实验核医学（第四章）

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1、第四章 放射性核素标记化合物第一节 基本概念1.放射性浓度单位体积溶液中含有的放射性活度，Bq/L、Bq/ml。2.放射化学纯度放射性标记化合物的放射性活度占该样品的总放射性活度的百分比。3.放射性比活度单位质量放射性物质的放射性比活度。重要参数，根据实验设计要求。4.同位素标记各种化合物上的元素被该 种元素的放射性同位素所取代的标记。 5.非同位素标记利用性质接近的放射性 核素代替需标记化合物上的元素的标记。 6.定位标记把放射性核素标记到化合物 指定位置上的标记。 7.非定位标记无法确定放射性核素标记 到化合物上的某部位的标记。全标记（一般标记）标记化合物上原 子被取代的机会均等的标记。准

2、定位标记在定位标记时，由于中间 过程，可能也标记在其它位置上的标记。第二节 标记化合物的制备一、放射性核素的选择1.基本不改变原有化合物的物理化学性质；2.标记核素与化合物的结合牢固、稳定性好；3.合适的半衰期；4.射线容易测量；5.其它，标记难易、价格、防护等。二、考虑因素1.原材料及其价格；2.标记物的稳定性；3.微量操作技术；4.冷试验；5.防护措施及防污染、废物处理方案。三、基本方法 1.同位素交换法：某一放射性核素或其化合物与待标 记化合物中相同元素的非放射性核素进行交换反应。 2.化学合成法：应用放射性核素的原原料，通过各种 化学反应，将放射性核素合成到待标记化合物的特定 位置上。

3、 3.生物合成法：全生物合成利用生物的生理代谢 作用，将简单的放射性原料转化成所需的标记物；酶促合成利用酶的生物活性，将 放射性前体转变为所需的标记物。 4.络合物/鳌合物生成法：将放射性金属离子和具有特 定功能的化合物进行络合或鳌合反应。利用了金属离 子易生成络合物或鳌合物的原理。第三节 常用标记化合物的制备C、H生命物质的主要组分，生命科学中常用14C、3H来标记所需化合物。125I 性质活泼，易与蛋白质和多肽发生取代反应，且发射的射线线易测测量。P、S核酸、蛋白质的组成元素， 32P、33P、35S在DNA测测序等分子生物学中广泛应用。一、14C标记化合物的制备 C的主要同位素14C的特

4、点：1.半衰期长； 2.发射的-射线线能量低，可用液闪测闪测 量，易防护护 ； 3.用于自显显影，影像清晰； 4.14C的化合物较稳较稳 定，辐辐射自分解速度慢。核素半衰期衰变方式射线能量 (MeV)天然丰度 生产核反应11C20.38分+0.960811B(p,n)12C稳定98.89213C稳定1.10814C5730年-0.15514N(n,p)（一）14C标记化合物的化学合成 起始原料：Ba14CO3或14CO2 中间体：由原料经一步或两步反应制得简单14C 标记物例1：制备14C标记的维生素K2例2：1-14C-乙酸的制备方法1：方法2：核素标记的位置一般根据实验目的而选择 。 例3

5、：例4：-14C-丝丝氨酸 14C-甲酸 甘氨酸化学合成法的优点：能定位标记；纯化较容易；放射性比活度高。缺点：需特定的原料或中间体；需特殊的微量操作和射线防护技术；合成步骤较多，对复杂化合物的标记有困难。（二）14C标记化合物的生物合成 1.全生物合成采用一些低等生物，如细菌、绿藻、酵母等 ，利用它们的代谢活泼，繁殖迅速，可把简单的放射 性原料（如14CO2）掺入到细胞内，再进一步处理得到 所需标记物。特点：方法简单；可制得结构复杂化合物；保留化合物天然生物活性和天然构型。缺点：无法控制定位；分离纯化较难；标记率较低。2.酶促合成利用特定的酶，通过一步或几步反应，将标 记前身物转化为所需的标

