放射性同位素示蹤的正確使用

1、isotopic tracer method是利用放射性核素作為示蹤劑對(duì)爭(zhēng)辯對(duì)象進(jìn)展標(biāo)記的Hevesy。Hevesy 于 1923 年首先用自然放射性 212Pb爭(zhēng)辯鉛鹽在豆科植物內(nèi)的分布和轉(zhuǎn)移。繼后Jolit Curie 1934 年覺(jué)察了人工放射性，以及其后生產(chǎn)方法的建立加速器、反響堆等應(yīng)用供給了根本的條件和有力的保障。一、同位素示蹤法根本原理和特點(diǎn)或穩(wěn)定性核素 應(yīng)一般元素及其化合物之間的化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)是一樣的因此，就可以用同位素作為一種標(biāo)記，制成含有同位素的標(biāo)記化合物如標(biāo)記食物，藥物和 代謝物質(zhì)等 磁共振等質(zhì)量分析儀器來(lái)測(cè)定。放射性同位素和穩(wěn)定性同位素都可作為示蹤劑 tracer，

2、 受到限制；而用放射性同位素作為示蹤劑不僅靈敏度，測(cè)量方法簡(jiǎn)便易行，能準(zhǔn)確地定量， 準(zhǔn)確地定位及符合所爭(zhēng)辯對(duì)象的生理?xiàng)l件等特點(diǎn)：靈敏度高10-1410-18 1015 個(gè)非放射性原子中檢出一個(gè)108-107 倍，而迄今最準(zhǔn)確的化學(xué)分析10-12克水平。方法簡(jiǎn)便 蹤時(shí)，可以利用某些放射性同位素釋放出穿透力強(qiáng)的r 射線，在體外測(cè)量而獲得結(jié)果，這就14C 3H 射線的放射性同位素在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)試驗(yàn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。定位定量準(zhǔn)確放射性同位素示蹤法能準(zhǔn)確定量地測(cè)定代謝物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)變,與某些形態(tài)學(xué)技術(shù)相結(jié) 合如病理組織切片技術(shù)，電子顯微鏡技術(shù)等，可以確定放射性示蹤劑在組織器官中的定量分布，并且對(duì)組

3、織器官的定位準(zhǔn)確度可達(dá)細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平乃至分子水平。符合生理?xiàng)l件 全防護(hù)措施和條件，在目前個(gè)別元素如氧、氮等還沒(méi)有適宜的放射性同位素等等。在作 或是穩(wěn)定性同位素與相應(yīng)的一般元素之間存在著化學(xué)性質(zhì)上的微小差異所引起 3H 1H 的三倍，2H 1H 的兩倍，當(dāng)用氚水3H2O作示蹤劑H2O 中的含量不能過(guò)大，否則會(huì)使水的物理常數(shù)、對(duì)細(xì)胞膜的滲透及細(xì)胞質(zhì) 小于安全劑量，嚴(yán)格把握在生物機(jī)體所能允許的范圍之內(nèi)，以免試驗(yàn)對(duì)象受輻射損傷，而得錯(cuò)誤的結(jié)果。二、示蹤試驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則試驗(yàn)預(yù)備階段正式試驗(yàn)階段放射性去污染和放射性廢物處理設(shè)計(jì)一個(gè)放射性同位素的示蹤試驗(yàn)應(yīng)從試驗(yàn)的目的性 求有效的、可重復(fù)的測(cè)定放射性強(qiáng)度

