標記化合物wangppt課件

1、分子中含有一個或多個放射性原子的化合物分子中含有一個或多個放射性原子的化合物分析試劑分析試劑 示蹤試劑示蹤試劑測定微量物質(zhì)測定微量物質(zhì)示蹤研究示蹤研究用用 途途定定 義義第一節(jié)第一節(jié) 醫(yī)用放射性核素來源醫(yī)用放射性核素來源天然放射性核素天然放射性核素人工放射性核素人工放射性核素 醫(yī)用放射性核素主要通過人工核反應醫(yī)用放射性核素主要通過人工核反應 消費消費反應堆反應堆加速器加速器中子流照射中子流照射核燃料中提取核燃料中提取(1) 反應堆中子流生產(chǎn)的放射性核素反應堆中子流生產(chǎn)的放射性核素中子反應主要有四種：中子反應主要有四種：(n,),（n,p),(n,), (n,f)HeHnLiHnLi423110

2、633163),(pCnNCpnN1114610147146147),( pPnSPpnS11321510321632153216),(PnPPnP321510311532153115),( 一一. 反應堆生產(chǎn)的放射性核素反應堆生產(chǎn)的放射性核素(2) 從使用過的核燃料中提取放射性核素從使用過的核燃料中提取放射性核素nXeYnU21379523585Kr, 90Sr, 99Mo, 131I, 133Xe, 137Cs等等放射性核素品種多、活度大、成本低放射性核素品種多、活度大、成本低反應堆生產(chǎn)的特點：反應堆生產(chǎn)的特點：放放射射性性核核素素 半半衰衰期期 用用于于生生產(chǎn)產(chǎn)的的主主要要核核反反應應

3、3H12.35 年年6Li(n,a)3H 14C5730 年年14N(n,p)14C 32P 14.3d32S(n,p)32P 及及31P(n,r)32P 35S 86.7d35Cl(n,p)35S 51Cr 27.8d50Cr(n,r)51Cr 75Se 120.4d74Se(n,r)75Se 99M o 67h98M o(n,r)99M o,及及從從廢廢鈾鈾棒棒中中分分離離提提取取 125I 60.0d124Xe(n,r)125Xe 125I 131I 8.1d130Te(n,r)131Te 131I,及及從從廢廢鈾鈾棒棒中中分分離離提提取取 198Au 2.7d197Au(n,r)198

4、Au 203Hg 47d202Hg(n,r)203Hg二二. 加速器生產(chǎn)的放射性核素加速器生產(chǎn)的放射性核素 回旋加速器回旋加速器將帶電粒子有質(zhì)子將帶電粒子有質(zhì)子P），氘核），氘核d），氦核），氦核加速加速到一定能量，轟擊靶核。引發(fā)到一定能量，轟擊靶核。引發(fā)p，n），）， （d，n），），（d，），）， （，n），）， （，pn等核反應而生產(chǎn)多等核反應而生產(chǎn)多種放射性核素。種放射性核素。12Cd，n13N20Ned，18F16O，pn15O11Bp，n11C 68Znp，2n67GanCpB1011611115放 射 性 核 素放 射 性 核 素 半衰期半衰期 加 速 器 生 產(chǎn) 的 主 要 核

5、 反應加 速 器 生 產(chǎn) 的 主 要 核 反應11C20.4min10B(d,n)11C, 11B(d,2n)11C13N 10min10B(,n)13N, 12C(d,n)13N15O 2min14N(d,n)15O18F 110min16O(,p,n)18F, 16O(,) 18F52Fe 8.3h50Cr(, 2n)52Fe, 52Cr(, 4 n)52Fe67Ga 78h66Zn(d,n)67Ga, 67Zn(p,n)67Ga111In 2.8d109Ag(, 2n ) 111In123I 13.2h121Sb(, 2n ) 123I201Tl 74h202Pb 子體，氘轟擊子體，氘轟

6、擊202Hg加速器核素的特點：加速器核素的特點：1. 缺中子核素，大多以缺中子核素，大多以EC，+方式衰變方式衰變2. 短半衰期生理元素短半衰期生理元素 11C, 13N, 15O 3. 放射性核素比活度較高放射性核素比活度較高4. 價格比較貴價格比較貴一一. 標記位置及命名標記位置及命名1. 同位素標記和非同位素標記同位素標記和非同位素標記H HI I1 12 25 53 3NNHOOHF18FHOOHNN氟尿嘧啶氟尿嘧啶14CH3OH第二節(jié)第二節(jié) 放射性核素標記化合物的基本概念放射性核素標記化合物的基本概念2. 定位標記定位標記CH3CH14COOHNH2114C丙氨丙氨酸酸3. 雙標記和

