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1、放射性核素示踪实验放射性核素示踪实验放射毒理学实验技术放射毒理学实验技术放射性核素示踪技术（放射性核素示踪技术（tracing technique） 是以放射性核素或标记化合物作为是以放射性核素或标记化合物作为示踪剂示踪剂，应用射线探测仪器检测示踪剂的应用射线探测仪器检测示踪剂的行踪行踪，来研究被，来研究被标记物在生物体系或外界环境中标记物在生物体系或外界环境中分布分布状态或变化状态或变化规律规律的技术。的技术。放射性核素示踪技术的原理放射性核素示踪技术的原理示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就显微镜发现了细胞和微生物，而核素示踪技术显微镜发现了细胞和微
2、生物，而核素示踪技术 看到了机体内分子的变化。看到了机体内分子的变化。 放射性核素示踪技术的原理放射性核素示踪技术的原理示踪剂示踪剂（Tracer）是一种带有特殊标记的物质。是一种带有特殊标记的物质。把它加到研究对象中后，可以根据把它加到研究对象中后，可以根据它的标记，对研究对象的运动情况它的标记，对研究对象的运动情况进行跟踪。进行跟踪。具具有有代代表表性性。同同一一元元素素的的同同位位素素具具有有相相同同的的化化学学性性状状，同同样样参参与与转转化化过过程程，因因此此基基本本上上能能够够反反映映被研究物质的行为。被研究物质的行为。 具具有有可可测测性性。放放射射性性核核素素能能自自发发地地放
3、放射射出出射射线线。利利用用高高灵灵敏敏度度的的仪仪器器能能进进行行定定量量、定定位位、定定性性探探测。动态观察各种物质在生物体内的量变规律。测。动态观察各种物质在生物体内的量变规律。 放射性核素示踪技术的原理放射性核素示踪技术的原理灵敏度高灵敏度高F可探测可探测60%浮肿；浮肿；60%脱水）。脱水）。（2）物理混合物理混合示踪法示踪法 放射性核素示踪技术的类型放射性核素示踪技术的类型 依据的原理是同位素原子在化学上的一致性。依据的原理是同位素原子在化学上的一致性。 方法：方法：先先合合成成与与被被研研究究化化合合物物相相同同但但含含有有放放射射性性核核素素的的化化合合物物，这种化合物称为标记
4、化合物。这种化合物称为标记化合物。然然后后将将标标记记化化合合物物加加到到体体系系中中与与被被研研究究化化合合物物均均匀匀混混合合，由由于于放放射射性性原原子子与与普普通通原原子子化化学学性性质质相相同同，因因此此用用测测定定放放射射性性的的方方法法研研究究标标记记化化合合物物的的变变化化即即可可确确定定被被研研究究化化合合物物的变化情况。的变化情况。（3）标记化合物标记化合物示踪法示踪法放射性核素示踪技术的类型放射性核素示踪技术的类型示踪剂的特性：示踪剂的特性： 化学性质完全相同化学性质完全相同 核素的核素的放射特性不改变物质的物理和化学性质放射特性不改变物质的物理和化学性质放射性示踪剂的选
5、择放射性示踪剂的选择选择示踪剂应考虑以下因素：选择示踪剂应考虑以下因素： 半衰期半衰期 辐射类型和能量辐射类型和能量 放射性比活度放射性比活度 放射性核素的纯度放射性核素的纯度 放射性核素的毒性放射性核素的毒性 辐射类型和能量辐射类型和能量F探测效率高，易于防护（探测效率高，易于防护（32P，14C，3H） F穿透性好，穿透性好， 100-600 keV（99mTc, 111In, 201Tl） 放射性比活度放射性比活度F原始比活度足够高；原始比活度足够高； 放射性核素的纯度放射性核素的纯度F检验放射性纯度和放射化学纯度；提纯检验放射性纯度和放射化学纯度；提纯 放射性核素的毒性放射性核素的毒性