4、的條件，二是必需選擇一個(gè)適宜的比活度q單位是原子/時(shí)間/分子，dpm/mol 或 ci/mol。其中，-ddt/為該處放射性原子核的衰變常數(shù)。q /n，表示 n個(gè)該化學(xué)形式分子為個(gè)放射性原子所標(biāo)記。n/n 表示放射性標(biāo)記的分子數(shù)n與總分子數(shù)標(biāo)記的加未標(biāo)記的n 之比。承受放射性同位素示蹤技術(shù)來(lái)實(shí) 理三個(gè)步驟。一試驗(yàn)預(yù)備階段示蹤劑的選擇q 58 1300 四周的那些元素的化學(xué)性質(zhì)，由于它們有可能成為此放射性同位素的雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)或不經(jīng)過(guò)中間狀態(tài)種形式的能量輻射，如 、-、+、X 放射等。在選擇示蹤劑時(shí)，示蹤試驗(yàn)人員要認(rèn)真兩條水平線之間和距離表示能量差，或表示能級(jí)同伴隨原子序數(shù)增或削減的能量，表示 足夠

5、t 相適應(yīng)，如對(duì)于某個(gè)試驗(yàn)，t0.04 時(shí)，應(yīng)所選放射性同位素的衰變3.5；而t0.10 時(shí)，應(yīng)選放射性同位素的衰變校正為6.6。t0.15 時(shí)，應(yīng)10。 r 射線物放射性同位素，假設(shè)試驗(yàn)周期長(zhǎng)，如需要將動(dòng)物活殺后對(duì)組織臟器分別測(cè)定的，則應(yīng)選用半衰期較長(zhǎng)放射性同位素。此外，依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)選用定位的或不定位的標(biāo)記示蹤劑， 例如爭(zhēng)辯氨基酸的脫羧反響，14 14CO2。而有些試驗(yàn)不要求特定位置標(biāo)記，只須均勻標(biāo)記即可。期間、貯存期間以用試驗(yàn)體系中所使用的溶劑、化學(xué)試劑、酶等可能會(huì)產(chǎn)生化學(xué)雜質(zhì)不“純”，而或多或少影響試驗(yàn)的結(jié)果，甚至?xí)?dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論。 氚標(biāo)記的胸腺嘧啶核苷3HTdR和尿嘧啶核苷3HUR是兩

6、種常用的示蹤劑，前者有效地結(jié)合到 DNA 中，后者則摻入到 RNA 不同溫度和不同溶液中的穩(wěn)定性也不同。經(jīng)保存八年的3H-TdR 353H很可能是蛋白質(zhì)結(jié)合，而不是與DNA RNA 相結(jié)合，這些雜質(zhì)用DNA 酶和RNA 酶處理3HTdR 3HUR 貯存在-20的冷凍溶液中輻射分別速度要比+2增加34 倍，但低溫度-140對(duì)貯存也有利，在允許對(duì)示蹤試驗(yàn)人員在選擇保存放射性示蹤劑時(shí)會(huì)有所啟發(fā)。放射性同位素測(cè)量方法的選擇 射線可用液體閃耀計(jì)數(shù)器測(cè)量：對(duì)于 G-M 計(jì)數(shù)管，碘化鈉鉈閃耀晶體探測(cè)。目前大多數(shù)試驗(yàn)室主要承受晶體閃耀計(jì)數(shù)法和液體閃耀計(jì)數(shù)法兩種測(cè)量方式。同一臺(tái)探測(cè)儀器對(duì)不同量的示蹤劑具有不同的

7、最正確工作條件或選用該同位素的標(biāo)準(zhǔn)源牢靠的狀態(tài)。“坪曲線”，另一種是找最好的品質(zhì)因素。對(duì)于 光電倍增管，在理論上不存在“坪”plateau。但隨著高壓的增加，在肯定范圍內(nèi)，脈沖數(shù) 射源，依據(jù)其射線能量的大小，初選 一個(gè)寬闊器增益放大倍數(shù)和甄別器閾值。不斷地轉(zhuǎn)變高壓由低到高，均勻增加伏度，放 大倍數(shù)不變下的高壓計(jì)數(shù)率曲線，這樣反復(fù)多作幾條曲線。必要時(shí)，還可固定甄別閾值， 轉(zhuǎn)變“坪”比較平坦的曲線工作條件：甄別閾值和放 大增“坪”中點(diǎn)偏向起始段一邊相 應(yīng)的是儀器的計(jì)數(shù)效率E Nb F=E2Nb 它是衡量一臺(tái)計(jì)數(shù)器性能的指標(biāo)，儀器的品質(zhì)因素F F E 越高而本底Nb f f=nsnb ns 指某種放

