核醫(yī)學放射性核素標記化合物學習教案

1、會計學1核醫(yī)學核醫(yī)學 放射性核素標記放射性核素標記(bioj)化合物化合物第一頁，共104頁。2示蹤技術(shù)(jsh) 觀察野生動物大熊貓的生活觀察野生動物大熊貓的生活(shnghu)習性習性無線電發(fā)射器無線電發(fā)射器 示蹤物示蹤物 放射性核素放射性核素酶酶熒光熒光(ynggung)素素 第1頁/共103頁第二頁，共104頁。319231923年首次通過年首次通過(tnggu)(tnggu)測定放射性鉛的射線來測定放射性鉛的射線來觀察其在動、植物體內(nèi)的分布；觀察其在動、植物體內(nèi)的分布；19521952年年 Hershey 32P Hershey 32P、35S DNA35S DNA是遺傳物質(zhì)；是遺傳

2、物質(zhì)；19591959年年 Berson Berson、Yalow RIAYalow RIA；19581958年年 Meselson Meselson、Stahl DNAStahl DNA半保留復制；半保留復制；1977 1977 年，年，F(xiàn)rederick Sanger Frederick Sanger 等采用放射性標記技術(shù)等采用放射性標記技術(shù)和和ARGARG，成功地進行了，成功地進行了DNA DNA 序列測定。序列測定。示蹤實驗示蹤實驗(shyn)之父之父32P32P、131I131I、14C14C、3H3H先后先后(xinhu)(xinhu)被用于醫(yī)學實驗研究被用于醫(yī)學實驗研究RNA-D

3、NARNA-DNA逆轉(zhuǎn)錄、遺傳的三聯(lián)密碼、細胞周期、微量物質(zhì)測量逆轉(zhuǎn)錄、遺傳的三聯(lián)密碼、細胞周期、微量物質(zhì)測量等均離不開示蹤技術(shù)。等均離不開示蹤技術(shù)。第2頁/共103頁第三頁，共104頁。4如何用噬菌體感染如何用噬菌體感染(gnrn)(gnrn)實驗實驗證明證明DNA DNA 是遺傳信息的載體？是遺傳信息的載體？Introduction第3頁/共103頁第四頁，共104頁。5如何用噬菌體感染如何用噬菌體感染(gnrn)(gnrn)實驗證明實驗證明DNA DNA 是遺傳信息的是遺傳信息的載體？載體？第4頁/共103頁第五頁，共104頁。6如何如何(rh)(rh)用噬菌體感染實驗證明用噬菌體感染實

4、驗證明DNA DNA 是遺傳信息的載體？是遺傳信息的載體？35S32P35S32P子代子代(zdi)分離蛋白質(zhì)外殼及分離蛋白質(zhì)外殼及DNADNA內(nèi)核內(nèi)核(ni (ni h)h)，并測量放射，并測量放射性性蛋白質(zhì)外殼無蛋白質(zhì)外殼無放射性，放射性，DNADNA上有放射性！上有放射性！DNADNA是遺傳物質(zhì)！是遺傳物質(zhì)！第5頁/共103頁第六頁，共104頁。7為什么要用放射性核素作為為什么要用放射性核素作為(zuwi)示蹤劑？示蹤劑？ 一般非放射性物質(zhì)進入一般非放射性物質(zhì)進入(jnr)機體后無法區(qū)別哪些是外來的？機體后無法區(qū)別哪些是外來的？哪些是原有的物質(zhì)？哪些是原有的物質(zhì)？ 有些物質(zhì)進入有些物質(zhì)進

5、入(jnr)機體后發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化、分解，無法再找到機體后發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化、分解，無法再找到它的蹤跡。它的蹤跡。 Tracer第6頁/共103頁第七頁，共104頁。8核醫(yī)學應(yīng)用核醫(yī)學應(yīng)用 第7頁/共103頁第八頁，共104頁。9PET and SPECT: Advanced Imaging SystemsPositron Emission TomographySingle-Photon Emission Computed TomographyA PET scan can be an effective tool to diagnose Parkinsons disease第8頁/共103頁第九頁，共1

6、04頁。Radiopharmaceutical Radiotherapy Principle第9頁/共103頁第十頁，共104頁。11放射性核素標記化合物：它是指在化放射性核素標記化合物：它是指在化合物分子中引入可起示蹤作用合物分子中引入可起示蹤作用(zuyng)的放射性核素，并保持原的放射性核素，并保持原有化合物的理化和生物學性質(zhì)不變的有化合物的理化和生物學性質(zhì)不變的一類化合物。一類化合物。 第10頁/共103頁第十一頁，共104頁。第11頁/共103頁第十二頁，共104頁。13第12頁/共103頁第十三頁，共104頁。14一、幾個一、幾個(j )重要參數(shù)重要參數(shù)1. 1.放射性濃度：它是指

7、單位體積的溶液中含有的放放射性濃度：它是指單位體積的溶液中含有的放射射 性活度。以性活度。以Bq/LBq/L或或Bq/mlBq/ml等表示。等表示。2. 2.放射化學純度：指所指定的放射性標記化合物的放射化學純度：指所指定的放射性標記化合物的放放 射性活度占該樣品的總放射性活度的百分比。要射性活度占該樣品的總放射性活度的百分比。要求求 放化純度要達到放化純度要達到95%95%以上以上 放化純度放化純度(%)=(%)=(標記物的放射性活度標記物的放射性活度)/()/(樣品總的放樣品總的放射性活度射性活度) ) 100%100%放射性示蹤實驗是以測量放射性的蹤跡來顯示該物放射性示蹤實驗是以測量放射