6、F尽量选择低毒组核素（尽量选择低毒组核素（90Sr 高毒高毒 , 89Sr 中毒）中毒） 示踪剂的生物半衰期示踪剂的生物半衰期F选择生物半衰期短的示踪剂，减少辐射剂量选择生物半衰期短的示踪剂，减少辐射剂量放射性示踪剂的选择放射性示踪剂的选择稀释与反稀释技术稀释与反稀释技术 研究体液容量研究体液容量物质代谢与转化物质代谢与转化 胆固醇代谢，激素合成等胆固醇代谢，激素合成等动态平衡的示踪动态平衡的示踪 动力学分析，功能测定动力学分析，功能测定细胞增殖动力学示踪细胞增殖动力学示踪 细胞周期测定细胞周期测定体外放射分析体外放射分析 样本中微量物质浓度的测定样本中微量物质浓度的测定放射自显影放射自显影
7、被测物质在样本中分布状态被测物质在样本中分布状态活化分析活化分析 研究物质的构成研究物质的构成放射性示踪剂的应用放射性示踪剂的应用放射性示踪技术在化学中的应用放射性示踪技术在化学中的应用分子结构的研究分子结构的研究化学反应机理研究化学反应机理研究化学键的形成方式化学键的形成方式反应中发生的分子重排反应中发生的分子重排、异构、裂解、水解过程、异构、裂解、水解过程催化反应中吸附催化机理、吸附分子寿命催化反应中吸附催化机理、吸附分子寿命放射性示踪技术在生物学中的应用放射性示踪技术在生物学中的应用研究植物的营养生理、对营养元素以及农药的研究植物的营养生理、对营养元素以及农药的吸附、转吸附、转运、分配和
8、积累规律运、分配和积累规律研究人和动物体内物质的吸收、分布、代谢和排泄情况研究人和动物体内物质的吸收、分布、代谢和排泄情况为分子生物学提供原子和分子水平的研究手段为分子生物学提供原子和分子水平的研究手段应用于基因工程应用于基因工程 1717世纪：光学显微镜发明标志着生物医学发展中的里程碑世纪：光学显微镜发明标志着生物医学发展中的里程碑世纪：光学显微镜发明标志着生物医学发展中的里程碑世纪：光学显微镜发明标志着生物医学发展中的里程碑2020世纪世纪世纪世纪：放射性示踪技术的诞生对生物学推进同样重要：放射性示踪技术的诞生对生物学推进同样重要：放射性示踪技术的诞生对生物学推进同样重要：放射性示踪技术的
9、诞生对生物学推进同样重要生物体内的物质代谢生物体内的物质代谢确定代谢途径或中间代谢环节确定代谢途径或中间代谢环节找出代谢物在体内发生变化之后的产物找出代谢物在体内发生变化之后的产物找出体内存在的各种生化物质的前身找出体内存在的各种生化物质的前身放射性示踪技术在生物化学研究的应用放射性示踪技术在生物化学研究的应用放射示踪技术在医学上的应用放射示踪技术在医学上的应用诊断核药物：诊断核药物： 进入体内的示踪剂，产生进入体内的示踪剂，产生射线，通过体外监测装置记录射线，通过体外监测装置记录示踪剂在体内的位置、不同器官浓度及随时间的变化。示踪剂在体内的位置、不同器官浓度及随时间的变化。如：扫描机、如：扫
10、描机、 相机、相机、 PET （正电子发射计算机断层技术）（正电子发射计算机断层技术） SPECT（单光子发射计算机断层技术）（单光子发射计算机断层技术）治疗核药物：治疗核药物： 利用放射性核素衰变时产生射线的辐照效应达到治疗的利用放射性核素衰变时产生射线的辐照效应达到治疗的目的。多为目的。多为、衰变剂量定位在体内某特定部位。衰变剂量定位在体内某特定部位。如：如：131I-NaI：治疗甲抗、甲状腺癌：治疗甲抗、甲状腺癌放射示踪技术在毒理学上的应用放射示踪技术在毒理学上的应用放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备均相法液体闪烁示踪技术均相法液体闪烁示踪技术固体闪烁示踪技术固体闪烁示踪技术微观放
11、射自显影技术微观放射自显影技术细胞培养示踪技术细胞培养示踪技术放射性示踪放射性示踪DNA序列测定技术序列测定技术放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备放射毒理学实验技术放射毒理学实验技术目的和要求目的和要求放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础利用放射性示踪技术利用放射性示踪技术目的和要求目的和要求 测定组织脏器样品的放射性活度是放射示踪技术测定组织脏器样品的放射性活度是放射示踪技术的最基本方法。因此，需要将机体组织器官或排泄物的最基本方法。因此，需要将机体组织器官或排泄物制成复合测量条件的样品，以便利用辐射检测仪器进制成复合测量条件的样品，以便利用辐射检测仪器进行定性、定量或定位分析。行定性
