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1、放射性标记化合物 （radionuclide labeled compound）,重庆医科大学 彭志平,1、定义： 分子中含放射性核素原子的化合物 2、分类： 放射性试剂 放射性药物（诊断用放射性药物和治疗用放射性药物）,（1）放射性试剂（radioactive agent）,（2）放射性药物 (radiopharmaceuticals) 定义： 凡引入体内用作诊断和治疗的放射性核素及其标记化合物。,诊断用放射性药物 (Diagnostic Pharmaceutical ),用于获得体内靶器官或病变组织的影像或功能参数，进行疾病诊断的一类体内放射性药物。也称为显像剂(imaging agent
2、)或示踪剂(tracer)。 诊断用放射性药物多采用发射光子的核素及其标记物。,诊断用药 显像剂(示踪剂) 要求： 射线，能量100-300Kev T1/2：10小时左右 组成： 放射性核素与被标记物 例: 99mTc MDP 放射性核素 非放射性载体 (示踪) (导向),治疗用放射性药物 (Therapeutic Pharmaceutical ),能够高度选择性浓集在病变组织产生局部电离辐射生物效应，从而抑制或破坏病变组织发挥治疗作用的一类体内放射性药物。,治疗用放射性药物主要利用的是： 放射性核素发出射线产生的生物效应的机制达到治疗目的。,要求： - 射线 T1/2 较长 如 32P（17
3、11 keV，14天） 131I（336 keV，8天） 适宜的射线能量和在组织中的射程是选择性集中照射病变组织而避免正常组织受损并获得预期治疗效果的基本保证。,特点,放射性药物的辐射作用有一定的范围，即使不直接进入病变细胞内，也可对邻近的病变细胞产生致死杀伤作用。 由于放射性药物的选择性靶向作用，在体内可达到高的靶/非靶比值，明显减少对正常组织的损伤。 放射性药物持续照射释放超分割的剂量，可以更有效地杀伤肿瘤和减少正常组织的损伤。,核医学,诊断,治疗,体外诊断,体内诊断,体外治疗,体内治疗,刀,敷贴法： 90Sr, ,表皮毛细血管瘤,60Co针：治疗食道癌,Na131I, ，治疗甲状腺癌,3
4、2P-Na3PO4, , 白血病、淋巴瘤,BNCT, 10B(n,)7Li, 脑神经胶质瘤,放射免疫分析,放射性自显影,功能测定 eg. Na131I, 测定甲状腺功能,功能显像,热区：111In-McAb, 直肠癌,冷区：11C-棕榈酸，心肌显像,照相，SPECT, PET,免疫放射分析,受体的放射配基结合分析,3、应用：,显像药物：,显像剂,治疗药物,一、医用放射性核素的来源,临床应用的放射性核素可通过加速器生产、反应堆生产、从裂变产物中提取和放射性核素发生器（generator）淋洗获得。,1、加速器生产： 11C 13N 15O 18F 67a 201Tl 18O (p, n) 18F
5、 贫中子核素，无载体，价格高,RDS Eclipse 回旋加速器,医用回旋加速器（cyclotron）和其它各种正电子显像仪器的问世及推广应用，11C、13N、15O和18F等短半衰期放射性核素的应用也逐年增多，在研究人体生理、生化、代谢、受体等方面显示出独特优势 。,常用的正电子放射性核素的制备,2、反应堆生产： 99Mo 125I 131I 32P 14C 98Mo(n,) 99Mo 富中子核素，有载体，价格低,3H 89Sr 133Xe 186Re 153Sm,3、裂变产物提取 99Mo 131I 133Xe,4、放射性核素发生器： 99Mo-99mTc发生器 188W-188Re发生器
