放射性標(biāo)記化合物-核醫(yī)學(xué)與核藥學(xué)教學(xué)、學(xué)習(xí)課件

放射性標(biāo)記化合物-核醫(yī)學(xué)與核藥學(xué)教學(xué)、學(xué)習(xí)課件§1.放射性核素的來(lái)源放射性核素標(biāo)記化合物：它是指在化合物分子中引入可起示蹤作用的放射性核素，并保持原有化合物的理化和生物學(xué)性質(zhì)不變的一類化合物。

一、醫(yī)用放射性核素的來(lái)源(一)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的來(lái)源之一。能量較低的中子，核反應(yīng)后，俘獲中子而放出γ光子，如(n、γ)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α粒子等。

23Na+10n(低)→24Na+γ或23Na(n.γ)24Na

6Li+10n(高)→3H+4He或6Li(n、α)3H2.核裂變產(chǎn)物燃料廢料中分離提?。汉朔磻?yīng)堆中所用核燃料235U或239po,在其裂變過(guò)程中可產(chǎn)生許多放射性核素，供醫(yī)用的有：99Mo、131I、132I、133Xe和137Cs等。(二)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)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13N等放射性核素的T1/2相當(dāng)短，用處極大。二、放射性核素標(biāo)記化合物的制備及核素的選擇（一）制備步驟

1.選擇合適的放射性核素；2.選擇合適的標(biāo)記化合物；

3.標(biāo)記。（二）放射性核素選擇的原則

1.適宜的半衰期；

2.射線種類：

3.合適的能量：4.穩(wěn)定性要好，結(jié)合要牢；5.其他：要求標(biāo)記容易，價(jià)格可以接受，對(duì)產(chǎn)生射線的容易防護(hù)。三、幾個(gè)重要參數(shù)1.放射性濃度：它是指單位體積的溶液中含有的放射性活度。以Bq/L或Bq/ml等表示。2.放射化學(xué)純度：指所指定的放射性標(biāo)記化合物的放射性活度占該樣品的總放射性活度的百分比。要求放化純度要達(dá)到95%以上。

放化純度(%)=(標(biāo)記物的放射性活度)/(樣品總的放射性活度)×100%3.放射性比活度4.化學(xué)純度:指某一化學(xué)形式存在的物質(zhì)量在該樣品的總重量中所占的百分比。5.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?jǐn)?shù)，表示為：放射性核純度(%)=(特定的放射性核素的活度)/(樣品的總放射性活度)×100%一般要求放射性核素純度要達(dá)到99%以上。6.同位素標(biāo)記與非同位素標(biāo)記同位素標(biāo)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3H取代化合物分子中的1H。非同位素標(biāo)記:采用并非原化合物所含元素的放射性核素進(jìn)行標(biāo)記的方法。如蛋白質(zhì)用131I或125I標(biāo)記，所得標(biāo)記物與原來(lái)化合物不完全相同。

五、定位標(biāo)記與非定位標(biāo)記7.定位標(biāo)記與非定位標(biāo)記定位標(biāo)記：指標(biāo)記原子標(biāo)記在化合物的指定位置上，以符號(hào)“S”表示。例如1(S)-14C-醋酸、2(S)-14C-醋酸，前者表示14C標(biāo)記在醋酸羧基碳上，即CH3-14COOH，后者則標(biāo)記在甲基碳上，即14CH3-COOH，兩者所能示蹤的基團(tuán)不同，制備二者的合成路線也完全不同。非定位標(biāo)記:分為均勻標(biāo)記和全標(biāo)記。均勻標(biāo)記:指放射性原子均勻地分布于分子中，以“U”表示。如用14CO2通過(guò)植物光合作用制得的14C-葡萄糖其中分子六個(gè)碳原子從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看被均勻標(biāo)記上14C，故可寫成14C-葡萄糖(U)或u-14C-葡萄糖。全標(biāo)記:是指放射性核素的原子隨機(jī)地?zé)o嚴(yán)格定位地分布于被標(biāo)記化合物分子結(jié)構(gòu)上，以“G”表示。如G-3H-膽固醇，標(biāo)記分子中的所有氫原子都可被取代，但機(jī)率各不相同。8.雙標(biāo)記及多標(biāo)記

