核醫(yī)學放射性標記化合物

核醫(yī)學放射性標記化合物第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

放射性核素標記化合物是化合物分子中某一原子或某些原子被放射性核素原子所取代的化合物，是進行機體微量物質測定和示蹤研究重要的分析試劑和示蹤劑。要求：引入放射性核素后應該保持化合物原有的理化、生物學性質不變。

定義第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一標記物舉例①3H-TdR，研究細胞增殖；②藥物、蛋白、核酸的標記示蹤研究；③細胞標記：如RBC標記，將分離的RBC加入Na251CrO4約1850-2775KBq，室溫放置30分鐘，以生理鹽水洗滌，就得51Cr-RBC，可測血容量或研究RBC壽命。第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一一、放射性核素來源

主要通過人工核反應，從反應堆和加速器中產(chǎn)生，90%的放射性核素用于醫(yī)學應用，放射性核素必須經(jīng)過必要的分離純化、等放射化學處理，經(jīng)鑒定放射性核純度，并測定比活度，才供使用。4第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一二、標記化合物的概念：1、對放射性核素的選擇：①半衰期；②射線類型和能量；③價格、防護；④標記難易程度；⑤同位素標記和非同位素標記。5第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一兩個概念同位素標記：選用化合物中原有元素的同位素標記：如14C、3H標記。非同位素標記：采用非原化合物中所含元素的放射性核素，進行標記，如蛋白質用131I或125I標記。須嚴格控制標記方法使生物學行為不改變或改變不大，方可用于示蹤。

6第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、標記位置及命名：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相聯(lián)，如：1-14C-醋酸。①定位標記（符號S）1-14C-醋酸CH314C00H2-14C-醋酸14CH3COOH二者示蹤基團不同，合成路線不同。

7第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一②準定位標記（符號n）：預測可能在某一位置，但不以能保證。③非定位標記

均勻標記（符號u）：

放射性原子均勻地分布于分子中；每一位置的標記概率相同。

全標記（符號G）：

如同位素交換制備氚標記，既不均勻，又不定位，某一類原子被取代的概率不相同，代表整個分子代謝，比活度高，制備方法多。8第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一④雙標記及多標記：指在化合物分子的不同部位，引入一種或二種以上元素的同位素原子或引入一種元素的兩種或兩種以上的同位素原子。

多標記的特點是：示蹤應用時，可在同一機體或離體組織中同時觀察兩個指標，不僅減少工作量，還可排除和減少由于個體差異引起的誤差。9第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3、比活度：每毫摩爾所含放射性活度，mci或ci/mmol應用注意：1，利用分子量不同的化合物間比活度的比較。2，當某些化合物分子量不確定時，則以單位重量所含放射性活度來表示。制備和使用高比活度標記物注意：a、受原料比活度和制備方法的限制；b、比活度越高，制備操作越難；c、比活度高時，氚標記物有輻射自分解。10第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一4、放射化學純度：

指所需標記物的放射性（特定化學態(tài)）占總放射性的百分值，一般要求95%以上。5、標記化合物的不穩(wěn)定性：

引入放射性原子增加了不穩(wěn)定因素：①放射性衰變；②輻射自分解；③放射性原子脫落、移位。11第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一三、制備標記化合物基本方法

由人工核反應制得放射性核素，均為簡單的化合物，為制得合適的分析試劑或示蹤試劑，需進一步以簡單放射性化合物為原料來制備或合成。12第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一AX+BXO=AXO+BX如：制備[G-3H]-河魚屯毒素

可逆反應，反應速度的快慢與反應條件有關，常以交換半值期作為選擇最適反應條件的指標。交換半值期的物理意義：產(chǎn)物的濃度等于交換反應達到平衡時產(chǎn)物濃度的1/2所需時間。

1、同位素交換法13第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一一般反應3-5個半值期即可。影響交換反應速率的因素：溫度、酸度、壓力，所用溶劑性質，反應的濃度及選用合適的催化劑等。14第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：

簡便，不需制備前體，無復雜合成步驟；待標記化合物用量少，（適于標記稀有昂貴的復雜有機物）；

可獲較高比活度，放射性核素利用率高。15第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一缺點：a、中心原子往往用該法難以標記上，如氚、碘常用于交換標記，而14C標記化合物由于反應條件高，不易用此法制備。b、通常條件下能交換的系統(tǒng)，不一定都能制備標記物。c、僅有幾個位置可交換，專一性差。d、原料含雜質也含交接位置，易形成放射性雜質。第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、化學合成法：（常用14C標記）最主要的方法如H235SO4+NaOH---Na35SO4+H2O

與普通化學反應不同之處：1、選用原料，簡單無機物，選料受限。2、選擇合成路線，并做冷試驗。優(yōu)點：高比活度，高純度，而又是定位標記的標記物。17第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