8、性的蹤跡來顯示該物質(zhì)的行蹤的，如果示蹤劑中含有放射數(shù)雜質(zhì)，質(zhì)的行蹤的，如果示蹤劑中含有放射數(shù)雜質(zhì)，就會使實驗結(jié)果紊亂，甚至失敗。就會使實驗結(jié)果紊亂，甚至失敗。放射性雜質(zhì)不僅可以從原料及制備過程放射性雜質(zhì)不僅可以從原料及制備過程(guchng)(guchng)中引入，而且也會隨著標記物貯存時間的延長中引入，而且也會隨著標記物貯存時間的延長而逐漸產(chǎn)生。因此不僅制備標記化合物時得要而逐漸產(chǎn)生。因此不僅制備標記化合物時得要進行純化分離，而且在貯存過程進行純化分離，而且在貯存過程(guchng)(guchng)中仍中仍要密切監(jiān)測它的放射化學純度，特別是高比活要密切監(jiān)測它的放射化學純度，特別是高比活度的氚

9、標記化合物。度的氚標記化合物。 第13頁/共103頁第十四頁，共104頁。15單位質(zhì)量單位質(zhì)量(zhling)（摩爾、容積）物質(zhì)所含放射性的多少，后者常稱為放射性濃度。（摩爾、容積）物質(zhì)所含放射性的多少，后者常稱為放射性濃度。 單位：單位：MBq/mg、GBq/mg、TBq/g或或MBq/mmol、GBq/mmol、MBq/ml。第14頁/共103頁第十五頁，共104頁。16A=第15頁/共103頁第十六頁，共104頁。174. 4.化學化學(huxu)(huxu)純度純度: :指某一化學指某一化學(huxu)(huxu)形式存在的物形式存在的物質(zhì)量在該樣品的總重量中所占的百分比。質(zhì)量在該樣品

10、的總重量中所占的百分比。5. 5.放射性核素純度：是指特定的放射性核素的放射性放射性核素純度：是指特定的放射性核素的放射性活度占總放射性活度的百分數(shù)，表示為：活度占總放射性活度的百分數(shù)，表示為：放射性核素純度放射性核素純度(%) = (%) = (特定的放射性核素的活度特定的放射性核素的活度)/()/(樣樣品的總放射性活度品的總放射性活度) ) 100%100% 一般要求放射性核素純度要達到一般要求放射性核素純度要達到99%99%以上。以上。第16頁/共103頁第十七頁，共104頁。186. 6. 標記位置標記位置(wi zhi)(wi zhi)及命名及命名: :標記化合物命名，通常先指出標記

11、部位再指出標記標記化合物命名，通常先指出標記部位再指出標記核素，最后列出化合物名稱，三部分中以二短橫線核素，最后列出化合物名稱，三部分中以二短橫線相聯(lián)，如：相聯(lián)，如：1-14C-1-14C-醋酸。醋酸。第17頁/共103頁第十八頁，共104頁。19二、同位素標記二、同位素標記(bioj)與非同位素標記與非同位素標記(bioj)同位素標記：指化合物中的某一穩(wěn)定核素被其放射性同位素標記：指化合物中的某一穩(wěn)定核素被其放射性同位素置換的方法。如用同位素置換的方法。如用3H3H取代化合物分子中的取代化合物分子中的1H1H。非同位素標記：采用并非原化合物所含元素的放射性非同位素標記：采用并非原化合物所含元

12、素的放射性核素核素( (一般選用一般選用(xunyng)(xunyng)性質(zhì)比較接近的放射性核素性質(zhì)比較接近的放射性核素) )進行標記的方法。如蛋白質(zhì)用進行標記的方法。如蛋白質(zhì)用131I131I或或125I125I標記，所得標記，所得標記物與原來化合物不完全相同。標記物與原來化合物不完全相同。第18頁/共103頁第十九頁，共104頁。20第19頁/共103頁第二十頁，共104頁。21三、定位三、定位(dngwi)標記與非定位標記與非定位(dngwi)標記標記定位標記：指標記原子標記在化合物的指定位置上，以符定位標記：指標記原子標記在化合物的指定位置上，以符號號“S”“S”表示。例如表示。例如1

13、(S)-14C-1(S)-14C-醋酸、醋酸、2(S)-14C-2(S)-14C-醋酸，前者醋酸，前者表示表示14C14C標記在醋酸羧基標記在醋酸羧基(su j)(su j)碳上，即碳上，即CH3-14COOHCH3-14COOH，后，后者則標記在甲基碳上，即者則標記在甲基碳上，即14CH3-COOH14CH3-COOH，兩者所能示蹤的基，兩者所能示蹤的基團不同，制備二者的合成路線也完全不同。團不同，制備二者的合成路線也完全不同。第20頁/共103頁第二十一頁，共104頁。22三、定位三、定位(dngwi)標記與非定位標記與非定位(dngwi)標記標記非定位標記：標記原子的結(jié)合部位無法確定。分

14、為非定位標記：標記原子的結(jié)合部位無法確定。分為(fn wi)(fn wi)均勻標記和全標記。均勻標記和全標記。均勻標記：指放射性原子均勻地分布于分子中，以均勻標記：指放射性原子均勻地分布于分子中，以“U”“U”表示。如用表示。如用14CO214CO2通過植物光合作用制得的通過植物光合作用制得的14C-14C-葡萄糖其中分子六個碳原子從統(tǒng)計學上看被均葡萄糖其中分子六個碳原子從統(tǒng)計學上看被均勻標記上勻標記上14C14C，故可寫成，故可寫成14C-14C-葡萄糖葡萄糖(U)(U)或或u-14C-u-14C-葡葡萄糖。萄糖。全標記：是指放射性核素的原子隨機地無嚴格定位全標記：是指放射性核素的原子隨機地