7、多標記雙標記和多標記CH335SCH2CH2CH14COOHNH235S 114C蛋氨酸蛋氨酸14CH3C14CH3O1,3 14C 丙丙酮酮4. 均勻標記均勻標記U-14C-葡萄糖葡萄糖C 標記概率相同標記概率相同5. 全標記全標記G-3H-膽固醇膽固醇H 標記概率不同標記概率不同COOHNH2COOHNH23HCOOHNH23H3HCOOHNH23HCOOHNH2+11.4%27.4%11.4%49.8%產(chǎn)物是全標記產(chǎn)物是全標記, 非定位標記非定位標記 鄰氨基苯甲酸鄰氨基苯甲酸3H2二二. 比活度比活度每毫摩爾分子所含放射性活度每毫摩爾分子所含放射性活度MBq或或GBq (mCi或或Ci)

8、 / mmolMBq或或GBq (mCi或或Ci) / mg 比活度理論值與比活度理論值與 T1/2 的的關系：關系：T1/2 比活度比活度（每一個分子接一個放射性原子）（每一個分子接一個放射性原子）高比活度高比活度示蹤研究示蹤研究有利于盡量接近生理狀態(tài)有利于盡量接近生理狀態(tài)GBq MBq分析系統(tǒng)分析系統(tǒng)靈敏度靈敏度 根據(jù)實驗需要，確定適當?shù)谋然疃雀鶕?jù)實驗需要，確定適當?shù)谋然疃鹊谌?jié)第三節(jié) 制備標記化合物的基本方法制備標記化合物的基本方法特點：特點：簡單的原料化合物簡單的原料化合物 3H2、14CO2、Na125I放射性核素價格昂貴放射性核素價格昂貴微量技術微量技術實驗操作簡單、時間短、最后引

9、人標記原子，實驗操作簡單、時間短、最后引人標記原子， 冷實驗冷實驗輻射防護的安全措施輻射防護的安全措施同位素交換法同位素交換法化學合成法化學合成法生物合成法生物合成法其他：熱原子反沖標記法、加速離子標記法其他：熱原子反沖標記法、加速離子標記法一同位素交換法一同位素交換法 AX BX AX BXk1k2原理：原理： 放射性核素與要標記的化合物中放射性核素與要標記的化合物中 同一元素的穩(wěn)定同位素相互交換同一元素的穩(wěn)定同位素相互交換 來制備放射性標記化合物來制備放射性標記化合物 交換半值期交換半值期Exchange Halftime） 產(chǎn)物的濃度等于交換反應達平衡時產(chǎn)物濃度產(chǎn)物的濃度等于交換反應達平

10、衡時產(chǎn)物濃度1 / 2 所需要的時間所需要的時間(1-X/X)20 T1/ 2= 5.6 h60 T1/ 2= 2.8 h1.00.50.30.20 5 10 15 20(t)交換半值期交換半值期作為選擇最適反應條件的指標作為選擇最適反應條件的指標同位素交換法特點同位素交換法特點:1. 方法簡便方法簡便, 快速快速, 不需制備標記前體。不需制備標記前體。 2. 單鍵、分子邊緣的原子易被交換標記。中心原子單鍵、分子邊緣的原子易被交換標記。中心原子 不能用此法標記不能用此法標記, 如如14C。 H CC HHHHHCHCICSH+3H131I35SC3HC131IC35SH（）二化學合成法二化學合

11、成法合成特點合成特點 (1) 只能選用簡單的放射性原料只能選用簡單的放射性原料,如如:(2) 需要微量合成裝置及分離純化技術需要微量合成裝置及分離純化技術 mg級級(3) 預先進行冷試驗預先進行冷試驗優(yōu)點：定位標記、產(chǎn)品純度高、比活度高優(yōu)點：定位標記、產(chǎn)品純度高、比活度高缺陷：步驟多、流程長、費時費力缺陷：步驟多、流程長、費時費力Ba14CO3 、3H2、Na125I、H235SO4等等三生物合成法三生物合成法 利用動物、植物、微生物的生理代謝過程或酶的利用動物、植物、微生物的生理代謝過程或酶的生理活性，將簡單的放射性物質(zhì)制備成具有生物活性生理活性，將簡單的放射性物質(zhì)制備成具有生物活性的放射性

