 2, детергента Тритон Х-100. Если количество водного раствора радиоактивного препарата не превышает 2,8 мл на 20 мл сцинтиллятора, то получается истинный раствор, и эффективность счета импульсов практически не снижается.
Задача, кажется, решена. Достаточно в стеклянный флакон, емкостью в 25 мл залить один из двух сцинтилляторов, добавить в количестве 2-2,5 мл водный раствор радиоактивно меченого биологического препарата, поставить этот флакон в полной темноте (в глубине хорошо закрытого от света прибора) перед фотокатодом ФЭУ и можно считать импульсы. Но не тут-то было. Поскольку надо считать с большой точностью порой очень малые уровни радиоактивности, то вмешивается постоянный "враг" всех высокочувствительных электронных приборов - так называемый "собственный шум" элементов, образующих эти приборы. В том числе "шумит" и ФЭУ. Физическая причина этого лежит в том, что из фотокатода, без всякого освещения, а только за счет своих тепловых движений непрерывно, с большой частотой и совершенно хаотически вылетают электроны. Они тут же подхватываются сильным электрическим полем, умножаются, как описано выше, и дают ложные, "темновые" импульсы напряжения, которые благополучно регистрируются счетчиком импульсов. Этот "темновой счет" может во много раз превышать счет регистрируемой радиоактивности (он достигает величины порядка 105 имп/мин). Такова "плата" за высокую чувствительность!
Однако электроника нашла выход и из этого, казалось бы, безнадежного положения. Флакон с препаратом ставят между двумя фотоумножителями. Импульсы напряжения с каждого из них подаются одновременно на электронное устройство, именуемое "схемой совпадений". К сожалению, школьный курс физики (боюсь, что и курс биологического факультета) не позволяет здесь описать это очень простое, но замечательное изобретение. Остается только сообщить, что оно осуществляет. Оно пропускает (в виде одиночного импульса) в следующую за ним электронную цепь два импульса напряжения, приходящие на два его "входа" строго одновременно - с точностью до 10~ 8 сек. Я упомянул, что ФЭУ шумят хотя и с большой частотой следования шумовых импульсов, но хаотически. Поэтому вероятность того, что два шумовых импульса придут на входы схемы совпадений одновременно (с указанной точностью) очень мала. В результате число регистрируемых шумовых импульсов падает катастрофически - до 3-5 имп/мин. А вспышку света в сцинтилляторе оба ФЭУ "видят" и регистрируют идеально одновременно!
Впрочем, существуют и другие источники ложного счета импульсов. Например, космические лучи. Они пролетают через флакон со сцинтиллятором и порождают вспышку света. Для защиты от них флакон, опускающийся для просчета в глубину прибора, защищен там толстой свинцовой "броней".
Электроника позволяет достигнуть еще одного, не менее замечательного результата. Если в сцинтиллятор вносить одновременно два препарата, из которых один, к примеру, помечен, а второй - радиоактивным углеродом, то современный 2-х канальный счетчик излучений может зарегистрировать в своих двух каналах одну и другую радиоактивность порознь. Здесь игра идет на различии амплитуд импульсов тритиевого и углеродного происхождения. Оно проистекает из разницы энергий Р-электронов, а значит и из различия яркости соответствующих вспышек света. Это различие преобразуется в различие амплитуд первоначальных импульсов напряжения, снимаемых с анодов обоих ФЭУ. На входе каждого из двух каналов счетчика (после общего предварительного усилителя напряжений) стоят по два, так называемых, "пороговых ограничителя". Один из них ("верхний порог") не пропускает к счетчику импульсы напряжений, величина которых больше некоторого наперед заданного значения. Второй ("нижний порог") "отрезает" все импульсы, которые меньше другого, тоже наперед заданного значения. Все эти четыре ограничителя (в 2-х каналах) устанавливаются экспериментатором в зависимости от того, какая пара изотопов просчитывается. В результате такой регулировки в один канал для счета поступают импульсы только от более мощного излучателя, а в другой - только от слабого. При регулировке учитывается и неизбежное частичное перекрытие распределений по энергиям для Р-электронов из обоих источников. С этой целью распределение для мощных импульсов частично "отрезается" снизу - со стороны импульсов меньшей амплитуды. А регистрация слабых импульсов ограничивается "сверху" - не проходит часть наиболее "высоких" импульсов этой категории. В результате счет числа импульсов обеих категорий несколько занижается, но они оказываются разведенными в разные каналы. Поправочные коэффициенты на такое занижение прибор вносит автоматически, просчитав предварительно (при установленных порогах) эталонные образцы каждого из двух видов используемой радиоактивности. Результаты печатаются на ленте в отдельных столбцах.
В автоматический прибор можно с помощью многозвенной цепи металлических гнезд устанавливать до двух сотен нумерованных флаконов, которые просчитываются последовательно без участия оператора (например, ночью).
На рис. 1 изображена принципиальная электрическая схема 2-х канального счетчика излучений. Обозначения: 1 - флакон с препаратом, 2 - ФЭУ, 3 - схема совпадений, 4 - усилитель напряжения, 5 - нижние пороги, 6 - верхние пороги, 7 - счетчики числа импульсов для каналов А и В.
Счет радиоактивности на фильтрах
Если синтез белка или нуклеиновой кислоты ведут в полной ферментативной системе in vitro (в пробирке) с использованием радиоактивно меченых низкомолекулярных предшественников, то оценить включение радиоактивности в биополимер можно с использованием счета радиоактивности конечного продукта на фильтре. Для задержания белков или нуклеиновых кислот после осаждения их из реакционной смеси трихлоруксусной кислотой (ТХУ) или этанолом можно использовать фильтры из толстой фильтровальной бумаги или стекловолокна с размером пор 0,45-1,2 ц. Второй вариант предполагает использование имеющихся в продаже мембранных фильтров из нитроцеллюлозы (без осаждения). В этом случае задержание продукта реакции на фильтре обусловлено его сорбцией. Нитроцеллюлоза прочно сорбирует щелочные белки, рибосомы и однонитевые (денатурированные) молекулы ДНК. Следует отметить, что в случае использования бумажных или стекловолокнистых фильтров часть радиоактивного продукта проникает в глубь фильтра, а на мембранном - весь он тонкой пленкой распределяется по поверхности. С точки зрения надежного контакта со сцинтиллятором второй вариант предпочтительнее. Но мембранные фильтры намного дороже бумажных или стекловолокнистых.
Для данной цели удобны фильтры диаметром 24 мм, что позволяет легко вносить их во флаконы сцинтилляционного счетчика. Фильтрование осуществляют с помощью простого устройства, изображенного на рис.2.
В колбу Бунзена (1) вставляют на резиновой пробке кольцевую подложку для фильтра (2) из нержавеющей стали в виде решетки с кольцевым шлифованным фланцем. На нее кладут фильтр (3), а на фильтр ставят резервуар (4), выточенный из такой же стали и тоже со шлифованным фланцем. Фланцы сжимают пружинными зажимами (не показаны). Такая легко разборная конструкция удобна для манипуляций с фильтром.
В резервуар заливают реакционную смесь со взвешенным в ней осадком исследуемого продукта (в первом варианте) или без осадка (во втором варианте) и при небольшом разрежении отсасывают жидкость. Радиоактивные предшественники вымывают 5-6 раз сменяя в резервуаре промывную жидкость, не способную растворить осадок. (Например, ту же, в которой велось осаждение полимера)
Если фильтров много, то, пронумеровав их предварительно по краю карандашом, можно промывку вести "в объеме", большими партиями, сменяя промывную жидкость каждые 15 минут и периодически встряхивая ее. Последние промывки в любом случае ведут этанолом, затем эфиром для полного удаления воды во время последующей сушки фильтров. Это особенно важно для "объемных": бумажных и стекловолокнистых фильтров, где вода должна быть полностью удалена из внутренних пор, так как просчет радиоактивности осадка на фильтре ведут во флаконе с чистым толуоловым сцинтиллятором. Остатки воды в порах могут преградить сцинтиллятору доступ к радиоактивному веществу. Хорошо высушенный фильтр в толуоловом сцинтилляторе выглядит однородно полупрозрачным. Сушку ведут на воздухе при комнатной температуре 15-20 минут (до исчезновения запаха эфира).
Положение "объемного" фильтра во флаконе, - лежа на дне или стоя на ребре, - не играет существенной роли. Вспышки света при испускании (3-электронов все равно "засвечивают" всю жидкость во флаконе и будут замечены обоими ФЭУ. Впрочем, мембранный фильтр, все-таки, лучше положить на дно пленкой вещества вверх.
