מיקרו-בדיקה רדיומטרית תוך-רקמתית למדידת קרינה באתרה ברקמה חיה

Amanda L. Holt; Yakir Luc Gagnon; Alison M. Sweeney

doi:10.3791/64595

הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מיקרו-בדיקה רדיומטרית תוך-רקמתית למדידת קרינה באתרה ברקמה חיה

1.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/64595

⸱

2 ביוני 2023

Amanda L. Holt¹^,³ , Yakir Luc Gagnon²^,⁴ , Alison M. Sweeney¹^,³

¹Department of Physics, Yale University, ²Lund Vision Group, Department of Biology, Lund University, ³Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, ⁴Department of Biology, Duke University

במאמר זה

סיכום

במאמר זה מתוארת שיטה למדידת קרינה באתרה ברקמה חיה. עבודה זו כוללת פירוט של בניית גשושיות בקנה מידה מיקרו למדידות שונות של קרינה וקרינה, מספקת הדרכה להרכבת רקמה לאפיון קרינה, ומתווה שיטות חישוביות לניתוח הנתונים המתקבלים.

תקציר

אורגניזמים נראים אטומים בעיקר משום ששכבות הרקמה החיצוניות שלהם מתפזרות בחוזקה לאור מאורע; פיגמנטים בעלי ספיגה חזקה, כגון דם, הם בדרך כלל בעלי ספיגה צרה, כך שהנתיב החופשי הממוצע של אור מחוץ לפסגות הספיגה יכול להיות ארוך למדי. מאחר שאנשים אינם יכולים לראות דרך רקמות, הם בדרך כלל מדמיינים שרקמות כמו המוח, השומן והעצם מכילות מעט אור או כלל לא. עם זאת, חלבוני אופסין מגיבים לאור באים לידי ביטוי בתוך רבות מהרקמות הללו, ותפקידיהם אינם מובנים היטב. קרינה פנימית לרקמה חשובה גם להבנת הפוטוסינתזה. לדוגמה, צדפות ענק סופגות חזק אך שומרות על אוכלוסייה צפופה של אצות עמוק ברקמה. התפשטות אור דרך מערכות כמו משקעים וביופילמים יכולה להיות מורכבת, והקהילות האלה יכולות להיות תורמות משמעותיות לפרודוקטיביות של מערכות אקולוגיות. לכן, פותחה שיטה לבניית מיקרו-גשושיות אופטיות למדידת קרינה סקלרית (שטף פוטונים החוצה נקודה) וקרינה יורדת (שטף פוטונים החוצה מישור בניצב) כדי להבין טוב יותר תופעות אלה בתוך רקמה חיה. טכניקה זו ניתנת לטיפול גם במעבדות שדה. מיקרו-גשושיות אלה עשויות מסיבים אופטיים שנמשכים בחום ומאובטחים בפיפטות זכוכית משוכות. כדי לשנות את הקבלה הזוויתית של הבדיקה, כדור בגודל 10-100 מיקרומטר של אפוקסי הניתן לריפוי UV מעורבב עם דו תחמוצת טיטניום מאובטח לאחר מכן לקצה של סיב משוך וגזוז. הבדיקה מוחדרת לרקמה חיה, ומיקומה נשלט באמצעות מיקרומניפולטור. בדיקות אלה מסוגלות למדוד את זוהר הרקמה באתרה ברזולוציות מרחביות של 10-100 מיקרומטר או בקנה מידה של תאים בודדים. גשושיות אלה שימשו לאפיון האור המגיע לתאי השומן והמוח הנמצאים 4 מ"מ מתחת לעורו של עכבר חי ולאפיון האור המגיע לעומקים דומים בתוך רקמת צדפות ענק עשירות באצות חיות.

מבוא

באופן מפתיע, לחיות יבשה ולשוכני אוקיינוס רדודים יש מספיק אור בתוך גופם לפיזיולוגיה חזותית ואפילו פוטוסינתזה. לדוגמה, רמות האור במרכז ראשו של עכבר (מחוץ לרצועות ספיגת ההמוגלובין החזקות) מוחלשות בשלושה או ארבעה סדרי גודל ביחס לעולם החיצון. זה בערך ההבדל בין רמות האור בתוך הבית ובחוץ. לכן, האטימות של רקמה או חומר עקב פיזור חזק אינה זהה לאטימות עקב בליעת אור חזקה. אור יכול להמשיך להתפשט למרחקים ארוכים במערכת פיזור חזק קדימה, בדומה לאור המתפשט דרך מערכות ימיות עם ריכוזים גבוהים של תאים וחלקיקים¹. תצפית זו בולטת במיוחד לאור העובדה שחלבוני אופסין באים לידי ביטוי כמעט בכל הרקמות של כל בעלי החיים. לכן, חשוב להבין כיצד והיכן האור נחלש ומפוזר בתוך רקמה חי....