指在化合物分子的不同部位，引入兩種或二種以上不同的放射性核素原子(如3H和14C)或引入一種元素的兩種或兩種以上同位素原子。雙標(biāo)及多標(biāo)在同一機(jī)體或離體組織中同時(shí)觀察兩個(gè)指標(biāo)。四、放射性核素標(biāo)記化合物的制備方法1.同位素交換法：將需要標(biāo)記的化合物AX和放射性化合物BX*在一定條件（加溫加壓）下混合，X與X*之間發(fā)生交換反應(yīng)生成標(biāo)記化合物AX*。AX+BX*AX*+BX2.化學(xué)合成法：以簡(jiǎn)單的放射化合物作原料，通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)后，把放射性原子結(jié)合在指定的位置上，得到所需要的放射性化合物。該法是放射標(biāo)記化合物制備的主要方法。3.生物合成法：是將簡(jiǎn)單的放射性化合物在體內(nèi)或體外置于生物(動(dòng)植物或微生物)生長(zhǎng)的環(huán)境中，利用生物體在代謝過(guò)程中對(duì)它的吸收利用而制得某些標(biāo)記化合物。它又分為全生物合成與酶促合成兩種方法。4.絡(luò)合物/螯合物生成法：利用金屬離子容易生成絡(luò)合物/螯合物的原理，將放射性金屬離子如（99mTc4+）和具有特定功能的化合物進(jìn)行絡(luò)合或螯合反應(yīng)，具有快速、定量及簡(jiǎn)易的特點(diǎn)，臨床常用。一、氚標(biāo)記化合物的制備（一）、制備方法1、同位素交換法：RH+T2RT+HT2、化學(xué)合成法3、生物合成法（二）、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：來(lái)源豐富、制備簡(jiǎn)單、不需防護(hù)，比活度高、易于儲(chǔ)存及運(yùn)輸。缺點(diǎn)：沒(méi)有14C在標(biāo)記分子中的位置牢固，易脫標(biāo)，活度太高易造成輻射自分解及同位素效應(yīng)。

§2.幾種常用放射性標(biāo)記化合物的制備二、放射性碘標(biāo)記化合物的制備(一)碘的同位素及125I的特性：

碘元素的同位素達(dá)幾十種子之多，其中大部分是放射性同位素，最常用的是123I，125I和131I

，其中125I的應(yīng)用又是最為廣泛，因?yàn)椋孩賂1/2合適；②核豐度高(＞95%)；③能量適中；④穩(wěn)定好，輻射自分解較小。(二)蛋白質(zhì)、多肽的碘標(biāo)記技術(shù)1.氯胺-T法：此方法簡(jiǎn)單，標(biāo)記率高，重復(fù)性好，為實(shí)驗(yàn)室首選方法。①氯胺T(N氯代對(duì)甲苯磺酰胺鈉鹽)是一種氧化劑，能使放射性NaI溶液中的碘陰離子(I-)氧化成碘分子(I2)；②I2取代酪氨酸殘基芳香環(huán)上的氫?！?.放射性標(biāo)記化合物的純化與鑒定一、放射性雜質(zhì)的來(lái)源1.沒(méi)有被標(biāo)記上的游離放射性核素，如碘標(biāo)殘存的125I。2.待標(biāo)記物中雜質(zhì)亦被標(biāo)記，如蛋白標(biāo)記中的雜蛋白。3.標(biāo)記后形成的雜質(zhì)，如在儲(chǔ)存期內(nèi)，或者由于標(biāo)記物本身的不穩(wěn)定，或者由于輻射自分解，產(chǎn)品的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等可能發(fā)生變化而形成的放射性雜質(zhì)，所以標(biāo)記結(jié)束一段時(shí)間后再用的化合物需要進(jìn)行重新的純化鑒定。二、標(biāo)記率的測(cè)定標(biāo)記率:指放射性核素被標(biāo)記到待標(biāo)記化合物上的量占放射性總的投入量的百分比。標(biāo)記率(%)=標(biāo)記物的放射性/投入的總放射性×100%測(cè)定方法：最常用紙層析或薄層層析法，對(duì)于生物制劑有時(shí)也用柱層析或蛋白沉淀法。三、標(biāo)記物的分離純化