12、標記化合物。如放射性標記的激素、蛋白質(zhì)、的放射性標記化合物。如放射性標記的激素、蛋白質(zhì)、核苷酸、抗生素、糖類等。核苷酸、抗生素、糖類等。14C AcOEt 肝組織肝組織 14C 膽固醇膽固醇 Na125I 甲狀腺甲狀腺 125I - 甲狀腺甲狀腺素素14CO2 小球藻小球藻 14CL氨基酸氨基酸 14CO2 葉子葉子 14CD糖類糖類（乙酸乙酯）OHOOHOHOOHNNC3H3OOHNNC3H3OHOHO+脫氧核糖脫氧核糖轉移酶轉移酶3H-甲基胸腺嘧碇甲基胸腺嘧碇脫氧核糖脫氧核糖3H-甲基胸腺嘧碇核苷甲基胸腺嘧碇核苷第三節(jié)第三節(jié) 幾種常用核素的標記化合物制備幾種常用核素的標記化合物制備生物合成

13、法缺點：生物合成法缺點： 產(chǎn)量和比活度較低、標記位置不確定產(chǎn)量和比活度較低、標記位置不確定一一14C 14C 標記化合物制備：標記化合物制備：同位素交換法、化學合成法、生物合成法同位素交換法、化學合成法、生物合成法(2) 制備：制備：核核素素半半衰衰期期射射線線生生產(chǎn)產(chǎn)核核反反應應天天然然豐豐度度1 10 0C19.51 秒秒+ +1 10 0B(p,n)1 10 0C1 11 1C20.34 分分+ +1 11 1B(p,n)1 11 1C1 12 2C98.89%1 13 3C1.108%1 14 4C5730 年年- -1 14 4N(n,p)1 14 4C1 15 5C2.40 秒秒-

14、 -1 14 4C(d,p)1 15 5C(1) 核素特點：核素特點： Ba14CO3 BaN14CN 14CH3OH 14CO2 Ba14C2 K14CN 14CH3I R14COOH 14CHCH H14COOH （氰氨基鋇）（氰氨基鋇）化學合成法：化學合成法：1 RMgBr R14COOH 14CO2(或或ArMgBr) (或或Ar14COOH)H+3. CH3CHO CH3CH14CN CH3CH14COOHK14CNH2ONH2NH214C-丙氨酸丙氨酸Li14CH314CH32.OO14C-維生素維生素K314CH3ICrO2二氚二氚(3H)(3H)標記化合物制備標記化合物制備T1

15、/2 12.35年年- Emax18.4 keV低毒性低毒性人工放射性核素中能量最低人工放射性核素中能量最低C3H 不如不如 CC 結實結實 ，易脫落，易脫落標記化合物不穩(wěn)定標記化合物不穩(wěn)定(1) 核素特點：核素特點：同位素交換法、化學合成法、生物合成法同位素交換法、化學合成法、生物合成法(2) 制備：制備：1.1.氚氣曝射交換法氚氣曝射交換法（一同位素交換法（一同位素交換法3H2全標記全標記比活度不高、放化雜質(zhì)多比活度不高、放化雜質(zhì)多2.2.溶液中催化交換溶液中催化交換氚化原料氚化原料: 3H2 、 3H2O 、 3H-乙酸乙酸催化劑催化劑: H2SO4 、 三氯乙酸三氯乙酸 、 BF3 、

16、 三乙氨、三乙氨、 (Ph3P)3RhCl 、Pt 、 Ni 等等.COOH OH NH SH 活性氚活性氚 含有活性氫的溶劑含有活性氫的溶劑溶劑：溶劑： 一般使用不含有活性氫的溶劑一般使用不含有活性氫的溶劑 CH3CN OOO二氧六環(huán)二氧六環(huán)呋喃呋喃乙腈乙腈COOHNH2COOHNH23HCOOHNH23H3HCOOHNH23HCOOHNH2+11.4%27.4%11.4%49.8%產(chǎn)物是全標記產(chǎn)物是全標記, 非定位標記非定位標記 鄰氨基苯甲酸鄰氨基苯甲酸3H2(二二)化學合成法化學合成法是獲得定位標記化合物最為準確可靠的方法是獲得定位標記化合物最為準確可靠的方法不飽和化合物催化加氚不飽和化

17、合物催化加氚鹵化物的催化鹵氚置換鹵化物的催化鹵氚置換金屬氚化物的還原反應金屬氚化物的還原反應1.1.不飽和化合物催化加氚不飽和化合物催化加氚RCHCH2 RCTHCTH2RCCH RCTCTHRCCH RCT2CT2HRCN RCT2NH2RRCO RRCTOHT2TritiumHOOOHONCH2CCHCH2CCHHOOOHON3H3H3H25%Pd/BaSO43H納絡酮納絡酮喹啉二氧六環(huán)喹啉二氧六環(huán)HOOONCH3COHCH3C3H7HOOONCH3COHCH3C3H7HgO3H2Pt / CHOOONCH3COHCH3C3H73H3H15，163H二氫乙托芬二氫乙托芬2.2.鹵化物的催化

