Vahşi Görüntüler, Tek Bir Hücrenin İçinden Geçen Şok Dalgasını İlk Kez Ortaya Çıkarıyor.
Bilim insanları, olağanüstü bir ustalıkla ilk defa tek bir insan hücresinden geçen mikroskobik bir şok dalgasını filme almayı başardılar.
Tokyo Üniversitesi’nden mühendis Takao Saiki liderliğindeki bir ekip, “spektrum devresi” adı verilen bir sistem kullanarak, su altı akustik bir şokun, ekili bir HeLa hücresinden geçerken hareketini baştan sona kare kare yakalamak için gerekli olan nano ölçekte çözünürlüğü ve hızı elde etti.
Elde edilen görüntüler, şok dalgalarının biyolojik hücrelerle nasıl etkileşime girdiğine dair yeni bilgiler sunuyor ve bu buluş aynı zamanda şok dalgası tedavisini anlamak ve hücreleri akustik özelliklerine göre karakterize etmek için bir yol sağlıyor.
Saiki, “Bildiğimiz kadarıyla tarihte ilk kez, biyolojik bir hücre ile şok dalgası arasındaki etkileşimi doğrudan gözlemledik ve hücre içinde yayılan şok dalgasının hızının, hücrenin dışından daha hızlı olduğunu deneysel olarak gösterdik,” diye açıklıyor.
“Dahası, yaklaşımımız, pikosaniye (saniyenin trilyonda biri), nanosaniye (saniyenin milyarda biri) ve milisaniye (saniyenin binde biri) zaman ölçeklerini içeren geniş bir zaman aralığında yüksek hızlı fotoğrafçılığı göstermemizi sağladı.”
Tek hücrelerin görüntülerini almak zordur. Öncelikle çok kırılganlar ve kolayca zarar görebiliyorlar. Ayrıca çok küçük olduklarından, son derece yüksek çözünürlüklü yetenekler gerektirirler. Çok küçük oldukları için, bir şeyin hücrenin bir tarafından diğer tarafına geçmesi de çok uzun sürmez. Eğer gözünüzü kırparsanız, gerçekten kaçırırsınız.
Dolayısıyla, bir hücre boyunca şok dalgası yayılımını görüntülemek için tasarlanan herhangi bir sistemin birkaç kutuyu işaretlemesi gerekir. Hem uzamsal hem de zamansal olarak inanılmaz derecede küçük ölçeklerde çalışmalıdır. Ve bunu hücreye zarar vermeden yapabilmelidir.
Spektrum devresi, elektrik yerine ışıkla çalışan optik bir devre. Ekip bunu, hücreye zarar vermeyecek lazer darbeleri üretmek için kullanıyor ve bunları farklı nanosaniye aralıklarla bir tabak su içinde oturan bir hücreye gönderiyor.
Daha sonra, kısa zaman ölçeklerinde bir dizi ardışık görüntü oluşturmak için seri fotoğrafçılığı kullanan sıralı zamanlanmış tüm optik haritalama fotoğrafçılığı veya STAMP adı verilen bir görüntüleme tekniği kullandılar.
Bu kamera, dalgayı hücre boyunca ilerlerken fotoğraflamak için kullanılmış, 1,5 nanosaniyelik aralıklarla kareler yakalamış ve her kare için 44 pikosaniyelik bir pozlama süresi elde edilmiştir. Sonuçlar, dalga cephesini hücrenin bir tarafından diğerine hareket ederken açıkça göstermektedir.
Bu teknoloji sadece biyolojik görüntülemede kullanılmıyor. Araştırmacılar bunu lazer ablasyonunun cam üzerindeki etkilerini gözlemlemek için de kullandılar.
Bir cam tabakaya femtosaniye (saniyenin katrilyonda biri) lazer darbeleri attılar ve lazerin cama çarpma sürecini, şok dalgasını ve ablasyonu farklı zaman ölçeklerinde ayrıntılı olarak gözlemleyebildiler.
Ekip, bu teknolojinin bilim insanlarına mikroskobik, hızlı etkileşimleri anlamak için yeni bir araç sunduğunu ve bunları kontrol etmek için daha iyi araçlar geliştirmeye yardımcı olabilecek bir dizi sürece ayırdığını söylüyor. Bunun geniş kapsamlı etkileri var.
Tokyo Üniversitesi’nden mühendis Keiichi Nakagawa, “Teknolojimiz, bu tür ultra hızlı süreçleri gözlemlememizi ve analiz etmemizi sağlayarak yararlı ancak bilinmeyen yüksek hızlı fenomenleri ortaya çıkarmak için fırsatlar sunuyor” diyor.
“Daha sonra, görüntüleme tekniğimizi hücrelerin ultrason ve şok dalgası tedavisinde kullanılanlar gibi akustik dalgalarla nasıl etkileşime girdiğini görselleştirmek için kullanmayı planlıyoruz. Bunu yaparak, insan vücudunda daha sonraki terapötik etkileri aktive eden birincil fiziksel süreçleri anlamayı hedefliyoruz.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Vahşi Görüntüler, Tek Bir Hücrenin İçinden Geçen Şok Dalgasını İlk Kez Ortaya Çıkarıyor.
Uzayın Sınırlarında: Egzotik Nükleer Manzaraların ve Bunların Kozmik Etkilerinin Keşfi.