最常用的是層析法，主要有紙層析、薄板層析柱層析（如凝膠過(guò)濾、離子交換和親和層析）等。

四、標(biāo)記物的鑒定1.放射化學(xué)純度：包括放射性紙層析法、放射性高效液相層析法、放射性凝膠電泳法等。2.放射性濃度：取1ml產(chǎn)品，測(cè)其放射性活度，即為放射性濃度，單位為Bq/ml。3.放射性比活度測(cè)定：采用直接測(cè)定法，即將純化后的標(biāo)記物配成合適的溶液，測(cè)量其放射性濃度（Bq/L）及其化學(xué)濃度（mmol/L）。4.生物活性及免疫活性測(cè)定:標(biāo)記物制備過(guò)程中的各種因素都可能導(dǎo)致生物活性、免疫活性的改變，因此，生物學(xué)活性、免疫活性測(cè)定是一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)。5.其他：物理化學(xué)鑒定及化學(xué)純度鑒定

輻射自分解(autoradiolysis)：由于標(biāo)記化合物所含放射性核素電離輻射的作用，致使標(biāo)記化合物本身或臨近的分子的結(jié)構(gòu)被破壞，從而喪失原有特性的現(xiàn)象。會(huì)產(chǎn)生放射化學(xué)雜質(zhì)或化學(xué)雜質(zhì)。如3H-丙醇，由于輻射自分解，產(chǎn)生甲烷，乙醛，丙醛，異丙醇及丙烯醇等。一、輻射自分解的方式1.初級(jí)內(nèi)分解：指標(biāo)記核素本身的衰變，引起帶有該核素的標(biāo)記物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如:14C標(biāo)記的化合物,當(dāng)14C衰變成14N,原來(lái)14C的位置必然發(fā)生鍵的斷裂,從而導(dǎo)致該分子的破壞,并且這種分解方式是放射性標(biāo)記化合物固有的特性,目前還不能人為加以控制。

§4.放射性標(biāo)記化合物的輻射自分解2、初級(jí)外分解:標(biāo)記核素所發(fā)出的射線直接作用于標(biāo)記化合物本身或臨近的同種分子，使得該分子的電離、激發(fā)并最終導(dǎo)致其化學(xué)鍵斷裂，比放射性愈高，標(biāo)記分子愈集中，這種作用愈明顯。3、次級(jí)分解:射線首先作用于標(biāo)記化合物臨近的分子(如水分子)，使其產(chǎn)生激活物質(zhì)或稱自由基，這些化學(xué)性質(zhì)活潑自由基可以作用于標(biāo)記化合物分子，使其產(chǎn)生斷鍵、氧化及分解作用。

二、影響輻射自分解的因素1、標(biāo)記化合物發(fā)射射線種類及能量：不同種類的射線,電離能力強(qiáng)，造成的輻射自分解就越嚴(yán)重。如γ射線電離能力比β射線小得多，引起的輻射自分解也小得多。同種射線如同為β射線，能量不同,造成的輻射自分解結(jié)果也不同。例如32P與3H同為β射線，雖然前者能量大于后者，但后者的射程短，射線的能量幾乎全部或大部分為自己或相鄰的分子所吸收，所以3H的輻射自分解大于32P。

2、標(biāo)記化合物的比活度及濃度：標(biāo)記化合物的比活度或濃度愈高，化合物分子愈集中，它們相互間也就愈易受到自身射線的照射而使輻射自分解加重。3、標(biāo)記化合物的純度：雜質(zhì)的存在，特別是那些容易被電離輻射所激發(fā)、分解、產(chǎn)生自由基的雜質(zhì)，可加速輻射自分解，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸加快。4、所用的溶劑：不同溶劑產(chǎn)生自由基的難易不一致，主要是影響次級(jí)分解