15、無嚴格定位地分布于被標記化合物分子結(jié)構(gòu)上，以地分布于被標記化合物分子結(jié)構(gòu)上，以“G”“G”表示。表示。如如G-3H-G-3H-膽固醇，標記分子中的所有氫原子都可被取膽固醇，標記分子中的所有氫原子都可被取代，但機率各不相同。代，但機率各不相同。非定位標記化合物不能用于觀察分子上特定基團或非定位標記化合物不能用于觀察分子上特定基團或原子的去向，而只是代表整個分子的代謝、分布等原子的去向，而只是代表整個分子的代謝、分布等狀況。非定位標記可以得到較高的比活度因為在狀況。非定位標記可以得到較高的比活度因為在一個分子中，可能存在幾個標記原子，且制備方法一個分子中，可能存在幾個標記原子，且制備方法的選用面也

16、較寬的選用面也較寬準定位(dngwi)標記第21頁/共103頁第二十二頁，共104頁。23第22頁/共103頁第二十三頁，共104頁。24四、雙標記四、雙標記(bioj)與多標記與多標記(bioj)雙標記：在化合物分子的不同部位，引入兩種不同的放射性核素原雙標記：在化合物分子的不同部位，引入兩種不同的放射性核素原子子( (如如3H3H和和14C)14C)或引入一種元素的兩種同位素原子。雙標使得人們可或引入一種元素的兩種同位素原子。雙標使得人們可以在同一以在同一(tngy)(tngy)機體或離體組織中同時觀察兩個指標。機體或離體組織中同時觀察兩個指標。它們在示蹤應(yīng)用時，可在同一機體或離體組織中同

17、時觀察兩個指標，不僅減少工作量，還可排除和減少由于個體差異所引起的實驗誤差在研究化合物的不同代謝物在代謝中的相互關(guān)系、動力學過程以及(yj)生物反應(yīng)機制等問題中，雙(多）標記示蹤劑能解決一般示蹤實驗不易解決的問題。 第23頁/共103頁第二十四頁，共104頁。五、標記五、標記(bioj)化合物的不穩(wěn)定性化合物的不穩(wěn)定性第24頁/共103頁第二十五頁，共104頁。26第25頁/共103頁第二十六頁，共104頁。27一、放射性核素的選擇一、放射性核素的選擇(xunz)不改變原有化合物的理化不改變原有化合物的理化(lhu)(lhu)和生物學性質(zhì)；和生物學性質(zhì)；結(jié)合牢固、穩(wěn)定性好；結(jié)合牢固、穩(wěn)定性好；

18、有合適的半衰期；有合適的半衰期；射線容易測量；射線容易測量；其它：是否容易標記、價格是否可以接受、射線是否容易防護。其它：是否容易標記、價格是否可以接受、射線是否容易防護。第26頁/共103頁第二十七頁，共104頁。28二、放射性核素的來源二、放射性核素的來源(liyun)在發(fā)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)人工核反應(yīng)前，放射性核素都是從天然放射性鈾釷礦物人工核反應(yīng)前，放射性核素都是從天然放射性鈾釷礦物中分離提取，由于品種不多，且特性不適于醫(yī)用，故應(yīng)用有限。自從中分離提取，由于品種不多，且特性不適于醫(yī)用，故應(yīng)用有限。自從發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)人工核反應(yīng)及加速器和反應(yīng)堆問世以后，人們才

19、有可能生人工核反應(yīng)及加速器和反應(yīng)堆問世以后，人們才有可能生產(chǎn)許多品種的放射性核素。產(chǎn)許多品種的放射性核素。目前，醫(yī)用放射性核素主要通過人工核反應(yīng)，從反應(yīng)堆和加速器中生目前，醫(yī)用放射性核素主要通過人工核反應(yīng)，從反應(yīng)堆和加速器中生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，全世界所生產(chǎn)的放射性核素中，約有產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，全世界所生產(chǎn)的放射性核素中，約有8080一一9090用于醫(yī)用于醫(yī)學。學。不論用反應(yīng)堆還是加速器所生產(chǎn)的放射性核素，都必須經(jīng)過必要的分不論用反應(yīng)堆還是加速器所生產(chǎn)的放射性核素，都必須經(jīng)過必要的分離、純化等放射化學處理，經(jīng)鑒定放射核純度合格，并測定比活度后離、純化等放射化學處理，經(jīng)鑒定放射核純度合格，并測定比活度后，才能

20、供使用。，才能供使用。第27頁/共103頁第二十八頁，共104頁。29二、放射性核素的來源二、放射性核素的來源(liyun)(一一)反應(yīng)堆生產(chǎn)放射性核素反應(yīng)堆生產(chǎn)放射性核素1.利用中子引起的核反應(yīng)：用中子轟擊穩(wěn)定性核素是獲取人工放射性核素利用中子引起的核反應(yīng)：用中子轟擊穩(wěn)定性核素是獲取人工放射性核素的來源之一。能量較低的中子，核反應(yīng)后，俘獲中子而放出的來源之一。能量較低的中子，核反應(yīng)后，俘獲中子而放出光子，如光子，如(n、)反應(yīng)；能量較高的中子，核反應(yīng)后，釋放帶電粒子如質(zhì)子或反應(yīng)；能量較高的中子，核反應(yīng)后，釋放帶電粒子如質(zhì)子或粒子等。粒子等。 23Na+10n(低低)24Na+ 或或 23Na

