Hücrelerin ağırlığını ölçmek bilim için karmaşık bir iş sayılır. Günlük tartı kullanımı kolaydır, örneğin banyo terazisi kişisel ağırlığınızı gösterir. Ancak bir hücrenin ağırlığı nanogram ve pikogram gibi çok küçük değerlerde olduğu için hassas yöntemler gerekir. Bu nedenle, mikroskopik ölçekte çalışan gelişmiş teknolojiler devreye girer.
Hücre Ölçümünde Tarihsel Yaklaşım
Hücrelerin kütlesini ölçmek için ilk adımlar binlerce yıl önce atıldı. Arşimet, bir cismin sıvıya batınca yer değiştiren sıvı miktarı kadar kaldırma kuvveti uyguladığını buldu. Bu prensip, cisimlerin ağırlığını hesaplamada temel teşkil etti. Ancak hücre gibi küçük ve çeşitli şekilli nesneler için doğrudan uygulanamaz.
Stokes Yasası ve Hücre Tartımı
Yaklaşık 70 yıl önce araştırmacılar, mikro ölçekte hücre kütlesini Stokes Yasası bazında bulmaya çalıştı. Maya hücrelerini şeker çözeltisinde bıraktılar ve düşüş hızlarını ölçtüler. Böylece hücrelerin hacmi ve sıvının koyuluğu hesaba katılarak kütle bulundu. Yaklaşık 79 pikogramdan 192 pikograma kadar değişti. Bu yöntem, küçük küresel hücreler için geçerli oldu ve günümüz ölçümleriyle uyumludur.
Yenilikçi Teknikler
Askıya Alınmış Mikrokanal Rezonatörü (SMR)
2010 yılında MIT araştırmacıları daha hassas bir teknik geliştirdi. SMR sistemi, sıvı dolu bir kirişin titreşimini kullanır. Hücre sıvıdan geçerken titreşim frekansı değişir. Bu değişim, hücrenin kütlesi hakkında doğrudan bilgi verir. SMR femtogram hassasiyete ulaştığı için, hücrelerin büyüme hızları bile takip edilebilir.
Tomografik Parlak Alan Görüntüleme (TBFI)
2012’de geliştirilen TBFI teknolojisi, kırmızı kan hücrelerinin ağırlığını ölçmek için kullanıldı. Mikroskoplar ışık dalgalarını analiz eder. Böylece hücrelerin hacmi, yoğunluğu ve kuru kütlesi hesaplanır. Ortalama 27 pikogram ağırlığında kırmızı kan hücreleri bu yöntemle incelenir. TBFI özellikle kanser araştırmalarında tercih edilir. Kanser hücrelerinin fiziksel özelliklerini ortaya koyar ve tümör yayılımı hakkında bilgi verir.
Bir hücrenin ağırlığını ölçmek, ileri fizik ve biyoloji teknolojileri gerektirir. Tarihsel prensiplerden modern yöntemlere kadar birçok teknik geliştirilmiştir. Stokes Yasası küresel hücrelerde, SMR titreşim temelli ölçümlerde, TBFI ise ışık dalgalarıyla kapsamlı analizlerde kullanılır. Böylece, hücre biyolojisi ve kanser araştırmalarında önemli gelişmeler sağlanmıştır.