В случае малых объемов инкубационной смеси даже в первом варианте использования фильтров не обязательно проводить реакцию и осаждение полимера в объеме для последующего сбора осадка фильтрованием. До 50 мкл реакционной смеси можно просто нанести на бумажный фильтр и дать жидкости впитаться. Эту операцию можно провести за один прием для нескольких десятков пронумерованных фильтров, ряд за рядом наколотых булавками на слой резины, так чтобы они ее не касались. Затем резину с фильтрами помещают во влажную камеру, термостатированную при температуре ферментативной реакции. По ее окончании фильтры вместе с булавками снимают и помещают в большой стакан, заполненный 5%-ным раствором ТХУ или этанолом. Осаждение полимера будет происходить внутри фильтров. (С булавок фильтры снимать не следует, так как булавки предохраняют их от слипания) Там же, в стакане производят и все промывки. Затем фильтры снова накалывают на резину, сушат и помещают во флаконы со сцинтиллятором в порядке их номеров.
Разумеется, при использовании фильтров эффективность счета снижается по сравнению с просчетом препарата, растворенного в сцинтилляторе. Некоторая часть энергии (3-электронов теряется на соударения с материалом осадка и пространственной сеткой фильтра. Однако Р-электрон, потерявший часть энергии, вовсе не обязательно уже неспособен вызвать световую вспышку в сцинтилляторе. А для счета важно только число импульсов в минуту, а не их амплитуда (за исключением счета двойной метки). Тем не менее, следует контролировать тормозящие факторы - толщину и плотность осадка, а также и самого фильтра, с тем, чтобы по возможности уменьшить число импульсов, оказавшихся не просчитанными из-за слишком большой потери энергии по дороге к сцинтиллятору.
Введение радиоактивной метки в биологические препараты
a) In viuo.
Проще всего предоставить непростую, а иногда и небезопасную операцию введения метки самой природе. Для этого в питательную среду вносят радиоактивно меченый предшественник синтеза интересующего нас вещества в организме. Проще всего это сделать для бактерий. Меченый по тимидин за 1 час легко включается в ее ДНК до уровня, составляющего около 10% внесенной в среду радиоактивности. Точно так же метят ДНК в животных клетках, растущих в культуре ткани.
Импульсную метку в иРНК бактерий осуществляют путем введения в питательную среду С-урацила или того же Р-ортофосфата - после исчерпания или отмывки нерадиоактивного фосфора. Ввиду быстроты протекания процессов метаболизма у бактерий продолжительность такого импульса должна быть небольшой (10-30 сек.). После чего жизнедеятельность бактерий надо немедленно прекратить, например, вылить их суспензию на мелко раздробленный лед, содержащий азид натрия.
Метку в бактериальные белки, как и в белки высших организмов в культуре клеток, удобнее всего вносить с помощью меченого по С или S метионина. Напомню, что метионин является незаменимой аминокислотой (т.е. не синтезируется в самом организме) для клеток всех высших животных и некоторых бактерий. Кроме того, с него начинается синтез любого белка, что позволяет следить за началом этого процесса.
Введение метки через диету животных практически не используется, так как радиоактивные изотопы по путям метаболизма включаются во многие биологические молекулы. Кроме того разбавление радиоактивной метки происходит за счет собственных запасов организма, например, незаменимых аминокислот, полученных в результате катаболизма (расщепления) собственных белков. Все это требует большого расхода дорогостоящих радиоактивных препаратов и связано с повышенной степенью радиационной опасности.
Здесь уместно заметить, что радиоактивная метка вводится, точнее сказать, создается в аминокислотах, нуклеотидах и других биологических значимых молекулах путем специального облучения в атомных реакторах. Каталоги специализированных зарубежных фирм содержат многие сотни наименований радиоактивно меченых молекул. Чего, к сожалению, нельзя сказать об отечественной продукции. б) In vitro.
Введение радиоактивной метки в уже очищенные белки или нуклеиновые кислоты можно производить и в лабораторных условиях с помощью химических реакций замещения или присоединения радиоактивных атомов, а иногда и простых радиоактивно меченых молекул. Эти реакции достаточно сложны и рассматривать их здесь не имеет смысла. Чаще введение метки осуществляется в процессе идущих invitro ферментативных реакций синтеза биополимеров с использованием радиоактивно меченых предшественников (Р-АТФ, аминокислот, нуклеозидтрифосфатов и проч.) Некоторые из ферментов присоединяют только одно меченое звено на конец цепи соответствующего полимера.
Другие ферменты, ведущие в пробирке комплементарный синтез биополимеров (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, рибосомальные комплексы) при наличии радиоактивно меченых мономерных предшественников (рибо- и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, аминоацил-тРНК) могут включать радиоактивную метку во все или некоторые звенья полимерных цепей, придавая им очень высокую степень радиоактивности.
В заключение следует отметить, что по причинам безопасности и удобства детектирования результатов биосинтеза в последние годы возникла тенденция к замене радиоактивной метки на флюоресцентную, что мы уже наблюдали на примере эволюции метода секвенирования ДНК.
Литература
1. Авдонин П.В., Ткачук В. А, Рецепторы и внутриклеточный кальций. 1994. - Наука, Москва. - С.29-42.
2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементы человека, Медицина. М. - 1991.
3. Анестиади В.Х., Нагорнев В.А. О пато- и морфогенезе атеросклероза. Кишинев, Медицина. - 1985. - С.92.
4. Антонов В.Ф. Липиды и ионная проницаемость мембран. - М.: Медицина, 1982.
5. Аронов Д.М., Бубнова Н.Р., Перова Н.В. и др. Влияние ловастатина на динамику липидов и аполипротеидов сыворотки крови после максимальной физической нагрузки в период пищевой липемии у больных ИБС // Кардиология, - 1995. - Т.35. - N 31. - С.38-39.
6. Атаджанов М.А., Баширова Н.С., Усманходжаева А.И. Спектр фосфолипидов в органах-мишенях при хроническом стрессе // Патологич. физиология и эксперим. терапия. - 1995, - N 3: - С.46-48.
АВТОРАДИОГРАФИЯ (ауторадиография ) - способ регистрации альфа- и бета-излучений, основанный на фотохимическом действии ионизирующих излучений. Для обнаружения радиоактивных изотопов фотографическая эмульсия приводится в соприкосновение с исследуемым материалом, в результате чего альфа- и бета-частицы вызывают почернение фотоэмульсии в виде линий (треков) по ходу пробега частицы. Альфа-частицы дают прямые широкие треки, бета-частицы - узкие неравномерные зигзагообразные полоски.
Авторадиографию в биологии впервые применил Е. С. Лондон (1904) для обнаружения радия в тканях животных. В дальнейшем метод использовали для изучения накопления, распределения и выведения малых количеств радиоактивных изотопов в разных органах и тканях организма.
В практике принято различать макроавторадиографию и микроавторадиографию. С помощью макроавторадиографии изучают распределение радиоактивных изотопов во всем организме или в отдельных его органах и тканях (напр., P 32 - в злокачественных новообразованиях).
Авторадиограммы получают со слизистой оболочки желудка, пищевода пли прямой кишки путем введения в эти органы тонкостенных резиновых баллонов, покрытых эмульсией, чувствительной к действию бета-частиц (см. Бета-диагностика). Наличие или отсутствие на авторадиограммах признаков локальной адсорбции изотопа P 32 дает цепные дополнительные сведения для дифференцирования воспалительных изменений и злокачественных опухолей пищевода, желудка и прямой кишки.
Более широкое применение получила микроавторадиография, позволяющая при обычной или электронной микроскопии (см.) выявить локализацию радиоактивных изотопов в гистологических или цитологических препаратах. Анализ распределения радиоактивных изотопов в гистологическом срезе ткани производится на основании измерения оптической плотности почернения фотографического слоя (контрастная Авторадиография) или путем подсчета под микроскопом числа следов (треков) альфа- и бета-частиц (следовая Авторадиография).
Гистоавторадиография , являющаяся одним из видов микроавторадиографии, позволяет визуально оценивать различную степень интенсивности биохимических процессов в клетках. Она дает возможность наблюдать динамику процессов, происходящих в ядре и цитоплазме, дифференцированно анализировать каждый из этих процессов, их взаимоотношения, стадийность, различную степень выраженности в разных отделах клетки.
При гистоавторадиографии в организм вводят естественные компоненты биохимических процессов, предварительно пометив их радиоактивными изотопами, что дает возможность наблюдать за течением этих процессов в ядре, мембранах и различных цитоплазматических структурах клетки путем фотографической регистрации излучения радиоактивных изотопов. Особенность этой методики состоит в совмещении возможностей качественного анализа, количественного учета и изучения пространственного распределения в ткани радиоактивных веществ.
