实验核医学(第四章)

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γ射线易测量。 P、S──核酸、蛋白质的组成元素， 32P、
33P、35S在DNA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
核素 半衰期 衰变方式 射线能量(MeV) 天然丰度 生产核反应
11C
20.38分
β+
0.9608
11B(p,n)
12C 13C 14C
稳定 稳定 5730年 β0.155
98.892 1.108
14N(n,p)
14C的特点：
1.半衰期长； 2.发射的β-射线能量低，可用液闪测量，易防护； 3.用于自显影，影像清晰； 4.14C的化合物较稳定，辐射自分解速度慢。
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。
例4：
O) H 2 14C(OH )CH ( NH 2 )COOH ( H 14COOH H 2C( NH 2 )COOH
β-14C-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。
14
C 核酸酶解 14C 核苷酸
14
C 小球藻 水解 14C 蛋白质水解 14C 氨基酸
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.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。
缺点：
1.3H在分子中易丢失； 2.高比活度产物易发生辐射自分解； 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
LiAlH4 ,ROH 14 HI 14
O Li
14CH I 3 14CH 3
[0] CrO2 O
14CH 3
例2：[1-14C]-乙酸的制备 方法1：
Ba CO3 Na CN
14 NaN 3 14
CH 3 CN CH 3 COOH
( CH 3 ) 2 SO4 14 H 2O 14
方法2：
CH 3OH CH 3 I CH 3 MgI
HI Mg
CH 3 COOMgI CH 3 COOH
CO2 14 H 2O 14
14
核素标记的位置一般根据实验目的而选择。 例3：
14
CH3 I CH3CN CH3COOH
KCN 14 H 2O 14
生产核反应
2H(D)氘 3H(T)氚
稳定 12.33年 β-，18.6
0.0148％
14N(n,p)
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。
14
O
C
+
N O
N N dR
N O C N dR
CH3
O
+
O
N
N
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
核素
1H(H)氕
半衰期 稳定
射线及能量(keV)
天然丰度 99.9852％
（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
Ba14CO2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ba14C2
14CO
2
K14CN
14CH
14CH
R14COOH
H14COOH
例1：制备14C标记的维生素K2
14
CO2 CH3OH CH3I
14
C 多糖水解 14C 葡萄糖和甘露糖
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记产物。
O N
14
O CH3
O 脱氧 核糖转移 酶
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。