18、鹵氚置換鹵化物的催化鹵氚置換RX (ArX) + 3H2 R3H (Ar3H) + 3HX催化劑催化劑CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH22.Br2CH2CHCOOHNH2BrBr3H23H3H苯丙氨酸苯丙氨酸3H-苯丙氨酸苯丙氨酸NH2BrNNONH23HNNO5-3H-胞嘧啶胞嘧啶1.3H2Pd / CaCO3OH-TOH+X-3.3.金屬氚化物的還原反應金屬氚化物的還原反應RCOOH(R) RCH3HOHRCHO RCH3HOHRRCO RRC3HOHRCN RCH23HNH2LiAlH33HNaBH4 NaBH33HLiBH4 LiBH33HLiAlH4 LiAlH33H3

19、H2(硼氚化鈉硼氚化鈉)(氚化鋁鋰氚化鋁鋰)HOHOCCH2NHROHOHOCCH2NHROH3HNaBH33H3H腎上腺素腎上腺素( R=CH3 )3H去甲腎上腺素去甲腎上腺素( R=H )嚴格的定位標記嚴格的定位標記只還原雜原子的雙鍵只還原雜原子的雙鍵不還原不還原CC CC 三放射性碘標記化合物的制備三放射性碘標記化合物的制備核素核素 半衰期半衰期 射線射線 生產(chǎn)核反應生產(chǎn)核反應 123123I I 1313 小時小時 E CE C 121121Sb(Sb(,2n),2n)123123I I 124124I I 4.24.2 天天 E C,E C,- - 121121Sb(Sb(,n),n

20、)124124I I 125125I I 6060 天天 E CE C 124124XeXe(n,(n,) )125125XeXe 125125I I 127127I I 穩(wěn)定穩(wěn)定 129129I I 1.91.910107 7年年 - -, , 裂變產(chǎn)物裂變產(chǎn)物 131131I I 8.048.04天天 - -, , 130130TeTe(n,(n,) )131131TeTe 131131I I 132132I I 2.32.3 小時小時 - -, , 132132TeTe 的子體的子體 125I T1/260d標記物儲存應用一段時間、商品化標記物儲存應用一段時間、商品化低能低能 射線射線

21、，無，無 粒子粒子輻射分解少，標記物穩(wěn)定性好輻射分解少，標記物穩(wěn)定性好CONHCH2COOHICONHCH2COOH131I+Na131IKIO3KIO3H+131I鄰碘馬尿酸鄰碘馬尿酸(一一)同位素交換法同位素交換法:HOIHO131I Na131I150 1h131I6 膽固醇膽固醇(二二) 蛋白質(zhì)、多肽的碘標記技術蛋白質(zhì)、多肽的碘標記技術:Na125IHOCH2CHCOOHCH2CHCOOHHO125I+125I2NH2NH2125I碘代酪氨酸碘代酪氨酸氧化劑氧化劑 ICl，Ch-T，H2O2標記原理：標記原理：NHN125ICH2CHCOOHNH2125I碘代組氨酸碘代組氨酸N125I

22、CH2CHCOOHNH2125I碘代色氨酸碘代色氨酸1. 氯胺氯胺T 法：法：SO2NCH3NaCl+2Na125I+2H2OSO2NHCH3+125I2+NaCl2NaOH溫和氧化劑溫和氧化劑反應液組成：反應液組成： Na125I 74MBq10L） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5g10L） 緩緩 沖液沖液pH7.4） 30L 氯胺氯胺 T 100g10L） 室溫室溫13min 加加Na2S2O5 200g0.2mL)中止反應中止反應用用SephadexG50柱層析分離純化柱層析分離純化 125I-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)本卷須知本卷須知: 氯胺氯胺 T 的新鮮度的新鮮度 使用前配制使用前配制 Na2S2O5的用量的

23、用量 中和過量的氯胺中和過量的氯胺 T 氯胺氯胺 T 的用量的用量 過量過量 反應時間反應時間, 溫度溫度, pH（偏焦亞硫酸鈉）2. 乳過氧化物酶法：乳過氧化物酶法：乳過氧化物酶乳過氧化物酶 + H2O2 O2新生氧）新生氧）標記原理：標記原理：Na125I125I2反應液：反應液： Na125I 37MBq （10L） 緩緩 沖液沖液pH5.6） 30L蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5g10L）乳過氧化物酶乳過氧化物酶 25ng10L）H2O2 200ng （10L）室溫室溫7min 巰基乙醇巰基乙醇10mmol/L0.5mL(中止反中止反應應) H2O2 200ng （10L）室溫室溫7min H2O2