21、(n.) 24Na 6Li+10n(高高)3H+4He 或或 6Li(n、) 3H2.核裂變產(chǎn)物燃料廢料中分離核裂變產(chǎn)物燃料廢料中分離(fnl)提?。汉朔磻?yīng)堆中所用核燃料提?。汉朔磻?yīng)堆中所用核燃料235U或或239po，在其裂變過程中可產(chǎn)生許多放射性核素，供醫(yī)用的有：，在其裂變過程中可產(chǎn)生許多放射性核素，供醫(yī)用的有：99Mo、131I、132I、133Xe和和137Cs等。等。第28頁/共103頁第二十九頁，共104頁。30二、放射性核素的來源二、放射性核素的來源(liyun)(二二)加速器生產(chǎn)加速器生產(chǎn) 利用加速器將質(zhì)子或氘核等粒子加速后，用其轟擊穩(wěn)定性利用加速器將質(zhì)子或氘核等粒子加速后，用

22、其轟擊穩(wěn)定性核素而得到放射性核素。核素而得到放射性核素。這類放射性核素的衰變方式多為正電子發(fā)射或電子俘獲。生產(chǎn)這類放射性核素的衰變方式多為正電子發(fā)射或電子俘獲。生產(chǎn)醫(yī)用放射性核素的加速器主要是回旋加速器。生產(chǎn)的醫(yī)用放射性核素的加速器主要是回旋加速器。生產(chǎn)的11C、15O和和13N等放射性核素的等放射性核素的T1/2相當短，用處相當短，用處(yng chu)極大。極大。第29頁/共103頁第三十頁，共104頁。31三、制備放射性標記化合物要考慮三、制備放射性標記化合物要考慮(kol)的因素的因素放射性核素的獲取及其價格：起始原料通常是由反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性核素的獲取及其價格：起始原料通常是由反應(yīng)堆

23、生產(chǎn)的無機物無機物標記物的穩(wěn)定性：做示蹤劑的化合物穩(wěn)定；標記原子所在的位標記物的穩(wěn)定性：做示蹤劑的化合物穩(wěn)定；標記原子所在的位置也要牢固置也要牢固微量操作技術(shù)微量操作技術(shù)(jsh)(jsh)：一般在毫克或微克級水平：一般在毫克或微克級水平進行冷試驗：即用非放射線原料代替放射性原料的模擬實驗進行冷試驗：即用非放射線原料代替放射性原料的模擬實驗第30頁/共103頁第三十一頁，共104頁。32四、放射性標記化合物制備的基本四、放射性標記化合物制備的基本(jbn)方法方法第31頁/共103頁第三十二頁，共104頁。33四、放射性標記四、放射性標記(bioj)化合物制備的基本方法化合物制備的基本方法1

24、1、同位素交換法、同位素交換法放射性核素與要標記放射性核素與要標記(bioj)(bioj)的化合物中同一元素的的化合物中同一元素的穩(wěn)定同位素相互交換來制備放射性標記穩(wěn)定同位素相互交換來制備放射性標記(bioj)(bioj)化合化合物的方法。物的方法。優(yōu)點：方法簡便，易于操作。適宜于稀有、結(jié)構(gòu)復優(yōu)點：方法簡便，易于操作。適宜于稀有、結(jié)構(gòu)復雜的有機化合物的標記雜的有機化合物的標記(bioj)(bioj)。缺點：無進行定位標記缺點：無進行定位標記(bioj)(bioj)，且有機化合物主鏈，且有機化合物主鏈上的原子無法標記上的原子無法標記(bioj)(bioj)，標記，標記(bioj)(bioj)物的

25、比放射物的比放射性低。性低。第32頁/共103頁第三十三頁，共104頁。34四、放射性標記化合物制備的基本四、放射性標記化合物制備的基本(jbn)方法方法1 1、同位素交換法、同位素交換法放射性核素與要標記的化合物中同一元素的穩(wěn)放射性核素與要標記的化合物中同一元素的穩(wěn)定同位素相互交換來制備放射性標記化合物的定同位素相互交換來制備放射性標記化合物的方法。方法。如：制備如：制備G-3H-G-3H-河魚河魚(h y)(h y)屯毒素屯毒素可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度的快慢與反應(yīng)條件有關(guān)，可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度的快慢與反應(yīng)條件有關(guān)，常以交換半值期作為選擇最適反應(yīng)條件的指標常以交換半值期作為選擇最適反應(yīng)條件的指標。一

26、般反應(yīng)。一般反應(yīng)3-53-5個半值期即可。個半值期即可。交換半值期的物理意義：產(chǎn)物的濃度等于交換交換半值期的物理意義：產(chǎn)物的濃度等于交換反應(yīng)達到平衡時產(chǎn)物濃度的反應(yīng)達到平衡時產(chǎn)物濃度的1/21/2所需時間。所需時間。影響交換反應(yīng)速率的因素：影響交換反應(yīng)速率的因素：溫度、酸度、壓力，所用溶劑性質(zhì)，反應(yīng)的濃溫度、酸度、壓力，所用溶劑性質(zhì)，反應(yīng)的濃度及選用合適的催化劑等。度及選用合適的催化劑等。第33頁/共103頁第三十四頁，共104頁。第34頁/共103頁第三十五頁，共104頁。36四、放射性標記化合物制備四、放射性標記化合物制備(zhbi)的基本方法的基本方法2 2、化學合成法、化學合成法通過各