12、、定量或定位分析。 通过本实验，在了解放射性示踪实验操作规则和通过本实验，在了解放射性示踪实验操作规则和基本防护知识的基础上，应掌握放射性原液活度的校正，基本防护知识的基础上，应掌握放射性原液活度的校正，工作溶液和标准溶液的配制，以及放射性组织样品的工作溶液和标准溶液的配制，以及放射性组织样品的制备技术。制备技术。放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础（一）放射性示踪实验操作规则（一）放射性示踪实验操作规则1. 正确穿戴实验服、帽、鞋、手套；正确穿戴实验服、帽、鞋、手套；2. 操作原则：盘内操作，防止公共区域放射性污染；操作原则：盘内操作，防止公共区域放射
13、性污染；3. 活性区总体布局合理，放射性废水、废物合理处理；活性区总体布局合理，放射性废水、废物合理处理；4. 简易并符合要求的放射防护方法简易并符合要求的放射防护方法放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础（二）放射性核素原液活度的校正（二）放射性核素原液活度的校正放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备原理原理 由由于于放放射射性性同同位位素素具具有有自自发发衰衰变变的的特特性性，其其总总活活度度及及比比活活度度都都随随时时发发生生变变化化，原原液液的的放放射射性性活活度度随随时时间间而而呈呈指指数数规规律律减减弱弱。为为保保证证实实验验中中使使用用剂剂
14、量量和和剂剂量量测测定定的的准准确确性性，实实验验中中使使用用的的放放射射性性核核素素，应应用用时时必必须须进进行行校校正正，并并根根据据实验目的，配制所需要的工作溶液和标准溶液。实验目的，配制所需要的工作溶液和标准溶液。原理原理 通通常常情情况况下下，对对核核素素的的放放射射性性活活度度只只做做相相对对测测量量，要要考考虑虑计计数数仪仪器器的的计计数数效效率率，测测量量的的几几何何条条件件，标标本本厚厚度度等等因因素素。为为减减少少实实验验材材料料的的浪浪费费，放放射射性性核核素素的的示示踪踪实实验验，以以每每克克动动物体重物体重5000脉冲脉冲/分分为宜，计数管效率一般为为宜，计数管效率一
15、般为10%。方法方法1详看放射性核素包装说明书，一般给出核素种类，半衰期，详看放射性核素包装说明书，一般给出核素种类，半衰期， 物理状态，出厂及测量日期，容积和比活度，总活度等。物理状态，出厂及测量日期，容积和比活度，总活度等。2放射性核素活度的校正：按衰变公式计算。放射性核素活度的校正：按衰变公式计算。 A=A0e-t 式中式中A0为出厂时原液的放射性活度，为出厂时原液的放射性活度，为核素衰变常数，为核素衰变常数， A为经过为经过t时间后原液的放射性活度。时间后原液的放射性活度。 因为，因为，= 0.693/T(1/2) 所以，所以，A=A0e-t = A0e-0.693t/T(1/2) 已
16、知已知A0、时间、时间t 和和T(1/2)，便可求，便可求A。例例 ： 2012年年 8月月 3日日 出出 厂厂 的的32P溶溶 液液 ， 总总 放放 射射 性性 活活 度度 为为3.7108Bq，8月月21日使用时，其放射性活度为多少？日使用时，其放射性活度为多少？解：已知：解：已知：32P的的T(1/2) = 14.3天，天，t = 18天天 所以：所以：t/T(1/2) = 18/14.3 = 1.26 A=A0e-t = A0e-0.693t/T(1/2), 查查e-t值为值为0.4175 所以：所以：A = A0e-t = 3.71080.4175 = 1.545108（Bq） =