24、 200ng （10L）室溫室溫7min 加入加入NaI載體溶液載體溶液, 用用SephadexG50柱層析分離純柱層析分離純化化 125I-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)本卷須知：本卷須知：1. 乳過氧化物酶使用前新鮮配制乳過氧化物酶使用前新鮮配制2. H2O2保持低濃度：保持低濃度： 0.1mmol/L3. 酶的濃度酶的濃度，標記率，標記率酶的用量酶的用量 95放化雜質(zhì)放化雜質(zhì)測定放化純度的常用方法測定放化純度的常用方法放射性產(chǎn)物放射性產(chǎn)物標準品標準品放射化學純度放射化學純度 %=特定化學形態(tài)的放射性活度特定化學形態(tài)的放射性活度樣品總放射性活度樣品總放射性活度100%(1) 層析法和電泳法層析法和電泳法紙層

25、析、薄板層析紙層析、薄板層析(2) HPLC法法 放射性檢測器放射性檢測器( 常規(guī)檢測方法常規(guī)檢測方法 )3.放射性比活度放射性比活度:測定產(chǎn)品每毫升的放射性活度測定產(chǎn)品每毫升的放射性活度(GBq/mL)測定標記產(chǎn)品的化學濃度測定標記產(chǎn)品的化學濃度(mmol /mL)= 放射性比活度放射性比活度(GBq/mmol)4. 標記位置及定量分布測定標記位置及定量分布測定:降介法降介法 ( 采用特定化學反應或專一性酶采用特定化學反應或專一性酶 ) 14C- 質(zhì)譜法、紅外光譜法質(zhì)譜法、紅外光譜法核磁共振：核磁共振： 氚核磁共振分析法氚核磁共振分析法第五節(jié)第五節(jié) 放射性標記化合物的穩(wěn)定性與貯存放射性標記化

26、合物的穩(wěn)定性與貯存一一. 放射性標記化合物的分解機理：放射性標記化合物的分解機理：1. 一般的化學分解一般的化學分解: 水解水解, 氧化氧化, 聚合聚合, 光學異構光學異構2. 初級內(nèi)分解初級內(nèi)分解: 自然衰變自然衰變HeH3231NC147146TeIEC12552125534. 次級分解次級分解: 射線先作用于溶劑分子產(chǎn)生自由基射線先作用于溶劑分子產(chǎn)生自由基, 如如 H， HO ，HO2 等。自由基再與標記分子反等。自由基再與標記分子反應應3. 初級外分解初級外分解: 射線直接引起化合物電離或化學鍵斷裂射線直接引起化合物電離或化學鍵斷裂輻射自分解輻射自分解 (Autoradiolysis)

27、的主要原因的主要原因電離密度電離密度 自吸收自吸收 輻射自分解輻射自分解 3H 14C 35S 32P能量能量 自吸收自吸收 輻射自分解輻射自分解 低能量高能量低能量高能量二二. 輻射自分解的影響因素：輻射自分解的影響因素：3. 標記物的濃度和比活度標記物的濃度和比活度:1. 射線的種類射線的種類:2. 射線的能量射線的能量:比活度比活度 輻射自分解輻射自分解4. 標記物中雜質(zhì)及貯存環(huán)境：標記物中雜質(zhì)及貯存環(huán)境：放化純度放化純度 %1009080841216貯存時間貯存時間 Week2,4,6,73H雌二醇放化純度變化雌二醇放化純度變化雜質(zhì)加速輻射自分解雜質(zhì)加速輻射自分解化化 合合 物物貯貯 存存 條條 件件分解分解 % %DL-(7-DL-(7-3 3H)H)去甲腎上腺素去甲腎上腺素無清除劑無清除劑1 1%Vit%Vit 的的 0.1N0.1N 醋酸液醋酸液18182 2L-(3,3L-(3,3- -3 3H)H)胱氨酸胱氨酸無清除劑無清除劑 2 % 2 %乙乙 醇醇18181212L-(2,5,6-L-(2,5,6-3 3H)H)雙羥苯丙氨酸雙羥苯丙氨酸無清除劑無清除劑 1 % 1 %乙乙 醇醇50505 5L-(L-(甲基甲基- -3 3H)H)蛋氨酸蛋氨酸無清除劑無清除劑 1 % 1 %甲酸鈉甲酸鈉22221717(6-(6-3 3H)H)胸腺嘧啶核苷胸腺