Принцип химической реакции при гистоавторадиографии сводится к восстановлению бромистого серебра фоточувствительной эмульсии в зерна металлического серебра под воздействием ионизирующего излучения. Эти зерна образуются по ходу движения элементарных частиц в эмульсии и становятся заметными после проявления эмульсии, покрывающей срез пли мазок. Затем срез или мазок красят обычным способом (применяя любую гистологическую окраску или гистохимическую реакцию) вместе с проявленной пленкой или эмульсией. Мягкое бета-излучение при соприкосновении среза с мелкозернистой ядерной эмульсией дает возможность изготовления радиоавтографа.
При помощи гистоавторадиографии можно изучать различные обменные процессы в клетках и их структурах в физиологических и патологических условиях, исследовать обмен нуклеопротеидов, синтез белка, гормонов и ферментов, наблюдать формирование клеточных и внутриклеточных структур, изучать закономерности внутриклеточных биологических ритмов, регенерацию, воспаление, опухолевый рост. Большое значение гистоавторадиография имеет для изучения динамики митотического цикла, его особенностей в клетках разных органов при различных условиях.
Необходимым условием успешного использования этой методики является ясное представление об особенностях изучаемых явлений и правильный подбор соответствующих радиоактивных изотопов. Так, например, Н 3 -тимидин, участвуя в синтезе ДНК, являясь ее предшественником, позволяет радиоавтографически проследить ДНК-синтетические процессы.
После введения Н 3 -тимидина метку воспринимают только клетки, синтезирующие ДНК. Процент меченых клеток в каждом типе клеток сразу после введения радиоактивного изотопа соответствует отношению времени синтеза ДНК (S) к генерационному времени (длине всего клеточного цикла -tg) данного клеточного типа. Чем выше процент метки в популяции, тем большую часть генерационного времени составляет синтетический период. Ряд возможностей открывает анализ числа гранул радиоактивного вещества в клетке, поскольку количество гранул соответствует количеству синтезированной ДНК.
Гистоавторадиография и электронная Авторадиография, дающие возможность коррелировать метаболическую активность с морфологией отдельных клеток и изучать субклеточную локализацию инкорпорированного радиоактивного изотопа, в сочетании с современными способами математического анализа представляют собой перспективные методы исследования.
Микроавторадиография в вирусологии нашла широкое применение для изучения начальных этапов взаимодействия вирусов и клеток (адсорбция, проникновение вирусов В клетки и т. д.) и процессов синтеза вирусных компонентов. В первом случае используется меченый вирус, который получают главным образом в результате инфицирования вирусом культуры ткани в присутствии меченых предшественников - нуклеотидов или аминокислот. В этих условиях вновь образующиеся дочерние вирионы содержат в своем составе радиоактивный изотоп. Используя микроавторадиографию, можно проследить судьбу этого изотопа, а отсюда и вируса в процессе его взаимодействия с клеткой. Применение этой методики для определения синтеза вирусных компонентов - нуклеиновых кислот и белков - заключается в том, что в различные сроки после инфицирования культуры ткани вирусами в культуральную среду вносят меченые предшественники указанных компонентов (наиболее часто употребляют: Н 3 -тимидин для изучения синтеза ДНК, Н 3 -уридин - для РНК и Н 3 -лейцин или Н 3 -валин - для белка).
После определенного периода инкубации клетки культуры тщательно отмывают от не внедрившихся в них молекул предшественника, фиксируют, наносят топкий слой ядерной эмульсии (типа Р, М или П), выдерживают в темноте (время экспозиции колеблется В зависимости от дозы и типа применяемого изотопа) и затем проявляют.
При использовании микроавторадиографии для определения синтеза вирусных компонентов можно получить сведения не только о локализации изучаемого процесса (при сочетании с гистологическим окрашиванием клеток), но и о его интенсивности (количественная Авторадиография), подсчитывая суммарную площадь клеток и их компонентов и число проявленных зерен серебра в определенном количестве клеток. Существует прямая зависимость между количеством зерен и интенсивностью процесса синтеза.
При Авторадиографии в вирусологии используют органические соединения, содержащие следующие радиоактивные изотопы: C 14 , P 32 , S 35 и H 3 . Наиболее широкое применение находят соединения, содержащие тритий. Используя предшественники, в состав которых входят изотопы, обладающие различными энергиями распада, можно одновременно метить нуклеиновые кислоты (напр., C 14) и белки (напр., Н 3) вирионов. В этом случае названные компоненты можно различить по разной величине зерен (более крупные характерны для С 14 , мелкие для H 3). Одновременное применение метода флуоресцирующих антител позволяет определить в одних и тех же препаратах появление специфических вирусных белков.
Библиография: Абелев Г. И. и Бакиров Р. Д. Иммуноавторадиография, в кн.: Иммунохимический анализ, под ред. Л. А. Зильбера, с. 271, М., 1968, библиогр.; Бережнов И. П. К методике прижизненной авторадиографии при раке желудка, в кн.: Вопр. клин, и эксперим. онкол., под ред. А. И. Саенко, т. 3, с. 89, Фрунзе, 1967: Богомолов К. С. и др Авторадиографическая методика в электронномикроскопических исследованиях, Лаборат. дело, № 6, с. 359, 1971; Бойд Д. А. Авторадиография в биологии и медицине, пер. с англ.. М., 1957, библиогр.; Грачева Н. Д. и др. Пособие по гистоавторадиографии, Л., 1960, библиогр.; Гущин Б. В. и Клименко С. М. Элсктронномикроскопическая авторадиография, Вопр. вирусол., № 4, с. 387, 1965, библиогр.; Иванов И. И. и др. Радиоактивные изотопы в медицине и биологии, с. 136, М., 1955; Крымский Л. Д. и Боцманов К. В. Авторадиография как метод современной функциональной морфологии, Арх. патол., т. 33, № 1, с. 74, 1971, библиогр.; Петерсон О. П. и Березина О. Н. Методы применения изотопов в вирусологических исследованиях, Руководство но лаборат. диагностике вирусных и риккетсиозных болезней, под ред. П. Ф. Здродовского и М. и. Соколова, с. 178, М., 1965; Роджерс Э. Авторадиография, пер. с англ., М., 1972, библиогр.; Autoradiographie, hrsg. v. Н. Zimmermann u. J. Fautrez, Jena, 1968, Bibliogr.; Caro L. Progres in high-resolution autoradiography, Progr Biophys. molec. Biol., v. 16, p. 173, 196C bibliogr.; Kemp C. L. Electron microscope autoradiographic, studies of HSa metabolism in Trillium erectum microspores, Chromosoma (Berl.), Bd 19, S. 137. 1966, Bibliogr.; SalpeterM. M. a_ Вaсhinann L. Assessment of technical steps in electron microscopic autoradiography, в кн.: The use radioautography in invest, protein synthesis, ed. by C. P. Leblond а. К. B. Warren, v. 4, p. °3 N. Y.- L., 1965, bibliogr.
А, И. Ишмухаметов; Л. Д. Крымский (гист.), И. Г. Баландин (вир.).
1.1. Объекты исследования и способы применения авторадиографических методов в геохимии.
1.4. Детекторы излучения, используемые в авторадиографии.
Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ.
3.1. Выбор радиоизотопа и расчет его количества.
3.2. Приготовление препаратов, проведение эксперимента.
3.3. Выбор оптимальных размеров препаратов.
4.1. Экспериментальные исследования с использованием метода радиоактивных индикаторов с авторадиографическим окончанием.
4.1.1. Распределение и механизм вхождения Ir в гидротермально синтезированные сульфиды Fe, Се, ZnuPb.
4.1.2. Экспериментальное исследование перераспределения золота в процессе ударно-волновой нагрузки пирит-кварцевой смеси (с использованием
4.2.2. Изучение пространственного распределения золота в джаспероидах Юзикского золоторудного месторождения (Кузнецкий Алатау).
4.2.3. Применение комплекса методов на основе (пф)-, (n,j)~ авторадиографии для изучения распределения элементов в донных осадках озер Байкал (Академический хребет) и Иссык-Куль.
