放射性核素标记化合物
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125I-蛋白质
特点： 标记率高，标记蛋白损伤少 杂质少，多为单碘化合物
48
二、
49
联接标记法(Bolton－Hunter法)
OH O CH2CH2C－O －N O HO
125I 125I
Na125I Ch－T
O O CH2CH2C－O －N
O 3－(对羟基苯)丙酸－N －琥珀亚胺酯 (联接试剂) HO
125
I
131
I
31
三、放射性碘标记化合物的制备
125I
T1/2＝60d 标记物储存应用一段时间、商品化 低能 γ 射线 ，无 β 粒子 辐射分解少，标记物稳定性好
32
(一)同位素交换法
CONHCH2COOH I
+
Na131I
KIO3 H+
CONHCH2COOH 131I
131I－邻碘马尿酸
HO I
43
注意事项：
1. 乳过氧化物酶使用前新鲜配制 2. H2O2保持低浓度：< 0.1mmol/L
3. 酶的浓度↑，标记率↑
酶的用量 < 1% 标记蛋白
↓酶自身碘化而引入的放化杂质
44
3.双酶标记法 标记原理：
葡萄糖氧化酶＋葡萄糖
H2 O2
乳过氧化物酶 O2（新生氧） Na125I
125I
2
45
⑴反应液： Na125I 缓 冲液（pH7.0） 蛋白质 乳过氧化物酶 葡萄糖氧化酶 葡萄糖(0.5%)
Cl N
O N Cl
1,3,4,6-四氯 3a,6a-双苯基甘脲
Cl N N Cl
O
固相氧化剂（温和）
47
⑴ 1mg 氯甘脲 溶于25mL二氯甲烷，取50μL加入3mL试
管中，用N2气吹干，在试管底部形成 氯甘脲薄膜
- 20℃条件下可保存半年 (2)试管中加入： Na125I 缓 冲液（pH7.4） 蛋白质 (3)取出反应液，上柱分离纯化 （Iodogen管） 37MBq （10μL） 30μL 室温 5μg（10μL） 3min
同位素交换法 化学合成法 生物合成法 络合物/螯合物生成法
23
三、放射性标记化合物制备的基本方法
1、同位素交换法
放射性核素与要标记的化合物中同一元素的稳定同位素相互交
换来制备放射性标记化合物的方法。
优点：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。
缺点：无进行定位标记，且有机化合物主链上的原子无法标记，
9
Radiopharmaceutical
Normal
Radiotherapy Principle
Abnormal
10
放射性核素标记化合物：它是指在化合物分
子中引入可起示踪作用的放射性核素，并保持原有化合物的
理化和生物学性质不变的一类化合物。
11
第一节 基本概念
12
一、几个重要参数
1.放射性浓度：它是指单位体积的溶液中含有的放射
到化合物分子上的方法。
优点：操作简单、快速。 缺点：对标记化合物的活性影响较大。
27
第三节
几种常用放射性标记化合物的制备
28
一、14C 标记化合物的制备
(1) 核素特点：
核素 10 C 11 C 12 C 13 C 14 C 15 C 半衰期 19.51 秒 20.34 分 射线 β+ β+ 生产核反应 10 B(p,n)10C 11 B(p,n)11C 天然丰度
的踪迹。
Tracer
7
核医学应用
8
PET and SPECT: Advanced Imaging Systems
Positron Emission Tomography
Single-Photon Emission Computed Tomography
A PET scan can be an effective tool to diagnose Parkinson’s disease
非定位标记：分为均匀标记和全标记。
均匀标记：指放射性原子均匀地分布于分子中，以“U”表示。
如用14CO2通过植物光合作用制得的14C-葡萄糖其中分子六个碳原 子从统计学上看被均匀标记上14C，故可写成14C-葡萄糖(U)或u14C-葡萄糖。
全标记：是指放射性核素的原子随机地无严格定位地分布于被
标记化合物分子结构上，以“G”表示。如G-3H-胆固醇，标记分 子中的所有氢原子都可被取代，但机率各不相同。
术和ARG，成功地进行了DNA 序列测定。
示踪实验之父
32P、131I、14C、3H先后被用于医学实验研究
RNA-DNA逆转录、遗传的三联密码、细胞周期、微量物 质测量等均离不开示踪技术。
3
Introduction
如何用噬菌体感染实验