全生物合成或酶促合成。如：

14CO2→加入藻類細胞中→產(chǎn)生的蛋白含有16種標記的AA。3、生物合成法（常用14C）18第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：對某些放射性標記物，特別是一些構造復雜，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有用手段。標記產(chǎn)品具有生物體內(nèi)原有的旋光性，特別適合示蹤。缺點：生成物復雜，較多分離純化，放射性原料利用率低，難于標記于特定位置上，標記率偏低。

19第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

利用核反應的反沖能，如14N（n,p）14C等，14C具有反沖能與周圍化合物可進行相互作用而形成標記物。如果把核素加速，轟擊待標記物也能標記。

優(yōu)點：可制備復雜化合物。缺點：得率低，較繁雜。4、熱原子反沖標記及加速離子標記20第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一氚標記化合物合成（3H）1.3H介紹：β，18.6KeV。。。。2.氚的優(yōu)點：來源豐富、弱-β、ARG分辨率高，可觀察亞細胞形態(tài)，標記簡單，得率高、比活度高、T1/2長、易運輸、貯存安全。3H同位素交換法：直接將3H氣體引入待標記物，是不定位標記。21第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：簡單、方便。缺點：易標記在不穩(wěn)定位置上、化學鍵易斷、反應時間較長、比活度低、純化困難。3H氣曝射交換：將化合物涂于管底，然后抽真空、通入氚氣，密封反應。如秋水仙堿、喜樹堿的3H標記。22第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一該標記方法目前有三項改進：

①微波活化氚氣；②擴大樣品反應截面；③加入催化劑，提高比活度。23第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一催化交換法標記：將氚化溶液加入催化劑與待標記物進行反應。氚標化學合成法：適合于含前體的化合物，先用氧化劑使之脫氫制成不飽各前體。然后操作如下：前體（如烯烴、炔烴等）+氚氣—氚標化合物催化鹵素置換法：氚易在催化條件下與溴、碘原子發(fā)生置換反應。氚化金屬還原法：定位標記。氚標生物化成法：將氚標化合物經(jīng)酶促作用，轉化為另外一種氚標記化合物。24第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一四、一般實驗室常用核素標記

（一）放射性碘標記物的一些概念1、125I的特性：①半衰期適中，商品化，易貯存，處理容易。②類似低能γ射線，易測量，輻射自分解小，標記物穩(wěn)定性好。2、

125I蛋白質、多肽的放射性碘標技術：標記部位在絡氨酸殘基苯環(huán)上的氫（氫被碘替代）。25第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一影響因素①蛋白質分子中絡胺酸殘基的數(shù)量及他們分子中暴露程度。②碘化物的用量，反應條件（PH、溫度、反應時間）、氧化劑的性質。26第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一（二）碘標記方法及分類：1、氯胺-T法：

CH-T叫N-氯代對甲苯磺酰胺鈉鹽，為溫和氧化劑。它在水中產(chǎn)生次氯酸，次氯酸可使碘離子變?yōu)榈夥肿?25I2,125I2可心置換酪氨酸殘基苯環(huán)上的H，而加入偏重亞硫酸鈉可中止氧化反應。標記原理第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一5微克人生長激素+74MBqNa125I+100微克CH-T反應一分鐘，200微克Na2S2O5終止反應，然后分離純化即可。舉例：28第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一本法優(yōu)點：

效率高，重復性好，試劑價格低易得，是常用碘標法。（注意標記物是混合物）分離方法：透析或凝膠過濾。29第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一CH-T標記實驗應注意的問題①氯胺-T臨時配制；②氯胺-T用量要適宜，過大免疫活性和生物活性低，反之，標記率低；③加入氯胺-T后盡快混勻；④反應時間：0-24℃，1分鐘左右；⑤反應終止：偏重亞硫酸鈉，約1.5倍CH-T量；⑥反應體積小，使微量蛋白質保持高濃度，保證碘化效應。⑦PH值，根據(jù)不同的蛋白決定（7.3-7.8）。30第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、乳過氧化物酶法：

乳過氧化物酶有促進微量過氧化氫對125I-的氧化作用生成125I2，并標記在蛋白質酪氨酸分子上。本法應該注意：反應條件溫和，H2O2只需要極低濃度（1×10-3mM）因而通常能保持標記化合物原有的生物活性和免疫活性。

缺點：標記率低，20-40%

31第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3、聯(lián)接標記法：

先用Na125I和氧化劑（CH-T）碘化?；瘎?-(對-羥基苯)丙酸-N琥珀亞胺酯（Bolton-Hunter試劑或BH）

再與蛋白質分子中的游離氨基酸相結合引入蛋白質中。32第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：①避免蛋白質與氧化劑的接觸；②避免蛋白質與放射性碘的直接接觸；③防止碘源中有害物質對蛋白質的損傷；④適用于標記缺乏酪氨酸的蛋白質或酪氨酸在活性中心，引入碘原子后會引起蛋白質的失活。缺點：操作麻煩，二步反應，引入異物，放射性碘利用率受一定影響。33第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一4、固相氧化法（Iodogen）