Рекомендованный список диссертаций
2004 год, кандидат физико-математических наук Андриянов, Алексей Юрьевич
Распределение и механизмы концентрации благородных металлов и микропримесей в железомарганцевых рудах гайота Ламонт: Тихий океан 2009 год, кандидат геолого-минералогических наук Белянин, Дмитрий Константинович
Цифровая гамма-активационная авторадиография для анализа в условиях неравномерного поля тормозного излучения микротрона 2012 год, кандидат физико-математических наук Гроздов, Дмитрий Сергеевич
Авторадиография с использованием активации фотонами и нейтронами для исследования распределения благородных металлов в образцах горных пород 2007 год, кандидат физико-математических наук Вин Мьо Тхун
Золотоконцентрирующие системы офиолитовых поясов: На примере Саяно-Байкало-Муйского пояса 2004 год, доктор геолого-минералогических наук Жмодик, Сергей Михайлович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение авторадиографического метода в геохимических исследованиях»
Авторадиография - разновидность ядерно-физических методов исследования распределения химических элементов в материалах, в основу которого положена регистрация радиоактивного излучения с помощью детектора, в качестве которого используются твердотельные трековые детекторы или ядерные фотоэмульсии. В зависимости от вида регистрируемых частиц выделяется а-, Р-, f-, и у-авторадиография. Радиоактивный изотоп вводят в исследуемый образец (систему) либо переводят стабильный элемент в радиоактивное состояние путем активации (нейтронной, ионной и др.). Достаточно детально теория и техника авторадиографии описана в монографиях Б.И. Брука (1966), Э. Роджерса (1972), Г.И. Флерова, И.Г. Берзиной (1979), Ю.Ф. Бабиковой и др. (1985).
Авторадиография как метод был разработан и нашел широкое распространение при исследовании закономерностей распределения естественных радиоактивных элементов в горных породах и рудах (Баранов и Кречмер, 1935; Igoda, 1949). И. Жолио-Кюри изучала возможность применения эмульсий ядерного типа для изучения радиоактивности горных пород. Впервые авторадиография использовалась для изучения локализации Ra и U в гранитах и осадочных породах. В последующем метод совершенствовался и достиг в настоящее время высокой разрешающей способности и чувствительности благодаря применению специальных твердотельных трековых детекторов, эмульсий и оптической электронной микроскопии.
После освоения способов получения искусственных радиоизотопов авторадиографический метод нашел широкое распространение в таких областях науки и техники как биология, медицина, металлургия, электроника и др. В геологических исследованиях основное внимание было сосредоточено на авторадиографии естественных радиоэлементов, и только в последние годы стал развиваться метод радиоизотопных индикаторов или "меченых атомов" в сочетании с авторадиографическим способом детектирования (Mysen, 1976; Mysen et al., 1976; Миронов и др., 1981), особенно при экспериментальном моделировании процессов и механизмов переноса и концентрирования элементов. Основные достижения в области биологических наук были получены благодаря применению метода «меченых атомов» с авторадиографическим окончанием.
В настоящее время в геологии (главным образом, в геохимии) существует несколько направлений, связанных с разработкой и применением авторадиографического метода: 1 - изучение распределения и форм нахождения естественных радионуклидов (Ra, U, Th, Pu); 2 - выявление пространственного распределения и форм нахождения нерадиоактивных элементов на основе перевода их в радионуклиды, получаемых при облучении в реакторах или на ускорителях препаратов горных пород; 3 - применение искусственных радиоизотопов, введенных в систему при моделировании геологических процессов, так называемый, метод радиоизотопных индикаторов или «меченых атомов». Перечисленные методы авторадиографии будут рассмотрены в данной работе.
Актуальность работы Классические, широко используемые в настоящее время методы элементного анализа обычно позволяют определять средние значения концентраций элементов в объекте. К этим методам относятся такие классические методы как химический, люминесцентный, спектральный, масс-спектрометрический, рентгено-радиометрический, атомно-адсорбционный, нейтронно-активационный и многие другие. Однако перечисленные методы не всегда удовлетворяют постоянно растущим и разнообразным требованиям, предъявляемым к аналитическим исследованиям. В последнее время проявляется повышенный интерес к выявлению процессов, связанных с поведением микроколичеств различных химических элементов, т.е. к выявлению поведения ничтожно малых количеств вещества в более сложной матрице исследуемого объекта.
Для решения актуальных проблем в различных областях геологии, геохимии, физики, химии, медицины, биологии и других кроме данных о среднем содержании анализируемых элементов необходимо располагать сведениями об их пространственном распределении и локальной концентрации (Flitsiyan, 1997). Такие сведения важно иметь, например, при анализе объектов на элементы, содержащиеся в весьма малых количествах, но существенно влияющие на физические, физико-химические и механические свойства изучаемого объекта.
В геологии использование локальных методов исследования необходимо для изучения пространственного распределения примесных элементов в тонко вкрапленных рудах и горных породах, определения состава мельчайших минеральных включений и установления геохимических закономерностей распределения элементов-примесей в минералах. В геохимии использование таких методов необходимо для изучения распределения элементов, находящихся в дисперсном и ультрадисперсном (нанометровом) или изоморфном состоянии. В качестве примера можно привести проблему так называемого «невидимого» золота, которое не удается обнаружить многими современными методами анализа.
До последнего времени в технологических и научных исследованиях отсутствовал метод выявления пространственного распределения золота в рудах. Имеется в виду метод, который бы позволял визуализировать нахождение золота разной степени дисперсности на поверхности рудного образца площадью до десятков см2. При использовании минераграфического метода всегда имеется вероятность пропуска в срезе рудного образца золотин прежде всего микронных размеров и значительная сложность восстановления распределения золота по всей плоскости среза рудного тела. Как указывал И.Н. Масленицкий (1944), "минераграфический метод имеет один существенный недостаток - случайность констатированных включений, вследствие физической невозможности просмотра надлежащего весьма большого числа шлифов. Поэтому минерограф может впасть в ошибку, приписывая найденной случайной форме общее распространение".
В настоящее время активно развиваются методы локального анализа, такие как микрозондовой анализ, ионный зонд, сканирующая электронная микроскопия, MS-ICP-LA (лазерная абляция). Однако их применение имеет существенное ограничение, которое заключается в практической невозможности изучать значительные площади объекта. Чаще всего сканирующая площадь ограничивается микронами, в лучшем случае -первыми мм2.
Метод авторадиографии позволяет изучать формы распределения элементов в исследуемых объектах, определять наличие элементов в ничтожно малых количествах и, к тому же, обладает рядом преимуществ перед другими методами: простота измерений, наглядность результатов, возможность исследования низкорадиоактивных образцов за счет интегральной регистрации событий, большие площади исследований и возможность работать с различными концентрациями элементов и, самое главное, метод позволяет устанавливать локальный (пространственный) характер распределения радиоизотопов в различных геологических объектах. Все это говорит об актуальности и своевременности исследований по разработке новых подходов по использованию метода авторадиографии для изучения микронеоднородностей в различных объектах и о важности практического использования этих методик (Fleisher, 1997).
Метод авторадиографии обладает уникальным сочетанием, которое заключается в возможности измерения очень низких концентраций элементов (низким пределом обнаружения) на больших площадях исследуемого объекта (п-см2).
Основная цель работы заключается в разработке методических подходов и их применении в геохимических исследованиях для комплексного изучения пространственного распределения и форм нахождения элементов в осадках, породах и рудах на основе метода авторадиографии.
Задачами исследований являются: 1. Разработка методики, позволяющей применить комплекс авторадиографических методов (п,Р) и (n,f) для изучения пространственного распределения урана, золота, фосфора и других элементов, в осадках, горных породах и рудах.
2. Разработка подхода, позволяющего использовать данные авторадиографии для последующего комплексного изучения методами локального анализа (сканирующая электронная микроскопия, микрозонд).
3. Разработка методов цифровой обработки для анализа авторадиограмм.
4. Применение комплекса методов авторадиографии и цифровой обработки данных авторадиографического анализа в минералого-геохимических исследованиях природных объектов на примере донных осадков озера Байкал и месторождений золота с тонкодисперсным золотом, а также в экспериментальных моделях.
Научная новизна и личный вклад Разработана методика интерпретации авторадиографических данных методом цифровой обработки полученных авторадиограмм. Используя авторадиографический метод, исследованы образцы с различных месторождений, установлены элементы, для анализа которых применим метод авторадиографии, отработана методика выявления пространственного распределения в исследуемых образцах отдельных элементов.
Автором впервые применена цифровая обработка p-авторадиограмм с использованием современных компьютерных технологий и специализированного программного обеспечения. Применение цифровой обработки авторадиограмм позволило проанализировать результаты серии экспериментальных работ с использованием метода радиоизотопных индикаторов, в частности, показать пространственное распределение и рассмотреть механизмы вхождения иридия в сульфиды Fe, Се, Zn и РЬ, полученные в результате гидротермального синтеза.
С использованием метода активационной Р-авторадиографии выявлено пространственное распределение и минералы-концентраторы золота в рудах нетрадиционных типов месторождений Каменное (Северное Забайкалье) и Юзикское (Кузнецкий Алатау) с ультрадисперсной формой нахождения золота.
