放射性同位素示踪技术

一：什么叫放射性核素示踪技术，其基本原理是什么？

放射性示踪法（radioactive tracer method） 由于放射性核素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律。这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子。

原理：

放射性示踪的应用，隐含着两个假定：一是放射性核素和它的稳定同位素化学性质相同；二是研究对象的化学特性不受放射性衰变的影响。第一个假定仅当同位素的质量效应很重要时才是不正确的，这种情况只在氕-氘-氚互相取代时才会发生。第二个假定，只要示踪物的浓度很小就是正确的。

应用：

放射性示踪技术，在工农业生产、医疗卫生等方面都有广泛的应用。在农业上，可以用放射性示踪研究作物对肥料的吸收情况：把放射性颗粒状磷肥放到作物根旁土壤中，15分钟～20分钟，叶片上就有放射性磷出现，观察放射性增加的速度，就能估计作物吸收磷肥的速度。在医学和生命科学的研究方面，把用放射性核素标记的物质A引入动物体，经过一段时间，从排出物或组织中分离出另一化合物B，含有相当数量的上述标记核素，即可确定A在动物体内可以转变为B.例如，将14C标记的糖喂给大鼠，发现从其脂肪中分离出来的脂肪酸有很强的放射性，就证明了糖在动物体内可以变成脂肪这一很重要的代谢规律。也可以用放射性标记某种物质，追踪这种物质在动物体内转移和移动的速度，研究其吸收、摄取、浓集、分布、分泌、排泄以及药物作用原理等问题。

二：常见的放射性同位素示踪技术应用有哪些

同位素示踪技术（isotopic tracer technique）是利用放射性同位素或经富集的稀有稳定核素作为示踪剂，研究各种物理、化学、生物、环境和 材料等领域中科学问题的技术。示踪剂是由示踪原子或分子组成的物质。 示踪原子（又称标记原子）是其核性质易于探测的原子。含有示踪原子的 化合物，称为标记化合物。理论上，几乎所有的化合物都可被示踪原子标记。一种原子被标记的化合物，称为单标记化合物；两种原子被标记的化合物，则称为双标记化合物（如2H218O）。

三：同位素示踪法的介绍

1.示踪剂的选择选定放射性示踪剂的比活度λqδ的值必须足够大，以保证实验所需要的灵敏度，而又要尽可能地小，使得在该实验条件下辐射自分解可忽略。一般情形是根据实验目的和实验周期长短，来选择具有合适的衰变方式，辐射类型和半衰期，且放射毒性低的放射性同位素。至今已确定的放射性核素包括天然的58种和人工制造的约1300种，其中大多数不常能用作放射性示踪剂。主要原因是制备困难、半衰期不合适及放射性不足以定量。在任何一种生产方法中，生产步骤很可能包含或多或少的化学处理，因而示踪实验人员需要了解某个核素及其周围的那些元素的化学性质，因为它们有可能成为此放射性同位素的杂质。放射性同位素都衰变（经过或不经过中间状态）到处于基态的子体核素，衰变时伴随各种形式的能量辐射，如α、β-、β+、γ、X放射等。在选择示踪剂时，示踪实验人员要仔细研究衰变纲图，根据实验条件和计数条件来决定那一种辐射，在衰变纲变内，代表核能级的两条水平线之间和距离表示能量差，↑或↓表示能级同伴随原子序数增或减少的能量，↓表示从激发态至基态的同质异能跃迁。一般要选择最适宜的半衰期τ的放射性同位素，使τ足够长，从而使衰变校正有意义或干脆不必作衰变校正，同时又要足够短，能较安全地进行示踪实验，并使得放射性废物容易处理，在实际工作中，使用的放射性同位素的半衰期应该与实验需要持续的时间t相适应，如对于某个实验，t/τ=0.04时，应所选放射性同位素的衰变校正为3.5%；而t/τ=0.10时，应选放射性同位素的衰变校正为6.6%。t/τ=0.15时，应选用其衰变校正为10%。在体外示踪条件，一般选用半衰期较长而射线强度适中，既利于探测，又易于防护和保存的放射性示踪剂。体内示踪条件下，若实验周期短，应选用半衰期短，且能放出一定强度r射线物放射性同位素，若实验周期长，如需要将动物活杀后对组织脏器分别测定的，则应选用半衰期较长放射性同位素。此外，根据实验目的来选用定位的或不定位的标记示踪剂，例如研究氨基酸的脱羧反应，14C应标记在羧基上，只有这种定位标记的氨基酸，才能在脱羧后产生14CO2。而有些实验不要求特定位置标记，只须均匀标记即可。选择放射性示踪剂还必须同时满足高化学纯度，高放射性核纯度的要求。在示踪剂制备期间、贮存期间以用试验体系中所使用的溶剂、化学试剂、酶等可能会产生化学杂质、放射化学杂质及辐射自分解引起的放射性杂质，这些杂质的存在，使得示踪实验中使用的示踪剂不“纯”，而或多或少影响实验的结果，甚至会导致错误结论。 氚标记的胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）和尿嘧啶核苷（3H－UR）是两种常用的示踪剂，前者有效地结合到DNA中，后者则掺入到RNA中，它们的辐射分解速度随比较放射性的增高及保存时间的延长而增加，在不同温度和不同溶液中的稳定性也不同。经保存八年的3H-TdR约有35%辐射分解为3H－胸腺嘧啶，并导致二醇和水合物的形式，在实验中这杂质会很快掺入细胞并与大分子（很可能是蛋白质）结合，而不是与DNA和RNA相结合，这些杂质用DNA酶和RNA酶处理细胞都不除去。3H－TdR和3H－UR贮存在-20℃的冷冻溶液中辐射分离速度要比+2℃增加3－4倍，但低温度（-140℃）对贮存也有利，在允许对示踪实验人员在选择保存放射性示踪剂时会有所启发。2.放射性同位素测量方法的选择测量方法的选择取决于射线种类，对于α射线通常可用硫化锌晶体、电离室、核乳胶等方法探测；对能量高的β射线可用云母窗计数管、塑料闪烁晶体及核乳胶测定，对于能量低的β射线可用液体闪烁计数器测量：对于γ射线则......余下全文>>

