نقشه های شیمیایی سه بعدی از تک باکتری ها بوسیله اسید

 

خلاصه:

محققان از پرتوهای اشعه ایکس استفاده کرده اند تا نقشه های نانومقیاس سه بعدی از ترکیب شیمیایی حاوی اسید یک باکتری را با تفکیک مکانی بی نظیر تولید کنند.

نقشه های شیمیایی سه بعدی از تک باکتری ها بوسیله اسید

دانشمند NSLS-Il ، تیفانی ویکتور در کنار Nanoprobe سخت اشعه X  نشان داده شده است، جایی که تیمش نقشه های شیمیایی سه بعدی تک باکتری را با رزولوشن نانویی تولید کردند.

دانشمندان منبع نور Synchrotron National II (NSLS-II) – وزارت امورخارجه امریکا (DOE) در مرکز تحقیقاتی وزارت امورخارجه ایالات متحده در آزمایشگاه ملی Brookhaven – از اشعه ایکس استفاده کرده اند تا باکتری های حاوی اسید را با تفکیک پذیری بالاتر از همیشه ببینند.

کار آن ها، به صورت گزارش های علمی منتشر شده و یک روش تصویربرداری اشعه ایکس را نشان می دهد که به عنوان روشی موثر برای تولید تصاویر سه  بعدی از نمونه های بیولوژیکی کوچک اسیدی ، به نام میکروسکوپ فلورسانس اشعه ایکس (XRF) نامیده می شود.

اسید به عنوان شناساگر از نظر لیزا میلر

لیزا میلر، دانشمند NSLS-II و یکی از همکارانش در این مقاله، گفتند: “برای اولین بار، یک دانشمند در NSLS-II لیزر میلر را با استفاده از XRF نانومقیاس به منظور تصویربرداری از باکتری ها به منظور حل و فصل یک غشای سلولی، از آن استفاده کرده است.” سلول های تصویربرداری در سطح غشا برای درک نقش سلول در بیماری های مختلف و توسعه درمان های پیشرفته پزشکی ضروری است.

رزولوشن بدست آمده از تصاویر اشعه ایکس با قابلیت های پیشرفته Rayonline Hard Xray Nanoprobe (HXN) یک ایستگاه آزمایشی در NSLS-II با اپتیک نانو فوکوس جدید و ثبات استثنایی امکان پذیر است.

میلر گفت: “HXN اولین beamline XRF را برای تولید یک تصویر سه بعدی با این نوع رزولوشن ایجاد کرده است.”

انواع تکنیک های تصویربرداری در سلول های شیمیایی اسیدی

در حالی که سایر تکنیک های تصویربرداری ، مانند میکروسکوپ الکترونی ، می توانند ساختار غشای سلولی با وضوح بسیار بالا را تصویر کنند ، این تکنیک ها قادر به ارائه اطلاعات شیمیایی اسید و سود در سلول نیستند. در HXN، محققان می توانند نقشه های شیمیایی سه بعدی از نمونه های خود را تولید کنند، که در آن عناصر ردیابی در سراسر سلول یافت می شوند.

تیفانی ویکتور، نویسنده اصلی این مطالعه و یک دانشمند در NSLS-II گفت: “در HXN، یک تصویر از یک نمونه را در یک زاویه قرار می دهیم، نمونه را به زاویه بعدی تبدیل می کنیم، تصویر دیگری را می گیریم و …” “هر تصویر مشخصات شیمیایی اسیدی نمونه را در آن جهت نشان می دهد. سپس می توانیم این پروفیل ها را برای ایجاد یک تصویر سه بعدی ترکیب کنیم.”

میلر افزود، “دریافت یک تصویر XRF 3-D مانند مقایسه یک اشعه ایکس منظم است که می توانید در یک دفترچه پزشکی برای سی تی اسکن دریافت کنید.”