17、4.175 （mCi）= 1.545102（MBq）放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础（三）工作溶液的配制（三）工作溶液的配制放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备 工作溶液是实验中直接用于动物注射的放射性溶工作溶液是实验中直接用于动物注射的放射性溶液，放射性活度一般为千贝克级，所以需要将兆贝克液，放射性活度一般为千贝克级，所以需要将兆贝克级的放射性原液稀释成所需的工作溶液。级的放射性原液稀释成所需的工作溶液。 原理原理1原液稀释计算原液稀释计算 根据公式根据公式C0V0 = CV计算计算 式中式中C0为原液放射性浓度（为原液放射性浓度（Bq/L），），V0为原液的体为原液的体积（积（L）
18、，）， C为工作溶液放射性浓度（为工作溶液放射性浓度（Bq/L），），V为工为工作溶液体积（作溶液体积（L）。）。 V0 = CV/C0 将所取将所取V0稀释至所需要的稀释至所需要的V，既得所需的工作溶液。，既得所需的工作溶液。 方法方法2工作溶液的配制工作溶液的配制 做做示示踪踪实实验验时时，通通常常按按每每克克动动物物体体重重5000脉脉冲冲/分分(dpm)设设计计，根根据据动动物物体体重重、计计数数管管效效率率可可计计算算出出每每只动物应注射多少只动物应注射多少Ci放射性溶液。放射性溶液。 例例：小小鼠鼠体体重重20克克，计计数数管管效效率率为为10%，做做示示踪踪实实验需要注射多少验需
19、要注射多少Ci放射性溶液？放射性溶液？ 所以应注射：所以应注射：方法方法1Ci = 2.22106 dpm 50002010 / 2.22106= 0.45（Ci）例：给小鼠注射例：给小鼠注射32P溶液，共溶液，共40只，每只小鼠注入量为只，每只小鼠注入量为0.5mL，计算用，计算用2012年年8月月3日出厂的日出厂的32P溶液，溶液，V0 =？解：解：32P放射性浓度为放射性浓度为C0 = 4.175 mCi/mL实验用实验用32P溶液体积溶液体积V = 40 * 0.5mL = 20mL实验用实验用32P溶液放射性浓度溶液放射性浓度C = 0.45Ci / 0.5mL = 0.9Ci/mL
20、 V0 = CV/C0 V0 = 0.9Ci/mL *20mL / 4.175 mCi/mL = 0.0043mL = 4.3L 所以，取原液所以，取原液4.3L加水至加水至20 mL即为工作溶液。即为工作溶液。放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础（四）标准溶液的配制（四）标准溶液的配制放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备 标标准准溶溶液液是是相相对对测测量量的的一一个个客客观观标标准准。已已知知标标准准溶溶液液的的绝绝对对放放射射性性，在在与与实实验验样样品品同同样样处处理理和和测测量量条条件件下下，可可将将样样品品相相对对测测量量结结果果换换算算为为绝绝对对放放射射性性单单位位，而而避
21、避免免了衰变校正和样品处理及测量时的系统误差。了衰变校正和样品处理及测量时的系统误差。原理原理原理原理 标准溶液由标准溶液由工作溶液直接稀释而得，应用标准溶液可工作溶液直接稀释而得，应用标准溶液可求出检测仪器的探测效率（求出检测仪器的探测效率（E），并使各样品在体外有一个），并使各样品在体外有一个相对标准，简化了计算、保证了结果的准确性，通常配制相对标准，简化了计算、保证了结果的准确性，通常配制37kBq (1Ci) 的标准溶液，仪器的探测效率的标准溶液，仪器的探测效率E为：为：1. 标准溶液同样以标准溶液同样以5000脉冲脉冲/分为宜，计数管探测效率为分为宜，计数管探测效率为10%，应取绝对