8、射性樣品的計(jì)數(shù)率。找最好品質(zhì)因素的方法與測(cè)坪曲線一樣，作出幾條高壓F或 f的關(guān)系曲線，在幾條曲線中選擇峰值最高的曲線。這根曲線的峰值所對(duì)應(yīng)的條件：高壓，甄別閾，放大倍數(shù)等，就是該儀器對(duì)被測(cè)同位素的“坪”上，有的在“坪”四周，有的卻在 “坪”的下“坪”所對(duì)應(yīng)的工作 條件，而器的最正確工作條件具有專(zhuān)屬性，并且要經(jīng)常通過(guò)選擇其不同時(shí)期的最正確工作條件。更不能不問(wèn)被測(cè)同位素的種類(lèi)，而千篇一律地使用同一個(gè)工作條件。 tN=1.4tb 的比例tN 為樣品放射性測(cè)量時(shí)間，tb 為本底測(cè)量時(shí)間較為合理；假設(shè)樣品數(shù)量較多是一大批樣品，則延長(zhǎng)本底測(cè)量時(shí)間tb，取 tb 的時(shí)間均值， 而 tN 則可相對(duì)短，這樣可節(jié)

9、約時(shí)間，有利于縮短試驗(yàn)周期。對(duì)于示蹤試驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，樣品中所含放射性強(qiáng)度的要求，是使其放射性計(jì)數(shù)率大于或等于本底計(jì)數(shù)的1020 倍。進(jìn)展非放射性的模擬試驗(yàn)，把試驗(yàn)全過(guò)程預(yù)演一遍 藥品是否合格，又可以操作人員進(jìn)展訓(xùn)練，以保證正式試驗(yàn)?zāi)茼槷?dāng)進(jìn)展。二正式試驗(yàn)階段選擇放射性同位素的劑量 慮示蹤劑用量。在細(xì)胞培育，切片保溫，酶反響等示蹤試驗(yàn)中，應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?、反響時(shí)間及反響體積的不同來(lái)考慮示蹤劑的用量，通常小于一個(gè)微居里或幾個(gè)微居里。 由于放射性同maximun permissible dos選擇示蹤劑給入途徑 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)步驟的某個(gè)環(huán)節(jié)參加肯定劑量的示蹤到反響系統(tǒng)中去放射性生物樣品的制備依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮?/p>

10、示蹤劑的標(biāo)記放射性同位素的性質(zhì)制備放射性生物樣品r ，只要定量地取出被測(cè)物放入井型NaITL晶體內(nèi)就能測(cè)定；假設(shè)是釋放出硬 射線的示 樣品應(yīng)制成液體閃耀樣品詳見(jiàn)放射性測(cè)量”一章，在液體閃耀計(jì)數(shù)器內(nèi)測(cè)量。不管承受 需承受灰化法，但灰化法對(duì)易揮發(fā)的同位素或易揮發(fā)的組織樣品不適宜。放射性樣品的測(cè)量 些因素包括儀器探頭對(duì)于放射源的相對(duì)立體角、射線被探頭接收后被計(jì)數(shù)的幾率、反散射、 量，不追求它的實(shí)際衰變率。在一般的示蹤試驗(yàn)中，大多承受相對(duì)測(cè)量的方法，比較樣品間 形成的相對(duì)立體角較小，所以兩者計(jì)數(shù)率的差異會(huì)顯著減小。在用紙片法測(cè)量3H 標(biāo)記物的放測(cè)窗遠(yuǎn)近，樣品都應(yīng)置于探測(cè)窗的垂直軸線上，以削減樣品與探測(cè)