27、種化學反應(yīng)，將放射性核素引入到待標通過各種化學反應(yīng)，將放射性核素引入到待標記化合物特定位置上的標記方法。記化合物特定位置上的標記方法。優(yōu)點：可以選擇標記的核素、標記的位置（定優(yōu)點：可以選擇標記的核素、標記的位置（定位標記）、比放射性可以嚴格控制（比活度高位標記）、比放射性可以嚴格控制（比活度高），分離提純?nèi)菀祝?，分離提純?nèi)菀?rngy)(rngy)（純度高）。（純度高）。缺點：步驟多、流程長、費時費力。缺點：步驟多、流程長、費時費力。第35頁/共103頁第三十六頁，共104頁。第36頁/共103頁第三十七頁，共104頁。第37頁/共103頁第三十八頁，共104頁。39四、放射性標記化合物制備的

28、基本四、放射性標記化合物制備的基本(jbn)方法方法3 3、生物合成法、生物合成法是利用生物是利用生物( (動植物或微生物動植物或微生物) )的生理代謝或的生理代謝或酶的生物活性，將簡單的放射性物質(zhì)在體內(nèi)酶的生物活性，將簡單的放射性物質(zhì)在體內(nèi)或體外轉(zhuǎn)化成所需的放射性標記物?；蝮w外轉(zhuǎn)化成所需的放射性標記物。如如 14CO2 14CO2加入加入(jir)(jir)藻類細胞中藻類細胞中產(chǎn)生的蛋產(chǎn)生的蛋白，含有白，含有1616種標記的氨基酸。種標記的氨基酸。生物合成法又可分為生物合成法又可分為“全生物合成全生物合成”和和“酶酶促合成促合成”二類。前者常使用完整生物或某一二類。前者常使用完整生物或某一器

29、官的生理代謝進行生物合成標記，后者則器官的生理代謝進行生物合成標記，后者則利用生物組織中某種特定的酶，促進合成反利用生物組織中某種特定的酶，促進合成反應(yīng)。以上二者，都是對某些放射性標記物，應(yīng)。以上二者，都是對某些放射性標記物，特別是一些構(gòu)造復雜、化學合成難以制備或特別是一些構(gòu)造復雜、化學合成難以制備或目前尚不可能制備的有機化合物進行標記的目前尚不可能制備的有機化合物進行標記的有用手段有用手段第38頁/共103頁第三十九頁，共104頁。403 3、生物合成法、生物合成法優(yōu)點：可完全保留標記物原有的生物活性和優(yōu)點：可完全保留標記物原有的生物活性和旋光性，特別適合作生物示蹤應(yīng)用，可制備旋光性，特別適

30、合作生物示蹤應(yīng)用，可制備一些構(gòu)造復雜、化學合成難以完成或目前尚一些構(gòu)造復雜、化學合成難以完成或目前尚不可能制備的有機物，如某些蛋白質(zhì)、多糖不可能制備的有機物，如某些蛋白質(zhì)、多糖、核酸、激素、生物堿及苷類等。、核酸、激素、生物堿及苷類等。缺點：缺點：1 1）生成物復雜，后續(xù)分離純化步驟比）生成物復雜，后續(xù)分離純化步驟比較繁雜，放射性原料的利用率往往較低；較繁雜，放射性原料的利用率往往較低；2 2）除非所用原料的結(jié)構(gòu)已接近生成物，否則很除非所用原料的結(jié)構(gòu)已接近生成物，否則很難標記在某一特定位置上；難標記在某一特定位置上；3 3）標記率比較低）標記率比較低酶促合成是近年來很受注意的一種標記技術(shù)酶促合

31、成是近年來很受注意的一種標記技術(shù)，對制備一些生物活性物質(zhì)的定位標記物有，對制備一些生物活性物質(zhì)的定位標記物有一定發(fā)展前途，產(chǎn)品比活度也可較高，前提一定發(fā)展前途，產(chǎn)品比活度也可較高，前提(qint)(qint)是必須有特異性高的酶制劑和高比活是必須有特異性高的酶制劑和高比活度的底物。度的底物。 第39頁/共103頁第四十頁，共104頁。41四、放射性標記四、放射性標記(bioj)化合物制備的基本方法化合物制備的基本方法4 4、絡(luò)合物、絡(luò)合物/ /螯合物生成法螯合物生成法將放射性金屬離子將放射性金屬離子(lz)(lz)與特定的化合物進行絡(luò)與特定的化合物進行絡(luò)合和螯合反應(yīng)，標記到化合物分子上的方法。

32、合和螯合反應(yīng)，標記到化合物分子上的方法。優(yōu)點：快速、定量、操作簡易。臨床上最常用優(yōu)點：快速、定量、操作簡易。臨床上最常用的方法。的方法。缺點：對標記化合物的活性影響較大。缺點：對標記化合物的活性影響較大。 第40頁/共103頁第四十一頁，共104頁。42第41頁/共103頁第四十二頁，共104頁。i)氚標記化合物的制備(zhbi)放射性碘標記物的制備(zhbi)32P、33P和35S標記化合物的制備(zhbi)核酸和反義核苷酸的標記第42頁/共103頁第四十三頁，共104頁。44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：核素核素半衰期半衰期射線