证明DNA 是遗传信息的载体？
4
如何用噬菌体感染实验证明DNA 是遗传信息的载体？
17
18
四、双标记与多标记
19
第二节
放射性核素标记化合物的制备
20
一、放射性核素的选择
结合牢固、稳定性好；
有合适的半衰期；
射线容易测量；
其它：操作、价格、防护。
21
二、制备放射性标记化合物要考虑的因素
放射性核素的获取及其价格；
标记物的稳定性；
微量操作技术；
进行冷试验。
22
三、放射性标记化合物制备的基本方法
性活度。以Bq/L或Bq/ml等表示。
2.放射化学纯度：指所指定的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。要求
放化纯度要达到95%以上
放化纯度(%)=(标记物的放射性活度)/(样品总的放射性活 度)×100%
3. 放射性比活度
单位质量（摩尔、容积）物质所含放射性的多少， 后者常称为放射性浓度。 单位：MBq/mg、GBq/mg、TBq/g或MBq/mmol、 GBq/mmol、MBq/ml。
5
如何用噬菌体感染实验证明DNA 是遗传信息的载体？
35S 35S
32P 32P
DNA是遗传物质！
子代 蛋白质外壳无 放射性，DNA 上有放射性！ 分离蛋白质外 壳及DNA内核， 并测量放射性
6
为什么要用核素作为示踪剂？
一般非放射性物质进入机体后无法区别哪些是外来的？哪
些是原有的物质？
有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再找到它
＊
98.89% 1.108% 5730 年 2.40 秒 β β
14
N(n,p)14C 14 C(d,p)15C
(2) 制备： 同位素交换法、化学合成法、生物合成法
29
二、氚(3H) 标记化合物的制备
(1) 核素特点：
＊
低毒性
人工放射性核素中能量最低
T1/2 ＝12.33年
βEmax＝18.4 keV
Na131I 150℃ 1h
HO
131I
131I－6
－胆固醇
33
(二) 蛋白质、多肽的碘标记技术 标记原理：
Na125I
氧化剂 Ch-T，H2O2
125I
HO
CH2CHCOOH NH2
+ 125I2
HO
CH2CHCOOH NH2
125I－碘代酪氨酸
34
125I
NH2 CH2CHCOOH CH2CHCOOH NH2
标记物的比放射性低。
24பைடு நூலகம்
三、放射性标记化合物制备的基本方法
2、化学合成法
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。
优点：可以选择标记的核素、标记的位置（定位标记）、比放
射性可以严格控制（比活度高），分离提纯容易（纯度高）。
缺点：步骤多、流程长、费时费力。
25
三、放射性标记化合物制备的基本方法
125I
HN N
N
125I－碘代组氨酸
125I－碘代色氨酸
35
蛋白质、多肽的碘标记常用方法
36
37
1. 氯胺T 法
Cl SO2N Na
CH3
+
2Na125I
+ 2H2O
温和氧化剂
CH3
SO2NH
+
125I
2
+
NaCl
+
2NaOH
38
⑴反应液组成： Na125I 蛋白质 74MBq（10μL） 5μg（10μL） 室温 1~3min
13
二、同位素标记与非同位素标记
同位素标记：指化合物中的某一稳定核素被其放射性同
位素置换的方法。如用3H取代化合物分子中的1H。
非同位素标记：采用并非原化合物所含元素的放射性核
素进行标记的方法。如蛋白质用131I或125I标记，所得标记 物与原来化合物不完全相同。
14
15
三、定位标记与非定位标记
37MBq （10μL） 30μL
室温
蛋白质 乳过氧化物酶 H2O2 ⑵ ⑶ ⑷ ⑸
5μg（10μL） 25ng（10μL） 200ng （10μL）
7min
H2 O2 200ng （10μL） 室温7min H2O2 200ng （10μL） 室温7min 巯基乙醇（10mmol/L）0.5mL(中止反应) 加入NaI载体溶液, 用SephadexG50柱层析分离纯 化 125I-蛋白质
125I 125I
O
+
O NH2－CHC－ 蛋白质分子末端氨基
O O CH2CH2C－ NH－CHC－
125I－标记蛋白质
50
具体操作方法： ⑴碘化： 琥珀亚胺酯 Na125I 氯胺－ T Na2S2O5 NaI 苯 0.4μg 74MBq 50μg（10μL） 120μg（10μL) 2mg 250μg 室温 1~3 min