11、窗之間的相對(duì)立體角。三放射性去污染和放射性廢物處理 過(guò)程進(jìn)展中，就要作除污染和清理放射性廢物的工作。三、同位素示蹤法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)中的應(yīng)用放射性同位素示蹤法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛 析，電子顯微鏡技術(shù)，同位素技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合等。由于這些技術(shù)的進(jìn)展 膜受體、RNA-DNA 逆轉(zhuǎn)錄等，使人類(lèi)對(duì)生命根本現(xiàn)象的生疏開(kāi)拓了一條的途徑。下面僅就同位素示蹤技術(shù)在生物化學(xué)和分子生物學(xué)中應(yīng)用的幾個(gè)主要方面作一介紹。物質(zhì)代放謝的爭(zhēng)辯 標(biāo)記物作示蹤劑分析這些物質(zhì)中同位素含量的變化，就可以知道它們之間相互轉(zhuǎn)變的關(guān)系， 還能分辯出誰(shuí)是前身物，誰(shuí)是產(chǎn)物 ，分析同位素示蹤劑存在于物質(zhì)分子的哪些原子

12、上，可以A 的36 步化學(xué)反響，在鯊烯與膽固醇之間，就有二十個(gè)中間物，膽固醇的生物合成途徑可簡(jiǎn)化為:乙酸甲基二羥戊酸3H膽固醇作靜脈注射的示蹤試驗(yàn)說(shuō)明，放射性大局部進(jìn)入肝臟，再消滅在糞中，且甲狀固醇含量的機(jī)理，在于它對(duì)血漿膽固醇向肝臟轉(zhuǎn)移過(guò)程的加速作用。物質(zhì)轉(zhuǎn)化的爭(zhēng)辯物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律是生命活動(dòng)中重要的本質(zhì)內(nèi)容 系的狀況下都可應(yīng)用，操作簡(jiǎn)化，測(cè)定靈敏度提高，不僅能定性，還可作定量分析。 在說(shuō)明GMP的堿基和核糖上分別都標(biāo)記上 14C， 在離體系統(tǒng)中使之參入脫氧鳥(niǎo)嘌呤核苷酸 dGMP，然后將原標(biāo)記物和產(chǎn)物被雙標(biāo)記GMP摻入的dGM結(jié)果dGMP 的戊糖就原標(biāo)記物GMP 的dGMP 的堿基和

13、核糖的比值肯定與原標(biāo)記物GMP 的兩局部比值有顯著差異。這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明戊糖脫氧是在堿基與戊糖不分記的狀況下進(jìn)展的， 從而證明白脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接轉(zhuǎn)化而來(lái)的 3H-dTTP 為前身物作DNA DNA的放射性，作為合成的DNA的檢出指標(biāo)。動(dòng)態(tài)平衡的爭(zhēng)辯說(shuō)明生物體內(nèi)物質(zhì)處于不斷更的動(dòng)態(tài)平衡之中 釋法求也。生物樣品中微量物質(zhì)的分析在放射性同位素示蹤技術(shù)被應(yīng)用之前 radioimmunoassay技術(shù)是一種超微量的分析方法， 它可測(cè)定的物質(zhì) 300 多種，其中激素類(lèi)居多，包括類(lèi)固醇激素，多肽類(lèi)激素，非肽類(lèi)激素，蛋白質(zhì)物質(zhì)，環(huán)核苷酸，酶，腫瘤相關(guān)的抗原，抗體以及病原體，微量藥物等其它物質(zhì)。最近鄰序列分析法Nearest neighbour-sequence analysis methodDNA RNA 素示蹤技術(shù)結(jié)合酶切理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，爭(zhēng)辯證明白DNA 分子中堿基排列規(guī)律，在體外作合成合成DNA 的試驗(yàn)：分四批進(jìn)展，每批用一種不同的32P 標(biāo)記脫氧核苷三磷酸，32P 標(biāo)記在戊糖 5”C 5”CP 鍵，使原堿基上通過(guò)戊5”C 32P 3”C DNA 復(fù)制與RNA T2-DNA 為模板制成32PRNA，取肯定量T2-DNA 和其它一些DNA