33、射線生產(chǎn)核反應(yīng)生產(chǎn)核反應(yīng)天然豐度天然豐度1010C19.51 秒秒+ +1010B(p,n)1010C1111C20.34 分分+ +1111B(p,n)1111C1212C98.89%1313C1.108%1414C5730 年年- -1414N(n,p)1414C1515C2.40 秒秒- -1414C(d,p)1515C(1) 核素特點核素特點(tdin)：一、一、14C 標記標記(bioj)化合物的制備化合物的制備C處于化合物結(jié)構(gòu)的骨架地位第43頁/共103頁第四十四頁，共104頁。45如以Ba14CO3為原料(yunlio)制備14C-丙氨酸：第44頁/共103頁第四十五頁，共104

34、頁。生物代謝活潑，繁殖迅速，容易迅速低將簡單的放射線原料(例如14CO2)摻入到細胞內(nèi)。如利用蛋白質(zhì)含量較高的小球藻在14CO2的環(huán)境(hunjng)中進行光合作用，使14CO2摻入到細胞內(nèi)，生成含有14C的蛋白質(zhì)、核酸及多糖46第45頁/共103頁第四十六頁，共104頁。一步或幾步反應(yīng)，將標記前身物轉(zhuǎn)化為所需要的標記產(chǎn)物。例如：47關(guān)鍵(gunjin)：有相應(yīng)的前體和合適的酶第46頁/共103頁第四十七頁，共104頁。48二、氚二、氚(3H) 標記標記(bioj)化合物的制備化合物的制備(1) (1) 核素特點核素特點(tdin)(tdin)：第47頁/共103頁第四十八頁，共104頁。49

35、二、氚二、氚(3H) 標記標記(bioj)化合物的制備化合物的制備(2) (2) 制備：制備：同位素交換法、化學合成法、生物同位素交換法、化學合成法、生物(shngw)(shngw)合合成法成法氚氣暴射交換(jiohun)溶液中的催化交換(jiohun)催化加氚法催化鹵素置換法氚化金屬還原法第48頁/共103頁第四十九頁，共104頁。503 3H H同位素交換法同位素交換法氚氣暴射交換溶液(rngy)中的催化交換故不常用故不常用(chn yn)(chn yn)！：簡單、方便。：易標記在不穩(wěn)定位置上、化學鍵易斷、反應(yīng)時間較長、比活度低、純化困難。第49頁/共103頁第五十頁，共104頁。51化學

36、合成法化學合成法催化(cu hu)加氚法催化(cu hu)鹵素置換法氚化金屬還原法第50頁/共103頁第五十一頁，共104頁。52化學合成法之催化化學合成法之催化(cu hu)(cu hu)加氚法加氚法將含有不飽和鍵的前體（烯烴(xtng)、炔烴、有機鹵化物、腈及羧基化合物）溶解后在催化劑作用下和氚氣反應(yīng)數(shù)小時第51頁/共103頁第五十二頁，共104頁。53化學合成法之催化化學合成法之催化(cu hu)(cu hu)鹵素置換法鹵素置換法在催化條件下，氚很容易與溴、碘原子(yunz)發(fā)生置換反應(yīng)（常加入少量有機胺類，中和反應(yīng)產(chǎn)物鹵化氚，有利于反應(yīng)進行）第52頁/共103頁第五十三頁，共104頁。

37、54化學合成法之催化化學合成法之催化(cu hu)(cu hu)鹵素置換法鹵素置換法用氚化金屬還原劑，如NaBT4、LiBT4、KBT4、LiAlT4等，它們(t men)可以選擇性地將羧酸、酯、酮、醛和腈類化合物還原成相應(yīng)的醇類或胺類而實現(xiàn)定位標記第53頁/共103頁第五十四頁，共104頁。55生物生物(shngw)(shngw)合成法合成法能定位標記，而且能定位標記，而且(r qi)(r qi)保留生物活性保留生物活性第54頁/共103頁第五十五頁，共104頁。56三、放射性碘標記三、放射性碘標記(bioj)化合物的制備化合物的制備第55頁/共103頁第五十六頁，共104頁。57125I

38、T1/260d標記標記(bioj)物儲存應(yīng)用一段時間、商品化物儲存應(yīng)用一段時間、商品化低能低能(dnng) 射線射線 ，無，無 粒子粒子輻射分解少，標記輻射分解少，標記(bioj)物穩(wěn)定性好物穩(wěn)定性好三、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第56頁/共103頁第五十七頁，共104頁。58CONHCH2COOHICONHCH2COOH131I+Na131IKIOKIO3 3H+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 膽固醇膽固醇第57頁/共103頁第五十八頁，共104頁。59( (二二) ) 蛋白質(zhì)、多肽

39、蛋白質(zhì)、多肽(du ti)(du ti)的碘標記技術(shù)的碘標記技術(shù)前提：前提：1 1）待標記物要有易被碘原子結(jié)合或取代的基團，對蛋白質(zhì)和多肽而）待標記物要有易被碘原子結(jié)合或取代的基團，對蛋白質(zhì)和多肽而言，最主要是酪氨酸，它易被碘化的部位是苯環(huán)上羥基的兩個言，最主要是酪氨酸，它易被碘化的部位是苯環(huán)上羥基的兩個(lin (lin )鄰位。組氨酸和色氨酸殘基也有一定活性。（箭頭）鄰位。組氨酸和色氨酸殘基也有一定活性。（箭頭）2 2）必須先把）必須先把125I-125I-氧化成氧化成125I2125I2第58頁/共103頁第五十九頁，共104頁。60Na125IHOCH2CHCOOHCH2CHCOOHH