6、 82Sr-82Rb发生器 68Ge-68Ga发生器 81Rb-81mKr发生器,放射性核素发生器 （radionuclide generator） 从放射性核素母子体系中周期性地分离出放射性子体的装置。又称“母牛”。 99Mo-99mTc发生器：99Mo（T1/2=2.7d） 99mTc (T1/2=6h) 99Tc,裂变型发生器： Al2O3 凝胶型发生器： ZrMoO3,99Mo-99mTc 发生器,洗脱液的质量控制 99Mo含量测定 99Mo可增加对病人的辐射吸收剂量、影响显像质量，其含量应低于0.1%。 Al含量测定 Al可影响放射性药物的标记和体内分布，如可使某些放射性药物在肝脾中
7、浓聚，Al含量应低于10 g/ml。,载体含量 载体99Tc可由99Mo和99mTc衰变产生，其含量随淋洗时间间隔和洗脱液放置时间增长而增高。 放化纯度 用快速纸层析法测定，应98%。,99mTc核性能优良，为纯光子发射体，能量140keV，T1/2为6.02 h、方便易得、几乎可用于人体各重要脏器的形态和功能显像。,含带有络合基团的药物、还原剂SnCl2、保证pH值的缓冲物质、辅剂的冻干品。,99Mo-99mTc 发生器配套药盒,二、被标记化合物的合成,被标记物是指由有机或无机化学合成和经药物检测符合人体用药要求的“冻干品”和/或药盒，且经各种化学和物理检测方法（熔点测定、元素分析、红外光谱
8、、1H和13C核磁共振谱、化学或场解吸质谱及X线晶体衍射分析等）对其进行印证。,三、放射性核素标记技术 (radionuclide labeling technique)： 就是将放射性核素以一定的化学形式引入到物质的分子之中，使之成为物质分子中的重要组成成分的一门技术。它包括放射性核素的标记、分离、纯化和鉴定等步骤。,（一）标记常用方法,同位素交换法、 化学合成法、 生物化学合成法 热原子反冲标记法。,利用不同化学状态下，同一元素的两种同位素之间的互相交换而制得所需标记化合物的方法。 只有在特定条件下（例：加热、加压或加催化剂等pH值）获得的放射性核素标记化合物，才能在常温常压下稳定存在。,
9、1. 同位素交换法,特点：,同位素交换法制备标记化合物不需要前体，方法简便，易于操作，适宜于稀有、结构复杂的有机化合物的标记。 但总体来说，较难制得高比活度标记化合物，其稳定性也较差。,2. 化学合成法,定义：通过各种化学反应，将放射性核素引入到待标记化合物特定位置上的标记方法。 是制备标记化合物的主要方法。,原则上凡能用化学合成法制备的各种化合物也可用相同的方法制备标记化合物，二者原理相近，但也有差别。 不同之处在于： 合成的路线可能不同。 合成所需要的前体常需自行合成。 需要考虑放射性核素标记的位置。 为了提高放射性核素利用率，常在合成的最后一、二步引入放射性核素。,特点：,化学合成法能制
10、备高比活度的标记化合物，标记位置明确，稳定性佳，产品易于纯化。,3. 生物合成法,利用生物的生理代谢或离体酶的生物活性将简单的放射性物质在活体内或试管中转化成为具有生物活性的放射性核素标记化合物。 生物合成法包括全生物合成法和酶促合成法两类。前者是利用生物整体或某一器官的生理活动在活体内进行的合成，后者则利用生物组织中某一种或几种酶在试管中参加生化反应来制备标记化合物。,特点：,生物合成法 可以制备一般的化学合成法难于合成的生物活性物质，例如特定的旋光异构体等。 以 14CCO2 作为唯一的碳源在密闭的有光照的容器里培养植物（藻类等）合成碳水化合物和蛋白质（可得到有活性的L型氨基酸光学异构体）
11、 不能定位标记，比活度低。,利用核反应产生放射性核素的高动能作用与有机化合物分子发生反应，生成放射性核素的标记化合物 例如：3He(n,p)3H; 14N(n,p)14C等反应中生成的放射性核素取代有机化合物分子中相应的稳定性原子。,4、热原子反冲标记法,（二）几个常用的概念,放射化学纯度(radiochemical purity) 是指以一定化学形式存在的放射性核素标记化合物的放射性活度占样品的总放射性活度的百分比。,2. 放射核素纯度(radionuclide purity) 是指以某一放射性核素活度占标记化合物体系中的总放射性活度的百分比。,3. 放射性浓度（radioactive co