Байкал, впервые были обнаружены слои аутогенных урансодержащих фосфатов, а также появилась возможность проводить количественное определение урана в колонке осадков с шагом около 10 микрон. Такой подход может быть использован для проведения короткопериодных палеоклиматических реконструкций и изучения перераспределения элементов в процессе диагенеза осадков.
Личный вклад автора также заключался в цифровой обработке полученных авторадиограмм, составлении рядов авторадиограмм различных экспозиций, анализ полученных изображений с помощью специализированного программного обеспечения, анализа авторадиограмм и функций распределения элементов по данным авторадиографии, интерпретация полученных данных.
ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Применение методов цифровой обработки авторадиограмм позволяет выделять «полезный сигнал» изображение, отражающее пространственное распределение интересующего элемента в срезе горной породы или руды, а также проводить количественный анализ.
2. Использование методов цифровой обработки авторадиограмм, полученных при экспериментальном моделировании геологических процессов с использованием метода радиоизотопных индикаторов, позволяет оценивать механизмы и масштабы перераспределения элементов.
3. Комплексное применение методов нейтронно-осколочной (n,f) и бета-авторадиографии (п,р) при изучении современных осадков (на примере осадков озер Байкал и Иссык-Куль) позволяет выявлять на больших площадях локальные минералого-геохимические особенности донных отложений и дает возможность использования полученных данных для палеоклиматических реконструкций.
Практическая значимость работы По результатам проведенных исследований установлено, что метод нейтронно-активационной авторадиографии можно применять для установления форм нахождения различных элементов в осадках, горных породах и рудах в комплексе с современными локальными методами анализа (микрозонд, электронная микроскопия).
Показано, что авторадиографическое изучение может быть с успехом использовано для выявления условий концентрирования золота и форм его нахождения, что способствует выявлению условий рудообразования и необходимо как для прогнозной оценки месторождений, так и для разработки технологических схем обогащения и извлечения металла. Метод позволяет выявлять «невидимое» золото, в то время как другими методами анализа не удается установить формы его нахождения.
Апробация работы Результаты, полученные в процессе выполнения работы, докладывались на Ежегодном семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2001); на 9-м Международном платиновом симпозиуме (Биллингс, штат Монтана, США, 2002); Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (Иркутск, 2002); Первой Сибирской Международной Конференции молодых ученых по Наукам о Земле (Новосибирск, 2002); 21-ой Международной конференции по использованию ядерных треков в твердотельных материалах (Нью Дели, Индия, 2002); Международной Конференции по использованию синхротронного излучения "СИ-2002" (Новосибирск, 2002); Объединенном собрании Европейского Геофизического Сообщества (EGS), Американского Геофизического Союза (AGU) и Европейского союза Геонаук (EUG) (Ницца, Франция, 2003); Конференции по шоковому сжатию конденсированного вещества (Портленд, США, 2003); IAGOD конференции (Владивосток, 2003); Плаксинских чтениях-2004 (Иркутск, 2004); Третьем Всероссийском симпозиуме с Международным участием (Улан-Удэ, 2004); Третьем Всероссийском Симпозиуме с Международным участием «Золото Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 2004); 11-ом Международном Симпозиуме по взаимодействию вода-порода (Саратога Спрингс, штат Нью-Йорк, США, 2004); 22-ой Международной конференции по использованию ядерных треков в твердотельных материалах (Барселона, Испания, 2004).
Результаты, представленные в диссертации, получены при выполнении заданий НИР на 2001-2003; 2004-2006 гг.; при поддержке РФФИ: гранты № 03-05-64563, 03-05-65162, 05-05-65226; а также ведущей научной школы (НШ-03-01) и Президиума СО РАН (ИП: 6.4.1., 65, 121, 161, 170).
Структура и объем работы Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, включающих 9 таблиц, 46 рисунков, и заключения. Список литературы содержит 117 наименований работ.
Похожие диссертационные работы по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК
1984 год, кандидат технических наук Ле Хань Фон, 0
Золотое оруденение в карбонатных отложениях юго-восточной части Восточного Саяна 2006 год, кандидат геолого-минералогических наук Айриянц, Евгения Владимировна
Паровые зоны в гидротермальных системах: Геохимические и динамические аспекты формирования 1998 год, доктор геолого-минералогических наук Жатнуев, Николай Сергеевич
Тонкодисперсное ("невидимое") золото в сульфидах: экспериментальное исследование механизмов формирования 2006 год, кандидат геолого-минералогических наук Бугаева, Наталья Геннадьевна
Факторы рудолокализации и критерии прогноза золоторудных месторождений в черносланцевых толщах: На прим. Вост. Казахстана 1998 год, доктор геолого-минералогических наук Масленников, Валерий Васильевич
Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Верховцева, Наталья Валерьевна
Выводы по всей главе. По результатам проведенных экспериментов по гидротермальному синтезу иридийсодержащих сульфидов установлено, что метод нейтронно-активационной авторадиографии можно применять для установления форм нахождения различных элементов в осадках, горных породах и рудах в комплексе с современными локальными методами анализа (микрозонд, электронная микроскопия).
По результатам проведенных исследований установлено, что авторадиографическое изучение может быть с успехом использовано для выявления форм нахождения золота, данные о которых необходимы для технологических схем обогащения и извлечения. Такая работа была проведена для руд с рассеянной формой нахождения Аи месторождения Каменное (Северное Забайкалье) и Юзик (Кузнецкий Алатау).
Применение методов авторадиографии при исследовании распределения элементов в донных отложениях озера Байкал сделали возможным выявлять короткопериодические колебания, которые могут быть использованы в палеоклиматических реконструкциях. Совместное использование авторадиографии с данными, полученными другими методами (сканирующая электронная микроскопия, электронный микроскоп) позволяют устанавливать аномальные концентрации элементов в осадках.
Полученные результаты при анализе данных эксперимента по ударно-волновой нагрузке Au-содержащей пирит-кварцевой смеси позволяют объяснить геохимические аномалии золота в импактных структурах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
До настоящего времени данные авторадиографии оценивались либо визуально, либо фотометрированием отдельных точек и профилей на авторадиограммах. В данной работе впервые использованы данные цифровой обработки изображений (авторадиограмм) для выделения из изображения создаваемого несколькими радионуклидами, изображение, сформированное одним радиоизотопом. Для этого были применены оригинальные подходы, основанные на получении серии авторадиограмм в различные периоды времени после облучения препарата. Дальнейшая обработка авторадиограмм может осуществляться либо методом вычитания изображений (авторадиограмм) с введением поправки на количество распавшихся радионуклидов, либо методом построения кривых изменения плотности почернения ядерной эмульсии авторадиограмм и их корреляции кривыми радиоактивного распада радиоактивных изотопов. Предварительно состав и соотношения радионуклидов в препарате определяются методом гамма-спектрометрии. Уже на этом этапе полученные данные обработки авторадиограмм могут быть с успехом использованы для комплексного изучения препарата горной породы, руды или осадка электронно-микроскопическим и микрозондовым методами. Для количественной оценки данных авторадиографии был апробирован оригинальный метод внутреннего стандарта - когда для построения калибровочной кривой использовались данные микрозондового анализа либо метод внешнего эталона. В качестве эталонов использовались природные стекла (обсидиан и MORB) с известным равномерным распределением элемента в объеме эталона. Цифровая обработка авторадиограмм позволила получить новые данные о распределении иридия и золота в экспериментах по гидротермальному синтезу иридийсодержащих сульфидов Fe, Си, Pb, Zn, а также в результатах стрессовой высокобарической и температурной нагрузки на золотосодержащую пирит-кварцевую смесь. Новые данные были также получены при исследовании распределения золота в сульфидно-карбонатных и карбонатных рудах месторождений Каменное (Муйский район, Бурятия) и
Юзик (Кузнецкий Алатау), относимого к типу «невидимого» (invisible) и упорного золота.
Не менее интересные результаты, несомненно, требующие продолжения исследований, были получены при изучении донных отложений озера Байкал. Впервые было использовано комплексирование методов бета-авторадиографии (для выявления пространственного распределения фосфора), нейтронно-осколочной радиографии (для урана), сканирующей электронной микроскопии и микрозондового анализа. В результате выявлены формы нахождения фосфора и урана в байкальских осадках Академического хребта и слои с аномально высокими концентрациями этих элементов.
В результате проведенных работ установлено, что метод авторадиографии может быть успешно применен для решения различных задач геохимии: для изучения поведения элементов в различных геологических процессах и в экспериментальных исследованиях, моделирующих механизмы перераспределения и концентрирования элементов. Данные авторадиографии могут быть с успехом использованы для установления форм нахождения элементов в различных породах, рудах и осадках, а также для визуализации распределения элементов, находящих в микро- и нано-размерном состоянии.
Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Верховцева, Наталья Валерьевна, 2006 год
1. Алексеев А.С., Бадюков Д.Д., Назаров М.А. Граница мела и палеогена и некоторые события на этом рубеже // Импактные кратеры на рубеже мезозоя и кайнозоя. Л.: Наука, 1990. С. 8-24.
3. Бабикова Ю.Ф., Минаев В.М. Активационная авторадиография. Учебное пособие. Ч. 1. М.: Изд. МИФИ, 1978. - 84 с.
4. Бадьин В.Н. Расчет пробегов тяжелых частиц в сложном веществе // Приборы и техн. Эксперим. 1969. - № 3. - С. 18-25.
5. Баранов В.И., Кречмер С.И. Применение фотопластинок с толстым эмульсионным слоем к изучению распределения радиоактивных элементов в природных объектах // Докл. АН СССР. 1935. Т. 1, N 7/8. С. 543-546.
6. Березина ИГ., Берман И.Б., Гурвич Ю.Ю. Определение концентрации урана и его пространственное распределение в минералах и породах // Атом. Энергия. 1967. Т.23, N 6. С.121-126.
7. Бокштейн С.З., Кишкин С.Т., Мороз Л.М. Исследование строения металлов методом радиоактивных изотопов. М.: Изд-во оборонной промышленности, 1959. - 218 с.
8. Бондаренко П.М. Моделирование тектонических полей напряжений элементарных деформационных структур // Экспериментальная тектоника: методы, результаты, перспективы. М.: Наука, 1989. С.126-162.
10. Волынский И.С. К методике измерения оптических постоянных рудных минералов. Труды ИМГРЭ, 1959, вып. 3.
11. Галимов Э.М., Миронов А.Г., Жмодик С.М. Природа углеродизации высоко углеродизированных пород Восточного Саяна // Геохимия. 2000. - №1. - С.73-77.
12. Девис Дж. Статистика и анализ геологических данных. Изд-во «Мир», Москва, 1977. - 572 с.
13. Дерибас А.А., Добрецов H.JL, Кудинов В.М, Зюзин Н.И. Ударное сжатие порошков Si02 // Докл. АН СССР. 1966. - Т. 168. - № 3. - С. 665-668.
14. Дриц М.Е., Свидерная З.А., Каданер Э.С. Авторадиография в металловедении. М.: Металлургиздат, 1961. С.
15. Жмодик С.М., Золотов Б.Н., Шестель С.Т. Анализ активационных авторадиограмм Аи методом цифровой обработки изображения на ЭВМ // Авторадиографический метод в научных исследованиях. М.: Наука, 1990. С.121-126.
16. Жмодик С.М., Золотов Б.Н., Шестель С.Т. Применение системы «Pericqlor» для интерпретации активационных авторадиограмм руд золота // Геология и геофизика. 1989. - №5. - С.132-136.
17. Жмодик С.М., Теплов С.Н. Использование активационных авторадиограмм при рентгеноспектральном микроанализе тонкодисперсного самородного золота // Тез. докл. XVI Междунар. Симпозиума по авторадиографии. 1988. С.58-59.
18. Жмодик С.М., Шведенков Г.Ю., Верховцева Н.В. Экспериментальное исследование распределения иридия в гидротермально синтезированных сульфидах Fe, Си, Zn, Pb с использованием радионуклида Ir-192 // Тезисы ЕСЭМПГ-2002. М.: ГЕОХИ РАН, 2002.
19. Зуев Л.Б., Баранникова С.А., Зариковская Н.В., Зыков И.Ю. Феноменология волновых процессов локализованного пластического течения // Физика твердого тела 2001. - 43. - № 8. - С. 423-1427.
20. Игода Т. Радиоактивные измерения при помощи ядерных эмульсий //Радиография. -М.: ИЛ, 1952. С. 5-71.
21. Импактиты / Под ред. А.А.Маракушева. М.: Изд-во МГУ, 1981. 240 с.
22. Карпов И.К., Зубков B.C., Бычинский В.А., Артименко М.В. и др. Детонация в мантийных потоках тяжелых углеводородов // Геология и геофизика. 1998. - № 6. - С. 754-763.
23. Комаров А.Н., Сковородин А.В. Исследование содержания и распределения урана в ультраосновных и основных породах методом регистрации треков осколков индуцированного деления урана // Геохимия. 1969. - N 2. - С. 170-176.
24. Комаров А.Н., Сковородкин Н.В., Карапетян С.Г. Определение возраста природных стекол по трекам осколков деления урана // Геохимия. 1972. - № 6. -С.693-698.
25. Кортуков Е.В., Меркулов М.Ф. Электронно-микроскопическая авторадиография: -М.: Энергоиздат, 1982. 152 с.
26. Крайтор С.Н., Кузнецова Т.В. // Метрология нейтронного излучения на реакторах и ускорителях. Т. 1. М., ЦНИИатоминформ, 1974. С. 146-149.
27. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов. М.: Мир, 1969. - 655 с.
28. Летников Ф.А. Образование алмазов в глубинных тектонических зонах // Докл. АН СССР. 1983. - Т. 271. - № 2. - С.433^135.
29. Маракушев А.А., Богатырев О.С., Феногенов А.Д. и др. Импактогенез и вулканизм // Петрология. 1993. - Т. 1. - № 6. - С.571-596.
30. Масайтис В.Л. Масс-концентрационный тренд в импактных стеклах и тектитах // Космохимия и сравнительная планетология. М.: Наука, 1989. С.142-149.
31. Миллер Р.Л., Канн Дж.С. Статистический анализ в геологических науках. -М.: Мир, 1965.-482 с.
33. Миронов А.Г., Жмодик С.М. Осаждение золота на сульфидах по данным авторадиографии радиоизотопа 195Аи // Геохимия. 1980. - № 7. - С.985-991.
34. Миронов А.Г., Иванов В.В., Сапин В.В. Исследование распределения тонкодисперсного золота с помощью авторадиаграфии // Докл. АН СССР. 1981. - Т. 259. - N 5. - С.1220-1224.
35. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. 4-е изд., т.1. М.: Энергоиздат, 1983. 584 с.
36. Назаров М.А. Геохимические свидетельства крупных ударных событий в геологической истории Земли: Дис. доктора геол.-мин. наук. М.:ГЕОХИ, 1995, - 48 с.
37. Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. - Киев: Наукова думка, 1975.-416 с.
38. Нестеренко В.Ф. Возможности ударно-волновых методов получения и компактирования быстрозакаленных материалов // Физика горения и взрыва. 1985. - № 6. - С. 85-98.
39. Овчинников JI.H. Прикладная геохимия М.: Недра, 1990 - 248 с.
40. Петровская Н.В. Самородное золото.- М.: Наука, 1973. 347 с.
41. Радиоизотопные методы исследования в инженерной геологии и гидрогеолгии.- М.: Атомиздат, 1957.- 303 с.
43. Руссов В.Д., Бабикова Ю.Ф., Ягола А.Г. Восстановление изображений в электронно-микроскопической авторадиографии поверхности. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 216 с.
44. Саттаров Г., Баскаков М.П., Кист А.А. и др. Исследование локализации золота и других элементов в рудных минералах методом нейтронно-активационной авторадиографии // Изв. АН УзССР. Сер. физ.-мат., 1980, №1, с. 66-69.
45. Старик И.Е. Основы радиохимии. М., 1959. 460 с.
46. Таусон B.JL, Пастушкова Т.М., Бессарабова О.И. О пределе и форме вхождения золота в гидротермальный пирит // Геология и геофизика. 1998. - Т. 39. -№ 7. - С.924-933.
47. Титаева Н.А. Ядерная геохимия: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 2000. 336 с.
48. Третьяков В.А. Твердофазные реакции. М.: Химия, 1978. 360 с.
49. Фельдман В.И. Петрология импактитов. М.: Изд-во МГУ, 1990. 299 с.
50. Флейшер P.JL, Прайс П.Б., Уокер P.M., Треки заряженных частиц в твердых телах. Принципы и приложения. В 3-х ч.: Пер. с англ./ Под общ. Ред. Ю.А. Шуколюкова. М.: Энергоиздат, 1981. Ч. 1 - 152 е., ч. 2 - 160 е., ч. 3 - 152 с.
51. Флеров Г.Н., Берзина И.Г. Радиография минералов горных пород и руд. М.: Атомиздат, 1979.-221 с.
52. Флициян Е.С. Активационно-радиографические методы многоэлементного локального анализа: Автореф. дис. д. физ.-мат. наук. - Дубна, 1995. 83 с.