40、O125I+125I2NH2NH2125I碘代酪氨酸碘代酪氨酸氧化劑氧化劑 Ch-T，H2O2標記標記(bioj)(bioj)原理：原理：( (二二) ) 蛋白質(zhì)、多肽蛋白質(zhì)、多肽(du ti)(du ti)的碘標記技術(shù)的碘標記技術(shù)第59頁/共103頁第六十頁，共104頁。61蛋白質(zhì)、多肽的碘標記蛋白質(zhì)、多肽的碘標記(bioj)(bioj)常用常用方法方法1、直接標記(bioj)法氯胺-T法乳過氧化物酶法固相氧化法2、間接標記(bioj)法第60頁/共103頁第六十一頁，共104頁。62第61頁/共103頁第六十二頁，共104頁。631. 氯胺氯胺T 法法SO2NCH3NaCl+2Na125I

41、+2H2OSO2NHCH3+125I2+NaCl2NaOH溫和溫和(wnh)氧化劑氧化劑第62頁/共103頁第六十三頁，共104頁。64反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)液組成：液組成： Na125I 74MBq（10L） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5g（10L） 緩緩 沖液（）沖液（） 30L 氯胺氯胺 T 100g（10L） 室溫室溫(sh wn)13min 加加Na2S2O5 200g（0.2mL)中止中止(zhngzh)反應(yīng)反應(yīng)用用SephadexG50柱層析柱層析分離純化分離純化 125I-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)第63頁/共103頁第六十四頁，共104頁。65第64頁/共103頁第六十五頁，共104頁。66氯胺-T是

42、較強的氧化劑，對一些生物活性不穩(wěn)定(wndng)的物質(zhì)，例如一些補體成分、某些激素、酶和受體都有一定的損傷第65頁/共103頁第六十六頁，共104頁。672. 乳過氧化物乳過氧化物(u yn hu w)酶法酶法乳過氧化物酶乳過氧化物酶 + H2O2 O2（新生氧）（新生氧）標記標記(bioj)原理：原理：Na125I125I2第66頁/共103頁第六十七頁，共104頁。68反應(yīng)液：反應(yīng)液： Na125I 37MBq （10L10L） 緩緩 沖液（沖液（pH5.6） 30LL蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5gg（10L10L）乳過氧化物酶乳過氧化物酶 25ngng（10L10L）H2O2 200ngng （10

43、L10L）室溫室溫7min 巰基乙醇（巰基乙醇（10mmol/L）mL(中止中止(zhngzh)反應(yīng)反應(yīng)) H2O2 200ngng （10L10L）室溫室溫(sh wn)7min H2O2 200ngng （10L10L）室溫室溫7min 加入加入NaI載體溶液載體溶液, 用用SephadexG50柱層析柱層析分離純分離純化化 125I-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)第67頁/共103頁第六十八頁，共104頁。69注意事項：注意事項：1. 乳過氧化物酶使用乳過氧化物酶使用(shyng)前新鮮配制前新鮮配制2. H2O2保持保持(boch)低濃度：低濃度：3. 酶的濃度酶的濃度(nngd)，標記率，標記率酶的用

44、量酶的用量 95%)(95%)，在示蹤過程中要穩(wěn)，在示蹤過程中要穩(wěn)定定第79頁/共103頁第八十頁，共104頁。81標記率：指放射性核素被標記到待標記化合物上的量占放標記率：指放射性核素被標記到待標記化合物上的量占放射性總的投入量的百分比。射性總的投入量的百分比。標記率標記率(%)=(%)=標記物的放射性標記物的放射性/ /投入的總放射性投入的總放射性100%100%測定方法：最常用紙層析或薄層層析法，對于測定方法：最常用紙層析或薄層層析法，對于(duy)(duy)生物生物制劑有時也用柱層析或蛋白沉淀法。制劑有時也用柱層析或蛋白沉淀法。二、標記二、標記(bioj)率的測定率的測定第80頁/共1

45、03頁第八十一頁，共104頁。意義：某標記物的意義：某標記物的RfRf值在相同條件值在相同條件(tiojin)(tiojin)下穩(wěn)定不變。下穩(wěn)定不變。Rf = 待測組分到原點的距離待測組分到原點的距離I I 流動相前沿到原點距離流動相前沿到原點距離L L第81頁/共103頁第八十二頁，共104頁。83標記率測定(cdng)之分段測量法第82頁/共103頁第八十三頁，共104頁。84標記(bioj)率測定之放射線掃描法第83頁/共103頁第八十四頁，共104頁。第84頁/共103頁第八十五頁，共104頁。86第85頁/共103頁第八十六頁，共104頁。第86頁/共103頁第八十七頁，共104頁。

46、88常用方法：常用方法：1. 層析法層析法（1）紙層析）紙層析（2）薄板）薄板(bo bn)層析層析（3）柱層析（如凝膠過濾層析、離子交換層析）柱層析（如凝膠過濾層析、離子交換層析和親和層析）和親和層析）2. 透析法透析法3. 電泳法電泳法三、標記三、標記(bioj)物的分離純化物的分離純化第87頁/共103頁第八十八頁，共104頁。測測定定類類似，似，最最后，后，根根據(jù)據(jù)標標準準品品所所顯顯示示的的位位置，置，將將純純化化產(chǎn)產(chǎn)品品剪剪下下（紙）紙）或或刮刮出出（板）板），用用適適當當?shù)牡娜苋軇﹦ㄋ蚧蛞乙掖即嫉龋┑龋?，將將標標記記物物浸浸泡泡提提取取出出來，來，并并進進行行鑒鑒定。定。特