Iodogen在一定PH及溫度范圍內(nèi)使用，在水中溶解度極小。將Iodogen的二氯甲烷溶液放入反應管中或涂在小破片上，微微加熱，使溶劑揮發(fā)后，反應管下部或小玻片上就形成Iodogen薄膜，蛋白質碘標記反應就在反應管中進行，或將小波片“懸掛”入加有Na125I的細胞培養(yǎng)液中，可使細胞表面的蛋白碘化。優(yōu)點：碘化效率高，對標記物的損傷程度小。34第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一5、核酸碘標記：

即探針，原理同上。舉例：DNA的125I標記技術。操作程序①DNA常規(guī)提取純化；②DNA加熱（70℃），分為單股DNA；③用TLCL3將Na125I氧化產(chǎn)生125I2④調(diào)PH4.7，125I將取代嘧啶環(huán)上第5位的碳原子，形成共價結合的DNA單鏈。⑤降溫，恢復雙股DNA得125I-DNA；⑥純化。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一6、32P、35P、33P的標記：

這三核素主要用于標記核苷酸，而標記蛋白常用125I、3H。36第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一五、放射性標記化合物的純化與鑒定（一）標記做完后需做三件事：1、標記率測定2、分離純化；3、產(chǎn)品質量鑒定；（二）標記率：放射性核素標到標記物的量占投料總放射性的百分數(shù)。37第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一常用測定方法：1、紙層析法：混合樣品中各組分的性質不同，在固定相上的吸附能力和在流動相中的溶解度不同，因此它們各自的移動速度不同，可在特殊紙片上分離開。常用：比移值Rf表示各組分的移動速度快慢。意義：某標記物的Rf值在相同條件下穩(wěn)定不變。紙層析（薄板）層析示意圖見P90。標記率圖見P91Rf=待測組分到原點的距離I

流動相前沿到原點距離L第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、薄層層析原理

硅膠或氧化鋁（固定相）：根據(jù)混合物各組分的吸附力和分配系數(shù)不同而分開。

離子交換樹脂（固定相）：根據(jù)各組分離子電荷的性質和數(shù)量不同而分開。

聚酰胺：以各組分氫鍵吸附能力不同而分開。39第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一展開實驗注意問題⑴層析紙長度，一般20cm左右，越長分離越好；⑵展開劑要精心設計，選2-3種進行驗證。要求：能把混合物很好的分開，用時還要組成簡單，粘度小，展開快，展開后易揮發(fā)，價格低，易購買。⑶點樣斑大小適當。⑷點樣斑不能碰到展開劑的液體。⑸層析缸要有蓋，減少干擾。⑹分段測量，段的大小要一致；⑺起跑點所在段也要測量。⑻高比活度樣品點要加載體，減少吸附。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一⑼避免反復點樣，層析紙要自然晾干；⑽最好能用標準樣品做對照。⑾各段劑量值必須減本底。標記率計算：P90（三）分離純化（為什么）？？？純化方法凝膠過濾法——分離標記蛋白與無機碘離子交換法——分離短肽標記物透析法——分離標記蛋白與小分子親和層析法——特異性好,保持生物活性ConA吸附法——糖蛋白41第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一標記化合物主要質量指標（5個）1，放射性核素純度，2，放化純度、3，放射性比活度、4，生物活性5，免疫活性及標記位置

放射性核素純度及其檢查所需放射性核素的活度放射性核素純度（%）=-------------------------%

樣品的總放射性活度第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一（三）放化純度及鑒定：

特定化學形態(tài)的放射性活度放化純度=----------------------------%樣品總放射性活度放化純度的測定原則：

高效的化學分離與靈敏的放射性測量結合。方法：放射層析法（色譜技術）層析譜放射性測量放射自顯影（半定量）分段切取測量（放射性分布曲線）放射性掃描

1放化純度%=-------------------------%1+2+3+4+543第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一放射性高效液相層析法：特點：分析速度快、分離效率高、適用廣。（四）化學純度及化學量的測定

如氚標記類固醇作RIA分析試劑，其中的化學雜質會影響標記抗原與抗體的結合，使靈敏度降低，因此須控制化學雜質含量。

冷試驗、標記化合物（微量分析）44第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一（五）

放射性比活度及測定

放射性活度比活度

=-----------------------

單位化學量

比活度的理論值=λN=0.693N/T1/2（理論上有多少原子核就應該有多少次衰變）測定：（1）

直接測定（2）層析掃描面積計算法第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

注意：標記率測定用混合物點樣；放化純度測定用純化物點樣。標記率=

S1+S2+S3×100%S1

若投入待標記物W，且100%成為標記物比活度=

WAY（A為總放射性）

46第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一（3）自身取代法（將Bq/mg換算為Bq/mol）：分三步進行①以標記品、標準品與抗體競爭結合做一條B