(2)联接: 分离上述苯液，移入试管，用N2气吹干后加入: 蛋白质 10μg 室温10~30 min PB(pH8) 50μL 甘氨酸(0.2mol) 500μL 0℃, 5 min (3)上柱分离纯化125I-标记蛋白质
51
优点
二部操作，避免蛋白质变性
缺点 标记率低 蛋白质接上琥珀亚胺酯，分子较大，影响活性
第四章 放射性核素标记化合物
Radionuclide Labelled Compouds 金 齐 力
1
示踪技术
观察野生动物大熊猫的生活习性 无线电发射器 示踪物
放射性核素
酶 荧光素
2
1923年, G.Hevesy首次通过测定放射性铅的射线来
观察其在动、植物体内的分布；
1952年 Hershey 32P、35S →DNA是遗传物质； 1959年 Berson、Yalow →RIA； 1958年 Meselson、Stahl →DNA半保留复制； 1977 年，Frederick Sanger 等采用放射性标记技
缓 冲液（pH7.4）
氯胺 T
30μL
100μg（10μL）
⑵ 加Na2S2O5 200μg（0.2mL)中止反应
⑶用SephadexG50柱层析分离纯化 125I-蛋白质
39
40
41
2. 乳过氧化物酶法 标记原理： 乳过氧化物酶
+
H2O2 Na125I
O2（新生氧）
125I
2
42
⑴反应液： Na125I 缓 冲液（pH5.6）
52
第四节
放射性标记化合物的纯化和鉴定
53
一、放射性杂质的来源
没有被标记上的游离放射性核素，如碘标残存的125I；
待标记物中杂质亦被标记，如蛋白标记中的杂蛋白； 标记后形成的杂质，如在储存期内，或者由于标记物
本身的不稳定，或者由于辐射自分解，产品的性质、结 构等可能发生变化而形成的放射性杂质，所以标记结束
3、生物合成法
利用生物活体（动、植物或细菌）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的方法。
优点：可以保留标记物原有的生物活性。 缺点：纯化比较复杂。
26
三、放射性标记化合物制备的基本方法
4、络合物/螯合物生成法
将放射性金属离子与特定的化合物进行络合和螯合反应，标记
37MBq （10μL） 30μL 室温 5μg（10μL） 4~20min 25ng（10μL） 10ng （10μL） 5μL
(2) 0.1% 叠氮钠 100μL 中止反应
(3) 用Sephadex柱层析分离纯化
46
4、
4. 固相氧化法
固相酶法: 将乳过氧化物酶等交联在琼脂糖凝胶上
氯甘脲法:
( Iodogen )
定位标记：指标记原子标记在化合物的指定位置上，以符号
“S”表示。例如1(S)-14C-醋酸、2(S)-14C-醋酸，前者表示14C标 记在醋酸羧基碳上，即CH3-14COOH，后者则标记在甲基碳上
，即14CH3-COOH，两者所能示踪的基团不同，制备二者的合
成路线也完全不同。
16
三、定位标记与非定位标记
C－3H 不如 C－C 牢固 ，易脱落
标记化合物不稳定
(2) 制备：
同位素交换法、化学合成法、生物合成法
30
三、放射性碘标记化合物的制备
核素 √ 123I 124 I √ 125I 127 I 129 I √ 131I 132 I 半衰期 射线 生产核反应 121 123 13 小时 E C Sb(α ,2n) I 121 124 4.2 天 E C,β Sb(α ,n) I 124 125 60 天 E C Xe(n,γ ) Xe 稳定 7 1.9×10 年 β ,γ 裂变产物 130 131 8.04 天 β ,γ Te(n,γ ) Te 132 2.3 小时 β ,γ Te 的子体
特点： 标记率高，标记蛋白损伤少 杂质少，多为单碘化合物
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二、
49
联接标记法(Bolton－Hunter法)
OH O CH2CH2C－O －N O HO
125I 125I
Na125I Ch－T
O O CH2CH2C－O －N
O 3－(对羟基苯)丙酸－N －琥珀亚胺酯 (联接试剂) HO
125
I
131
I
31
三、放射性碘标记化合物的制备
125I
T1/2＝60d 标记物储存应用一段时间、商品化 低能 γ 射线 ，无 β 粒子 辐射分解少，标记物稳定性好
32
(一)同位素交换法
CONHCH2COOH I
+
Na131I
KIO3 H+
CONHCH2COOH 131I