47、特點：點：簡簡便、便、快快速速( (k ku u i i s s)，但但僅僅能能適適用用于于少少量量體體積積的的樣樣品品的的純純化?；?9第88頁/共103頁第八十九頁，共104頁。金金屬屬柱）柱）中，中，層層析析柱柱經(jīng)經(jīng)處處理理( (c ch h l l) )之之后，后，將將樣樣品品加加到到固固定定相相之之上，上，然然后后用用洗洗脫脫液液淋淋洗，洗，樣樣品品中中的的各各種種化化合合物，物，或或者者由由于于吸吸附、附、分分配配的的差差異，異，或或者者由由于于離離子子荷荷電電的的差差異，異，或或者者由由于于分分子子量量的的差差異異等等等，等，從從層層析析柱柱上上被被淋淋洗洗出出來來的的速速度度

48、有有所所不不同，同，各各組組分分的的洗洗出出也也有有先先后，后，從從而而達達到到分分離離的的目目的。的。90第89頁/共103頁第九十頁，共104頁。91第90頁/共103頁第九十一頁，共104頁。92第91頁/共103頁第九十二頁，共104頁。孔孔徑徑合合適適的的透透析析袋，袋，將將樣樣品品置置于于透透析析袋袋中，中，并并將將之之懸懸浮浮在在較較大大體體積積的的緩緩沖沖液液中，中，在在攪攪拌拌條條件件下，下，每每6 6h h更更換換一一次次透透析析液，液，經(jīng)經(jīng)過過2 24 4h h的的透透析析作作用用( (z zu u y y n ng)g)，較較小小分分子子的的放放射射線線雜雜質(zhì)質(zhì)基基本本

49、上上擴擴散散到到透透析析袋袋之之外，外，而而大大分分子子的的標標記記物物則則存存留留在在透透析析袋袋之之內(nèi)。內(nèi)。本本法法比比較較簡簡易，易，但但較較費費時。時。93第92頁/共103頁第九十三頁，共104頁。941 1、放射、放射(fngsh)(fngsh)化學純度鑒定：包括放射化學純度鑒定：包括放射(fngsh)(fngsh)性紙層性紙層析法、放射析法、放射(fngsh)(fngsh)性高效液相層析法、放射性高效液相層析法、放射(fngsh)(fngsh)性性凝膠電泳法等。凝膠電泳法等。2 2、放射、放射(fngsh)(fngsh)性濃度測定：取性濃度測定：取1ml1ml產(chǎn)品，測其放射產(chǎn)品，

50、測其放射(fngsh)(fngsh)性活度，即為放射性活度，即為放射(fngsh)(fngsh)性濃度，單位為性濃度，單位為Bq/mlBq/ml。3 3、放射、放射(fngsh)(fngsh)性比活度測定：采用直接測定法。性比活度測定：采用直接測定法。四、標記四、標記(bioj)物的鑒定物的鑒定第93頁/共103頁第九十四頁，共104頁。954. 4.生物活性及免疫活性測定：標記物制備過程中的各種因生物活性及免疫活性測定：標記物制備過程中的各種因素都可能導致生物活性、免疫活性的改變素都可能導致生物活性、免疫活性的改變(gibin)(gibin)，因此，因此，生物學活性、免疫活性測定是一個重要的

51、質(zhì)量指標。，生物學活性、免疫活性測定是一個重要的質(zhì)量指標。5. 5.其他：物理化學鑒定及化學純度鑒定。其他：物理化學鑒定及化學純度鑒定。四、標記四、標記(bioj)物的鑒定物的鑒定第94頁/共103頁第九十五頁，共104頁。96第五節(jié)第五節(jié) 放射性標記放射性標記(bioj)(bioj)化合物的化合物的輻射自分解輻射自分解第95頁/共103頁第九十六頁，共104頁。97輻射自分解輻射自分解(autoradiolysis)：由于標記化合物所含放射：由于標記化合物所含放射性核素電離輻射的作用，致使標記化合物本身或臨近的性核素電離輻射的作用，致使標記化合物本身或臨近的分 子 的 結(jié) 構(gòu) 被 破 壞 ，

52、 從 而 喪 失 原 有 特 性 的 現(xiàn) 象分 子 的 結(jié) 構(gòu) 被 破 壞 ， 從 而 喪 失 原 有 特 性 的 現(xiàn) 象(xinxing)。會產(chǎn)生放射化學雜質(zhì)或化學雜質(zhì)。如。會產(chǎn)生放射化學雜質(zhì)或化學雜質(zhì)。如3H-丙丙醇，由于輻射自分解，產(chǎn)生甲烷，乙醛，丙醛，異丙醇醇，由于輻射自分解，產(chǎn)生甲烷，乙醛，丙醛，異丙醇及丙烯醇等。及丙烯醇等。第96頁/共103頁第九十七頁，共104頁。981.初級內(nèi)分解：指標記核素本身的衰變，引起帶有初級內(nèi)分解：指標記核素本身的衰變，引起帶有該核素的標記物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如該核素的標記物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如:14C標記標記的化合物，當?shù)幕衔?，?4C衰變成衰變成14N，原來，原來14C的位置必的位置必然發(fā)生鍵的斷裂然發(fā)生鍵的斷裂,從而導致從而導致(dozh)該分子的破壞，該分子的破壞，并且這種分解方式是放射性標記化合物固有的特性并且這種分解方式是放射性標記化合物固有的特性，目前還不能人為加以控制。，目前還不能人為加以控制。一、輻射一、輻射(fsh)自分解的方式自分解的方式第97頁/共103頁第九十八頁，共104頁。992、初級、初級(chj)外分解：標記核素所發(fā)出的射線直接外分解：標記核素所發(fā)出的射線直接作用于標記化合物本身