6、记产物。2-14C-胸腺嘧啶 尿嘧啶核苷 2-14C-胸腺嘧啶核苷 尿嘧啶特点：定位标记，可得生物活性、光学构型的标 记物 缺点：需有相应的前体和合适的酶二、氚标记化合物的制备 氢的同位素优点：1.来源丰富，测量简便；2.能量弱，射程短，无需特别防护；3.可获高分辨率自显影效果，可观察亚细胞形 态；4.制备较简单，可获高比活度产物，灵敏度高 ；5.半衰期长，易运输、贮存、安排实验。核素半衰期射线及能量(keV)天然丰度生产核反应1H(H)氕稳定99.98522H(D)氘稳定0.01483H(T)氚12.33年-，18.614N(n,p)缺点：1.3H在分子中易丢失；2.高比活度产物易发生辐射自

7、分解；3.标记物与非标记物质量相差大，标记位置 可能会影响反应速率。同位素效应：因同位素的原子质量不同而引 起反应速率改变的现象。标记位置远离反应部位，可减少同位素效应 。 常用标记方法：同位素交换法化学合成法生物合成法（一）同位素交换法RH+T2RT+HT操作简单简单 ，但氚氚常标标在不稳稳定位置，难难于 定位，产产品比活度低，较难纯较难纯 化。 1.氚氚气曝射交换换法：将待标记标记 物均匀途布在反应应容器中，减压压 真空，通入纯氚纯氚 气，密闭闭反应应数日数周，回收氚氚 气，纯纯化标记标记 物。一般适用于结结构复杂杂化合物（中 药药有效成分）的标记标记 。提高比活度，缩缩短反应时间应时间

8、： 活化氚气，将氚分子解离为氚原子或氚离子； 尽可能分散待标记样品，扩大反应接触面； 加入催化剂，如钯黑或铂黑。缺点：不定位；氚的利用率低；易导致待标记物化学键断裂；分离纯化较难。 2.溶液中的催化交换法 （1）均相催化交换法氚化溶液：氚水、3H-醋酸 催化剂：多为酸性试剂乙酸、三氯乙酸、硫 酸、磷酸、过氯酸、氯化铝等； 一般需加热数小时数十小时。（2）非均相催化交换法快速、简便氚化溶液中的非均相交换操作简便，反应时间短，杂质少，不饱和键 一般不发生加氚反应；但标记位置难以预定，不适用 热不稳定化合物。 氚气在溶液中的非均相催化交换法可获得高纯度、高比活度标记物，适用于苄 基化合物、雌激素、嘌

9、呤核苷、嘌呤核苷酸及糖的标 记，不适用于不饱和键化合物、卤代化合物的标记， 标记位置不确定。（二）化学合成法是目前制备高比活度的定位标记的最成熟、 最重要的方法。合适的前体：烯烃、炔烃、有机卤化物、腈 、羧基化合物。还原剂：氚气，氚化金属（NaBT4、LiBT4 、KBT4、LiAlT4）方法：催化加氚法、催化卤氚置换法、氚化 金属还原法。1.催化加氚法适用于含不饱和键前体的标记，及嘌呤类核 苷酸、核苷酸、激素等标记，对还原糖可定位标记在 醛基上，对含苄基的化合物，可定位在亚甲基上。 2.催化卤素置换法一般还在反应中加入有机胺类的添加剂，可 中和反应产物卤化氢（3HX），利于反应进行。简便，可

10、定位标记，产物比活度较高，但需 合适的卤化物前体。注意事项： 催化剂的使用：铂、钯及其氧化物。钯更好。 提高催化效率，可加用活性炭、BaSO4、CaCO3等载 体，增加有效表面活性，5、10 Pd/C。 若氚水浓度高，辐射自分解重，需稀释；氚气 无此问题，需专门真空系统中操作。 一般会产生放射化学杂质，需纯化处理。3.氚化金属还原法用氚化金属(NaB3H4、LiB3H4、KB3H4、 LiAl3H4)选择性地将羧酸、酯、酮、醛、腈类化合物 还原成相应的醇类、胺类。定位标记。把氚加成到不 饱和键的碳原子上。（三）生物合成法以氚的标记物为底物，利用专一性很强的酶 为催化剂，将该标记物转化为另一所需

11、的标记物。标记物一般可定位标记，且保留生物活性。如3H-TdR的制备：甲基-3H胸腺嘧啶 尿嘧啶核苷 甲基-3H胸腺嘧啶核苷 尿嘧啶三、放射性碘标记物的制备 常用的放射性碘同位素 核素半衰期射线及能量(MeV)(%)主要生产方式123I13.06hEC：E0.159，85121Sb(，2n)E0.564，18 125I60dEC：E0.0335，6.7124Xe(n,) 125Xe(EC)E0.027，119E0.031，26 127I稳定无辐射天然丰度100 131I8.04d-：E 0.336，13130Te(n,) 131Te(-)E 0.607，86 EC：E0.364，81E0.63