12、ncentration） 是指单位体积的溶液中含有的放射性活度，以Bq/L或Bq/ml表示。,4. 同位素标记与非同位素标记 同位素标记（isotopic labeling） 利用与分子中原有原子相同元素的放射性同位素所进行的标记。同位素标记所产生的放射性标记化合物可保持原有化合物的性质。 非同位素标记(non-isotopic labeling） 向分子中引入的放射性核素不是物质分子中固有核素的同位素的标记。,四、蛋白质/多肽的碘标记技术,基本原理：将离子碘氧化成单质碘，单质碘与蛋白质或多肽分子中的酪氨酸、组氨酸或色氨酸残基上的苯环或咪唑环反应，取代上面的氢，形成放射性碘标记化合物。 环烃比
13、直链烃易标记。 根据氧化剂的不同，分成各种碘标记方法。,常用125I,碘标记容易，在一般的实验室内即可进行。 125I 半衰期60d，足够标记生产，运输，使用，有足够的货架期。 125I 放出X线和射线，测量容易。 125I 放出俄歇电子，可做病变组织局部内放射治疗。,（一）直接标记法 1. 氯胺-T法,原理： 氯胺-T（Chloramine-T），化学名叫：N-氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种较温和的氧化剂，在水溶液中水解产生次氯酸，次氯酸可使碘的阴离子氧化成碘分子（单质碘），后者可与蛋白质或多肽分子上的酪氨酸等残基反应得以进行碘标记。,标记实例：放射性碘标记VIP蛋白质,方法：20条件下，在1
14、.5ml锥形离心管内依次加入以下试剂： （1）50mmol/L 蛋白质5l (pH 7.5) (含蛋白质5g） （2）0.3mol/L磷酸缓冲液(pH 7.5)25l， （3）Na125I溶液37MBq， （4）新鲜配制的氯胺T水溶液4l(4g)， 充分混匀反应40-50秒， 终止反应：加新鲜配制的偏重亚硫酸钠水溶液4l(8g) ， 标记混合物立即进行分离纯化:在硅胶薄板上层析,展开剂为氯仿:甲醇=7:3，计算碘标记率，根据直接法计算标记VIP的比活度。 葡聚糖凝胶拄分离标记蛋白和未标记的游离放射性碘,2. 乳过氧化物酶法（LPO） 原理：过氧化物酶法是以过氧化物酶作为催化剂和微量H2O2作用
15、，放出新生态氧，从而将离子碘（I-）氧化成单质碘，由此标记蛋白或多肽分子，这样的标记也称之为酶促标记。 过氧化物酶有多种，常用的过氧化物酶是乳酸过氧化物酶，其次是葡萄糖氧化酶。乳酸过氧化物酶，它适应的pH值较宽（4.0-8.5），用量较少，一般仅为蛋白用量的1%，H2O2的用量很微，常将H2O2配制成0.01mol/L的溶液，标记反应时，取8-10l即可。此类标记反应的终止常采用巯基乙醇或稀释的方法。,3. 固相氧化法,原理：本法是将氧化物或过氧化物酶制成固体状颗粒，以固体的形式进行液-固氧化反应，使反应产物易于分离。 应用较为广泛的固相氧化法是Iodogen法。Iodogen是一种氧化剂，与
16、氯胺-T同属氯酰胺类，对I-离子的氧化反应原理相同。,标记实例：蛋白质标记,方法1： 蛋白质2-5g溶于磷酸缓冲液10-25l中，加入Na125I 1mCi (10l )、乳过氧化物酶溶液25ng (10l )、H2O2 200ng (10l )； 室温反应10-30min后，加入0.5ml 10mmol/L巯基乙醇以停止反应； 10min后，加入NaI载体溶液1ml ，按常规方法分离纯化。,方法2： 用二氯甲烷溶解Iodogen，涂布到反应试管壁上，待二氯甲烷挥发后，管壁上留下一层Iodogen薄膜，可用于碘化标记反应。 标记时，加入反应缓冲液约20l（0.25mol/L pH 7.4 磷酸缓冲液），蛋白质或多肽样品液约10l，混匀后加入约10l的放射性碘化钠溶液，反应10分钟后，将反应液倒出或稀释即可终止反应。,(二) 间接标记法（联接标记）,碘可标记核酸，蛋白质