四：用放射性同位素标记法为什么能追踪细胞内物质代谢途径

用放射性同位素标记法为什么能追踪细胞内物质代谢途径

同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法,示踪实验的创建者是Hevesy.Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb研究铅盐在豆科植物内的分布和转移.继后Jolit和Curie于1934年发现了人工放射性,以及其后生产方法的建立（加速器、反应堆等）,为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障.

一、同位素示踪法基本原理和特点

同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的,只是具有不同的核物理性质.因此,就可以用同位素作为一种标记,制成含有同位素的标记化合物（如标记食物,药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物.利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质,就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等,稳定性同位素虽然不释放射线,但可以利用它与普通相应同位素的质量之差,通过质谱仪,气相层析仪,核磁共振等质量分析仪器来测定.放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer）,但是,稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低,可获得的种类少,价格较昂贵,其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度,测量方法简便易行,能准确地定量,准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点：

1.灵敏度高

放射性示踪法可测到10-14－10-18克水平,即可以从1015个非放射性原子中检出一个放射性原子.它比目前较敏感的重量分析天平要敏感108-107倍,而迄今最准确的化学分析法很难测定到10-12克水平.

2.方法简便

放射性测定不受其它非放射性物质的干扰,可以省略许多复杂的物质分离步骤,体内示踪时,可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线,在体外测量而获得结果,这就大大简化了实验过程,做到非破坏性分析,随着液体闪烁计数的发展,14C和3H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用.

3.定位定量准确

放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术,电子显微镜技术等）,可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布,并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平、亚细胞水平乃至分子水平.

4.符合生理条件

在放射性同位素实验中,所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的,它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的,体内生理过程仍保持正常的平衡状态,获得的分析结果符合生理条件,更能反映客观存在的事物本质. 放射性同位素示踪法的优点如上所述,但也存在一些缺陷,如从事放射性同位素工作的人员要受一定的专门训练,要具备相应的安全防护措施和条件,在目前个别元素（如氧、氮等）还没有合适的放射性同位素等等.在作示踪实验时,还必须注意到示踪剂的同位素效应和放射效应问题.所谓同位素效应是指放射性同位素（或是稳定性同位素）与相应的普通元素之间存在着化学性质上的微小差异所引起的个别性质上的明显区别,对于轻元素而言,同位素效应比较严重.因为同位素之间的质量判别是倍增的,如3H质量是1H的三倍,2H是1H的两倍,当用氚水（3H2O）作示踪剂时,它在普通H2O中的含量不能过大,否则会使水的物理常数、对细胞膜的渗透及细胞质粘性等都会发生改变.但在一般的示踪实验中,由同位素效应引起的误差,常在实验误差内,可忽略不计.放射性同位素释放的......余下全文>>

五：放射性核素示踪技术的优越性主要表现在哪些方面

（1）灵敏度高；

（2）放射性比活度；

（3）测量简便、易分辨；

（4）合乎生理条件；

（5）能定位。