22、放射性为：应取绝对放射性为： 500010 / 2.22106 = 0.023Ci其稀释操作同工作溶液配制，可取一定量工作溶液进行稀释。其稀释操作同工作溶液配制，可取一定量工作溶液进行稀释。 根据根据V0 = CV/C0 = 0.023Ci / (0.9Ci/mL) = 0.0255mL将将0.0255mL（工作溶液）加水至（工作溶液）加水至0.5mL烤干测量得烤干测量得cpm， 1Ci = cpm1Ci / 0.023Ci = cpm43.4782方法方法2. 开瓶分装开瓶分装 开瓶分装必须在有防护屏蔽的搪瓷盘内进行。盘开瓶分装必须在有防护屏蔽的搪瓷盘内进行。盘中应铺以滤纸（草纸），先用钳子
23、剪开铅封，慢慢倾中应铺以滤纸（草纸），先用钳子剪开铅封，慢慢倾倒入青霉素小瓶中，严防倾洒。倒入青霉素小瓶中，严防倾洒。 配制工作溶液宜用微量注射器或微量移液器，准配制工作溶液宜用微量注射器或微量移液器，准确而熟练地操作。配制好的工作溶液在瓶签上标好日确而熟练地操作。配制好的工作溶液在瓶签上标好日期，核素名称，放射性浓度等，同时配好标准溶液，期，核素名称，放射性浓度等，同时配好标准溶液，工作溶液置于固定储存库内备用。工作溶液置于固定储存库内备用。方法方法放射性示踪实验基础放射性示踪实验基础（五）放射性组织样品的制备（五）放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备放射性组织样品的制备 根根据据实实验
24、验设设计计要要求求，一一般般将将实实验验动动物物随随机机分分为为放放射射组组和和对对照照组组，每每组组至至少少5只只动动物物，放放射射组组经经尾尾静静脉脉、腹腹腔腔或或胃胃将将不不同同放放射射性性活活度度的的工工作作溶溶液液摄摄入入机机体体，定定期期处处死死动动物物后后，迅迅速速采采取取组组织织器器官官（血血液液、心心、肝肝、脾脾、肾肾、脑脑、甲甲状状腺腺等等）和和排排泄泄物物（尿尿液液、粪粪便便等等）样样品品。根根据据核核素素示示踪踪方方法法的的不不同同，样样品品经经一一定定程程序序处处理后，即可进行放射性测定。理后，即可进行放射性测定。方法方法思考题思考题 现有放射性活度为现有放射性活度为
25、18.5108Bq的的147Pm溶液溶液5mL，给给30只体重为只体重为25g的小鼠做示踪实验，每只小鼠注入量的小鼠做示踪实验，每只小鼠注入量为为0.5mL，求，求（1）用）用147Pm溶液多少溶液多少mL？（2）如果需要配制标准溶液，需要取多少工作溶液？）如果需要配制标准溶液，需要取多少工作溶液？解解：（：（1）18.5108Bq /3.71010Bq = 50mCi 147Pm放射性浓度放射性浓度为为C0 = 50mCi/5mL = 10mCi/mL 实验用实验用147Pm溶液容积溶液容积V = 300.5mL = 15mL 注射绝对放射性为：注射绝对放射性为：50002510/2.221
26、06 = 0.56 (Ci) 实验用实验用147Pm溶液溶液放射性浓度放射性浓度C = 0.56Ci/0.5mL = 1.12Ci/mL V0 = CV/C0 = 1.12Ci/mL15mL/ 10 mCi/mL = 0.00168mL = 1.68L 因此，取原液因此，取原液1.68L加水至加水至15 mL即为工作液。即为工作液。思考题思考题解：解： （2）标准溶液应取绝对放射性为：标准溶液应取绝对放射性为： 500010/2.22106 = 0.023（Ci） 根据根据V0= CV/C0 = 0.023Ci/(1.12Ci/mL) = 0.0205mL因此，因此，如果需要配制标准溶液，需要取如果需要配制标准溶液，需要取0.0205mL工作溶液工作溶液。思考题思考题实验一实验一 放射性核素放射性核素示踪实验示踪实验实验二实验二 动物的一般操作技术动物的一般操作技术实验三实验三 89Sr在小鼠体内的蓄积作用在小鼠体内的蓄积作用 实验四实验四 32P所致骨髓细胞微核率的观察所致骨髓细胞微核率的观察实验四实验四 毒理实验技术中检测毒理实验技术中检测DNA损伤的方法损伤的方法放射毒理学实验技术放射毒理学实验技术