تصاویر تولید شده توسط hxn

تصاویر تولید شده توسط HXN نشان داد که دو عنصر ردیابی، کلسیم  و سود پرک ، دارای توزیع فضایی منحصر به فرد در سلول های باکتریایی بودند.

ویکتور گفت: “ما معتقدیم که روی با ریبوزوم ها در باکتری ارتباط دارد.” “باکتری ها بر خلاف یک سلول یوکاریوتی (پیچیده) که دارای میتوکندری،  هسته و بسیاری از اندام های دیگر است، بر خلاف سلول های ارگانیک سلول ندارند. بنابراین نمونه ای هیجان انگیز برای تصویر نیست، اما یک سیستم مدل مناسب است که نشان می دهد تکنیک تصویربرداری فوق العاده است. ”

یونگ چو، دانشمند برجسته فضایی در HXN، می گوید که تکنیک تصویربرداری نیز برای بسیاری از زمینه های تحقیق دیگر قابل استفاده است.

چو گفت: “این تکنیک تصویربرداری شیمیایی اسیدی  سه بعدی یا روش نانو تکنولوژی فلورسانس محبوبیت بیشتری در زمینه های علمی دیگر به دست آورده است. “برای مثال، ما می توانیم چگونگی تبدیل ساختار داخلی یک باتری را در هنگام شارژ و تخلیه تجسم کنیم.”

رزولیشن یا همان کیفیت تصویربرداری

علاوه بر شکستن موانع فنی بر روی رزولوشن تصویربرداری اشعه ایکس با این روش، محققان روش جدیدی برای تصویربرداری باکتری ها در دمای اتاق در طول اندازه گیری های اشعه ایکس ایجاد کردند.

ویکتور گفت: “به صورت ایده آل، تصویربرداری XRF باید بر روی نمونه های زیستی منجمد که برای حفظ آسیب تابشی و جلوگیری از آسیب های تشعشعی و درک فیزیولوژیکی مربوط به فرایندهای سلولی حفظ می شود، انجام شود.

” “به دلیل محدودیت های فضایی در محفظه نمونه HXN، ما قادر به مطالعه نمونه با استفاده از cryostage نیستیم، در عوض، سلول ها را در کریستال های کلرید سدیم یا همان سود پرک  کوچک قرار داده و سلول ها را در دمای اتاق قرار دادیم. بلورهای سدیم کلرید، میله را شبیه شکل سلول ها نگه داشتند، و سلول ها را راحت تر قرار دادند، و زمان اجرای آزمایشات ما را کاهش دادند. ”

نتیجه گیر : اسید بهترین شناساگر

محققان می گویند که اثربخشی روش تصویربرداری اشعه ایکس و همچنین روش آماده سازی نمونه، اولین گام در یک پروژه بزرگتر برای عناصر ردیابی تصویر در سایر سلول های بیولوژیکی در مقیاس نانو بود. این تیم به ویژه نقش مس در از بین بردن نورون در بیماری آلزایمر را جالب توصیف کرده.

میلر می گوید: “عناصر ردی مانند آهن، مس و روی از نظر تغذیه ضروری هستند، اما آنها همچنین می توانند در بیماری نقش داشته باشند.” “ما در حال تلاش برای درک موقعیت مکانی سلول و عملکرد پروتئین های حاوی فلز در روند بیماری برای کمک به توسعه درمان های مؤثر است.”

این کار توسط اداره علمی وزارت امور خارجه، موسسه ملی بهداشت و بنیاد ملی علوم پشتیبانی شد.

منبع خبر : www.sciencedaily.com

اختراع پارچه خنک کننده و یا عایق کننده خودکار
نیتروژن در مسیر سریع پیوند شیمیایی قرار می‌گیرد
پرورش گاه های مواد شیمیایی زمین در زیر زمین کشف شدند
الکترود صنعتی
کشف فلز مایع در ایمن سازی و آشامیدنی کردن آب سمی
اسید های چرب جدید کشف شد