53. Чернов А.А. Теория неравновесного захвата примесей во время роста кристаллов // ДАН, 1960, Т. 132. № 4. С. 818-821.
54. Чиков Б.М. Сдвиговая стресс-структурирование в литосфере: разновидности, механизмы, условия //Геология и геофизика. 1992. - №9. - С.3-39.
55. Чиков Б.М., Пятин С.А., Соловьев А.Н. Импульсное компактирование гранитного катаклазита // Препринт (рус. и англ.), Новосибирск: ОИГГиМ Со РАН, 1991.-9с.
56. Широких И.Н., Акимцев В.А., Васьков А.С., Боровиков А.А., Козаченко И.В. // Второй Межд. Симп. «Золото Сибири»: Тез. докл. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 44-46.
57. Штерцер А.А. О передаче давления в пористые среды при взрывном нагружении // Физика горения и взрыва. 1988. - №5. - С.113-119.
58. Экспериментальное исследование геохимии золота с помощью метода радиоизотопных индикаторов / Миронов А. Г., Альмухамедов А. И., Гелетий В. Ф. и др. Новосибирск: Наука, 1989. - 281 с.
59. Alvarez J.M. Extraterrestrial cause for the Cretaceous tertiary extinction // Science. - 1980. - V. 208. - № 4. - P.44-48.
60. Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction// Science. 1980. - V. 208. - P. 1095-1108.
61. Arnold R. G. Equilibrium relations between pyrrhotite and pyrite from 325° to 743°C // Economic Geology. 1962. - V. 57. - № 1. - P.521-529.
62. Berger B.R., Bagby W.C. // Gold Metallogeny and Exploration. / Ed. R.P.Foster. Blackie and Son. Ltd. Glasgow, Scotland, 1991. P.210-248.
63. Bleecken S. Die abbildungseigenschaften autoradiographischer systeme //Z. Naturforschg. 1968. - Bd. 23b. - N 10. S. 1339-1359.
64. Cartwright B.G., Shirk E.K., Price P.B. A nuclear-track-recording polymer of unique sensitivity and resolution // Nuclear Instruments and Methods. 1978. - N 153. P. 457.
65. Erdtmann G. Neutron activation tables. Weinheim-New York: Verlag Chemie, 1976.- 146 p.
66. Evans D.W., Alberts J.J., Clare R.A. Refevrisble ion-exchange fixation of 137Cs leading to mobilization from reservoir sediments // Geochim. Et Cosmochim. Acta. 1983. -V. 47, - N 6. - P.1041-1049.
67. Fleischer R.L., Price P.B., Walker R.M.: Nuclear Tracks in Solids: Principles and Applications. University of California Press, Berkeley, 1975. 605 p.
68. Fleisher R. Tracks to innovation interplay between science and technology // Radiation Measurements. - 1997. - v. 28. - N 1-6. - P.763-772.
69. Flitsiyan E.S. Application of activation radiography in experimental investigation // Radiation Measurements. 1995. - v. 25. -N 1-4. - P.367-372.
70. Flitsiyan E.S. Use of Neutron-activation techniques for studying elemental distributions: applications in geochemistry, ecology and technology // Radiation Measurements. 1997. - v. 28. - N 1-6. - P.369-378.
71. Flitsiyan E. Use of neutron-activation techniques for studying elemental distributions. Application to geochemistry // Journal of Alloys and Compounds. 1998. -N275-277.-P. 918-923.
72. Garnish I.D., Hughes I.D.H. Quantitative analisys of boron in solids by autoradiography. //J. Mater. Sci. -1972. v. 7. - N 1. - P.7-13.
73. Goodman C. Geological application of nuclear physics // J. Appl. Phys. 1942. - V. 13,N 5. - P.276-289.
74. Goodman C., Thompson G.A. Autoradiography of minerals // Am. Miner. 1943. -V. 28.-P. 456.
75. Mironov A.G., Zhmodik S.M., Ochirov I.C. Determination of gold and uranium mineralization in black schists and sulfide ores using radiography complex // Radiation Measurements. 1995. - v. 25. - N 1-6. - P.495-498.
76. Mycroft J.R., Bancroft G.M., Mclntyre, Lorimer J.W. Spontaneous deposition of gold on pyrite from solutions containing Au (III) and Au (I) chlorides. Part I: A surface study//Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. - V. 59. - P.3351-3365.
77. Mysen B.O. Partitioning of samarium and nickel between olivine, orthopyroxene and liquid: Preliminary data at 20 kbar and 1025 °C. //Earth and Planetary Science Letters. -1976. V31,-N 1 -P.7.
78. Mysen, B.O., Eggler, D.H., Seitz, M.G., and Holloway, J.R. Carbon dioxide solubilities in silicate melts and crystals. Part I. Solubility measurements // American Journal of Science. 1976. - N 276, - P. 455-479.
79. Nageldinger G., Flowers A., Schwerdt C., Kelz R. Autoradiographic film evaluated with desktop scanner // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1998. - N 416.-P.516-524.
80. Nesterenko V.F. Dynamics of heterogeneous materials. New-York: Springer-Verlag, 2001.-510 p.
81. Ponomarenko V.A., Matvienko V.I., Gabdullin G.G., Molnar J. An automatic image analysis system for dielectric track detectors // Radiation Measurement. 1995. - v. 25.-N 1-4.-P. 769-770.
82. Potts Ph.J. Neutron activation induced Beta autoradiography as a technique for locating minor phases in thin section application to rare earth element and platinum-group element mineral analysis // Econ. Geol. 1984. - V. 79. N 4. - P.738-747.
83. Scaini M.J., Bancroft G.M., Knipe S.W. Au XPS, AES, and SEM study of the interactions of gold and silver chloride species with PbS and FeS2: comparison to natural samples // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997. - V. 61. - P.1223-1231.
84. Silk E.C.H., Barnes R.S. Examination of fission fragment tracks with an electron microscope // Philos. Mag. 1959. - V.4. - N 44. - P. 970-977.
85. Steinnes E. Epithermal neutron activation analysis of geological materials // In: Brunfelt A.O. and Steinnes E., eds., Activation analysis in geochemistry and cosmochemistry: Oslo, Universitetsforlaget. 1971. - P. 113-128.
86. Tauson V.L. Gold solubility in the common gold-bearing minerals. Experimental evalution and application to pyrite // Europ. J. Mineral. 1999. - V. 11.- P.937-947.
87. Verkhovtseva N.V., Zhmodik S.M., Chikov B.M., Airijants E.V., Nemirovskaya N.A. Experimental study of gold redistribution during the process of shock-wave stress // Abstracts of EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, 2003.
88. Yokota R, Nakajima S., Muto Y. // Nucl. Instrum. And Meth. 1968. - V. 61. - N 1. P. 119-120.
89. Zhmodik S.M., Airiyants E.V. Experimental study of low-temperature interaction of sulfides and precious metal solutions of Au, Ag, Ir // Water-Rock Interaction. Balkema: Rotterdam. 1995. - P.841-844.
90. Zhmodik S.M., Shvedenkov G.Y., Verkhovtseva N.V. Distribution of Iridium in Hydro thermal Synthesized Sulphides Fe, Cu, Zn, Pb using Radioisotope Ir-192 // Canadian Mineralogist. 2004. - v. 42. - p 2. - P.405-410.
91. Zhmodik S.M., Shvedenkov G.Y., Verkhovtseva N.V. Distribution of Iridium in Hydrothermal Synthesized Sulphides Fe, Cu, Zn, Pb using Radioisotope Ir-192 // 9th International Platinum Symposium: Book of abstr., 2002. P.493-496.
92. Zhmodik S.M., Verkhovtseva N.V., Chikov B.M., Nemirovskaya N.A., Ayriyants E.V., Nesterenko V.F. Shock induced gold redistribution in quartz-pyrite mixture // Bulletin of the American Physical Society. 2003. - v. 48. - N 4. - P. 75.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.
Ауторадиография (авторадиография, радиоавтография) - это способ получения фотографического изображения какого-либо объекта посредством воздействия на фоточувствительную эмульсию излучений от содержащихся в этом объекте радиоактивных веществ. В медицине и метод ауторадиографии применяют для обнаружения малых количеств радиоактивных изотопов и изучения их распределения в срезах целых органов или тканей и в отдельных клетках.
Ауторадиография (радиоаутография, или авторадиография) - метод изображения материалов, в частности тканей живых организмов, при помощи фиксации излучения содержащихся в них радиоактивных веществ. Ауторадиография незаменима в случаях содержания малых количеств радиоактивного элемента, интенсивность которого не поддается измерению счетчиками. Ауторадиография позволяет исследовать распределение радиоактивного элемента в срезе ткани органа, характер выведения этого элемента из организма (рис. 2) и накопление его в разных системах организма.