12、7，7.2特点：化学性质活泼，标记技术易掌握；所需设备简单特别适用于蛋白质、多肽的碘标记；半衰期适中，易于商品化、贮存、废物处理；发射低能射线线，易测测量；辐辐射自分解较较小，标记标记 物较稳较稳 定；比活度较较高，灵敏度高。（一）同位素交换法RI+Na*IR*I+NaI方法简单简单 ，产产物易纯纯化，可得较较高比活度 的标记标记 物，但须须合适的前体，及特定的条件（温度、 压压力、酸碱度）。碘-溴交换换法，可得高比活度、高纯纯度产产物 。（二）蛋白质质、多肽肽的碘标记标记 技术术 前提： 1.待标记物要有易被碘原子结合或取代的基团（ 酪氨酸、组氨酸、色氨酸）； 2.必须先把125I-氧化成1

13、25I2。酪氨酸 组氨酸 色氨酸影响碘化反应因素： 1.可结合基团数量，及暴露程度； 2.氧化剂性质、反应条件(pH、浓度、温度、反应时 间)。一般来说，在保证一定标记率得前提下，尽可 能减少氧化物得用量，以保证标记物得生物活性和免疫 活性。碘化反应种类： 1.氯胺-T法：方法简便，标记率高，重复性好，试剂易得， 是迄今最常用方法之一。Cl-T（N-氯代对甲苯磺酰胺钠盐）：性质温和 ，在水溶液中水解产生次氯酸，次氯酸氧化碘离子成碘 分子。注意事项： 氧化剂Cl-T不稳定，临用时配置； 用量适当； 反应完需用等量的还原剂偏重亚硫酸钠（ Na2S2O5)中和,临用时配置； pH在78，常用0.20

14、.5M磷酸缓冲液； 反应体积适当，50300l； 温度和时间，室温13min，若4，增加时间 ； 不适用于生物活性不稳定物质，如一些补体、 某些激素、酶、受体等。2.乳过氧化物酶法（LPO）：过氧化物酶作用于H2O2，放出新生态氧，氧 化125I-为碘分子。常用乳过氧化物酶。注意事项： 用量少，为待标记蛋白的1； pH范围较宽，48.5； H2O2用量少；反应时间3060min 也能用于各种脂肪、细胞、细胞膜的标记； 过氧化物酶来源困难，标记率低； 酶本身也可能被标记而产生杂质。3.固相氧化法：将氧化物或过氧化物酶以固体的形式，或制 成固体颗粒，进行液-固氧化反应。目前常用Iodogen法。I

15、odogen：1,3,4,6-四氯3,6-二苯-甘脲脲，氧 化剂剂，与Cl-T同属氯酰氯酰 胺类类。 注意事项项： Iodogen不溶于水，可用二氯甲烷溶解； 制备备Iodogen涂管（525g/管），封口冷藏 ； 无需配置氧化剂剂、还还原剂剂 将反应应液倒出或稀释释，即终终止反应应； 对标记对标记 物损伤损伤 程度小，标记标记 率较较高。4.联接标记法：间接标记法。先将放射性碘标记到较活泼试 剂上，再联接到待标记化合物上。常用Bolton-Hunter试剂，3-(对-羟基苯)丙酸 -N-琥珀亚胺酯（HPNS）。步骤：125I标记HPNS；125I-HPNS上的酰 基与蛋白质或多肽上的游离氨基发生缩合反应。可避免蛋白质与氧化剂直接接触，防止生物 活性损伤；对于在体内不稳定的酪氨酸残基碘标记物 ，提供一种选择。较麻烦，引入一较大基团会影响示踪性质。四、32P、33P和35S标记化合物的制备32P：射线能量较强（1.7MeV），易检测，但辐射危害大，半衰期短（14d），自显影条带有扩散 ，分辨率低；35S：能量较低（0.167MeV），半衰期较长 (87d)，自显影条带清晰，分辨率高，无需特殊防护， 自显影前需制成凝胶干胶板；33P：能量适中（0.25MeV