Существуют контрастная и следовая ауторадиография. При первой срез ткани приводится в соприкосновение на некоторое время с фотоэмульсией для получения отпечатка. О характере распределения и количестве радиоактивного элемента в срезе судят по оптической плотности почернения фотослоя, определяемой при помощи фотометрии.
При следовой ауторадиографии о виде излучения и о количестве элемента судят путем подсчета числа треков на фотоэмульсии (под микроскопом).
Модификация ауторадиографии - гистоауторадиография, при которой срез ткани, приведенный в соприкосновение с ядерной эмульсией, вместе с ней проявляется, фиксируется и окрашивается. В противоположность ауторадиографии метод имеет высокую разрешающую способность. В экспериментальных исследованиях гистоауторадиографию применяют для изучения процессов на клеточном уровне. В клинике она позволяет определять радиоактивность крови (рис. 1), лимфатических узлов и др. Морфологическое исследование в сочетании с гистоауторадиографией дает возможность на одном препарате под микроскопом изучить локализацию радиоактивных элементов в тончайших структурах ткани, клеток (рис. 3), характер поражения ткани в местах отложения этих элементов (рис. 4), количественное распределение их на основе подсчета числа треков или зерен галоидного серебра на определенной площади, а по длине и форме трека - выявить природу излучения. Треки α-частиц прямолинейны, β-частиц - зигзагообразны, ү-излучение дает общий фон. Четкость изображений с высокой разрешающей способностью зависит от качества эмульсии, а также тщательности приготовления тонкого среза, тщательности соблюдения минимального расстояния между срезом и эмульсией и короткости экспозиции.
Для контрастной ауторадиографии применяют оптические и ядерные фотоэмульсии, для следовой ауторадиографии - ядерные фотопластинки типа MP, для гистоауторадиографии α-излучающих материалов - ядерные фотопластинки типа А-2 или MP, эмульсию А, Р. При исследовании β-излучающих материалов используют фотопластинки типа MP или МК, эмульсию Р. Эти же эмульсии применяются для микробиологических и других исследований.
Рис. 1. Гистоауторадиограмма мазка крови собаки: треки α-частиц Ро 210 в плазме (метод жидкой эмульсии).
Рис. 2. Ауторадиограмма почки крысы: наибольшая плотность почернения фотоэмульсии на месте контакта сосочка органа показывает хорошее выведение Sr90 через день после попадания его в организм (контрастная ауторадиография).
Рис. 3. Гистоауторадиограмма гистиоцита: скопление треков α-частиц Ро 210 в протоплазме (метод жидкой эмульсии).
Рис. 4. Гистоауторадиограмма кости бедра крысы. Накопление Pu 239 в клетках эндоста и периоста. Монтированный метод.
Авторадиография . Метод изучения распределения радиоактивных изотопов в различных тканях и органах. Основан на использовании фотоэмульсий. Между срезом исследуемой ткани и фотоэмульсией создается контакт. Испускаемые объектом частицы бомбардируют слой эмульсии и, воздействуя на зерна бромистого серебра, вызывают образование скрытого изображения. Последующая обработка фотоматериала дает возможность сделать скрытое изображение видимым.
Р. М. Шевченко (1962) предлагает следующую модификацию метода авторадиографии. За 15-48 часов до операции пациенту дают 10 (при тиреотоксикозе) или 100 микрокюри радиоактивного йода (при злокачественной опухоли щитовидной железы, неспецифических тиреоидитах или эутиреоидном зобе). Время между приемом изотопа и операцией у больных тиреотоксикозом должно быть меньшим, чем у больных прочими заболеваниями щитовидной железы.
Из различных участков щитовидной железы, удаленной во время операции, вырезают 5-6 кусочков ткани толщиной 2,0-2,5 мм так, чтобы в кусочек попала и неизмененная ткань. Отделенные кусочки ткани фиксируют в смеси Карнуа (1 часть ледяной уксусной кислоты, 3 части хлороформа, 6 частей абсолютного спирта). Смесь готовят ex tempore. Объем ее превышает объем фиксируемой ткани в 15 раз. Затем кусочки ткани помещают в абсолютный спирт на 30 минут, бензол I на 30 минут, бензол II на 30 минут при температуре 56°. После этого их проводят через четыре смены парафина, каждая по 30 минут при температуре 56°. Для создания необходимой температуры наряду с термостатом можно использовать предварительно отрегулированный сушильный шкаф.
После изготовления парафиновых блоков производят серийные срезы ткани толщиной 5-8 микрон. Срезы расправляют в теплой воде и наклеивают альбумином на предметные стекла. На каждом стекле монтируют 2-3 среза. Стекла следует просушить в термостате во избежание склеивания их с флюорографической пленкой.
Флюорографическую пленку вырезают по размеру предметного стекла, удалив перфорированную ее часть. Во избежание нанесения артефактов при подготовке пленки следует воспользоваться моделью стекла из мягкого картона. Приготовленные кусочки пленки накладывают эмульсионным слоем на фиксированные на предметном стекле срезы, накрывают вторым предметным стеклом, плотно прибинтовывают и заворачивают в черную светонепроницаемую бумагу. Для получения хорошего контакта эмульсии со всей поверхностью среза на одном стекле монтируют срезы одинаковой толщины и между обратной стороной пленки и стеклом помещают эластическую прокладку из тонкой губки. Автографы экспонируются в прохладном сухом месте, во влагонепроницаемой посуде. Оптимальный срок экспозиции для каждой исследуемой железы устанавливают опытным путем. Для этого необходимо один из автографов проявить через двое суток, а все последующие в зависимости от плотности отпечатка на первой пленке. Подготовку и фотографическую обработку пленки производят в полной темноте.
Изучение автографов указывает на тесную взаимосвязь функциональной активности и степени дифференциации ткани щитовидной железы. На автографах срезов железы видна различная способность участков озлокачествления ткани, узлов и внеузловой ткани усваивать радиоактивный йод.
Авторадиогр а фия, ауторадиография, радиоавтография , метод изучения распределения радиоактивных веществ в исследуемом объекте наложением на объект чувствительной к радиоактивным излучениям фотоэмульсии. Содержащиеся в объекте радиоактивные вещества как бы сами себя фотографируют (отсюда и название). Методом авторадиографии широко пользуются в физике и технике, в биологии и медицине - всюду, где применяются изотопные индикаторы.
После проявления и фиксации фотоэмульсии на ней получается изображение, отображающее исследуемое распределение. Существует несколько способов прикладывания фотоэмульсии к объекту. Фотопластинку можно прямо наложить на отшлифованную поверхность образца или же можно наносить на образец тёплую жидкую эмульсию, которая при застывании образует плотно прилегающий к образцу слой и после экспозиции и фотообработки исследуется. Распределение радиоактивных веществ изучают, сравнивая плотность почернения фотоплёнки от исследуемого и эталонного образца (т.н. макрорадиография).
Второй метод состоит в подсчёте следов, образуемых ионизующими частицами в фотоэмульсии, с помощью оптического или электронного микроскопа (микрорадиография) . Этот метод значительно чувствительнее первого. Для получения макроавтографов применяются диапозитивные и рентгеновские эмульсии, для микроавтографов - специальные мелкозернистые эмульсии.
Фотографическое изображение распределения радиоактивных веществ в исследуемом объекте, полученное методом авторадиографии, называется авторадиограммой, или радиоавтографом .
Введение в организм соединений, меченных радиоизотопами, и дальнейшее исследование тканей и клеток методом авторадиографии позволяет:
- получить точные данные о том, в каких именно клетках или клеточных структурах происходят те или иные процессы,
- локализуются те или иные вещества,
- установить временные параметры ряда процессов.
Так, например, применение радиоактивного фосфора и авторадиографии дали возможность обнаружить присутствие интенсивного обмена веществ в растущей кости; применение радиоиода и авторадиографии позволили уточнить закономерности деятельности щитовидной железы; введение меченых соединений - предшественников белка и нуклеиновых кислот, и авторадиография помогли уяснить роль в обмене этих жизненно важных соединений определённых клеточных структур. Метод авторадиографии позволяет определить не только локализацию радиоизотопа в биологическом объекте, но и его количество, поскольку число восстановленных зёрен серебра эмульсии пропорционально количеству воздействующих на неё частиц. Количественный анализ макроавтографов проводят обычными приёмами фотометрии, а микроавтографов - подсчётом под микроскопом зёрен серебра или следов-треков, возникших в эмульсии под действием ионизующих частиц. Авторадиографию начинают успешно сочетать с электронной микроскопией