131I－邻碘马尿酸
HO I
43
注意事项：
1. 乳过氧化物酶使用前新鲜配制 2. H2O2保持低浓度：< 0.1mmol/L
3. 酶的浓度↑，标记率↑
酶的用量 < 1% 标记蛋白
↓酶自身碘化而引入的放化杂质
44
3.双酶标记法 标记原理：
葡萄糖氧化酶＋葡萄糖
H2 O2
乳过氧化物酶 O2（新生氧） Na125I
125I
2
45
⑴反应液： Na125I 缓 冲液（pH7.0） 蛋白质 乳过氧化物酶 葡萄糖氧化酶 葡萄糖(0.5%)
Cl N
O N Cl
1,3,4,6-四氯 3a,6a-双苯基甘脲
Cl N N Cl
O
固相氧化剂（温和）
47
⑴ 1mg 氯甘脲 溶于25mL二氯甲烷，取50μL加入3mL试
管中，用N2气吹干，在试管底部形成 氯甘脲薄膜
- 20℃条件下可保存半年 (2)试管中加入： Na125I 缓 冲液（pH7.4） 蛋白质 (3)取出反应液，上柱分离纯化 （Iodogen管） 37MBq （10μL） 30μL 室温 5μg（10μL） 3min
同位素交换法 化学合成法 生物合成法 络合物/螯合物生成法
23
三、放射性标记化合物制备的基本方法
1、同位素交换法
放射性核素与要标记的化合物中同一元素的稳定同位素相互交
换来制备放射性标记化合物的方法。
优点：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。
缺点：无进行定位标记，且有机化合物主链上的原子无法标记，
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Radiopharmaceutical
Normal
Radiotherapy Principle
Abnormal
10
放射性核素标记化合物：它是指在化合物分
子中引入可起示踪作用的放射性核素，并保持原有化合物的
理化和生物学性质不变的一类化合物。
11
第一节 基本概念
12
一、几个重要参数
1.放射性浓度：它是指单位体积的溶液中含有的放射
到化合物分子上的方法。
优点：操作简单、快速。 缺点：对标记化合物的活性影响较大。
27
第三节
几种常用放射性标记化合物的制备
28
一、14C 标记化合物的制备
(1) 核素特点：
核素 10 C 11 C 12 C 13 C 14 C 15 C 半衰期 19.51 秒 20.34 分 射线 β+ β+ 生产核反应 10 B(p,n)10C 11 B(p,n)11C 天然丰度
的踪迹。
Tracer
7
核医学应用
8
PET and SPECT: Advanced Imaging Systems
Positron Emission Tomography
Single-Photon Emission Computed Tomography
A PET scan can be an effective tool to diagnose Parkinson’s disease
非定位标记：分为均匀标记和全标记。
均匀标记：指放射性原子均匀地分布于分子中，以“U”表示。
如用14CO2通过植物光合作用制得的14C-葡萄糖其中分子六个碳原 子从统计学上看被均匀标记上14C，故可写成14C-葡萄糖(U)或u14C-葡萄糖。
全标记：是指放射性核素的原子随机地无严格定位地分布于被
标记化合物分子结构上，以“G”表示。如G-3H-胆固醇，标记分 子中的所有氢原子都可被取代，但机率各不相同。
术和ARG，成功地进行了DNA 序列测定。
示踪实验之父
32P、131I、14C、3H先后被用于医学实验研究
RNA-DNA逆转录、遗传的三联密码、细胞周期、微量物 质测量等均离不开示踪技术。
3
Introduction
如何用噬菌体感染实验
证明DNA 是遗传信息的载体？
4
如何用噬菌体感染实验证明DNA 是遗传信息的载体？
17
18
四、双标记与多标记
19
第二节
放射性核素标记化合物的制备
20
一、放射性核素的选择
结合牢固、稳定性好；
有合适的半衰期；
射线容易测量；
其它：操作、价格、防护。
21
二、制备放射性标记化合物要考虑的因素
放射性核素的获取及其价格；
标记物的稳定性；
微量操作技术；
进行冷试验。
22
三、放射性标记化合物制备的基本方法
性活度。以Bq/L或Bq/ml等表示。
2.放射化学纯度：指所指定的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。要求
放化纯度要达到95%以上
放化纯度(%)=(标记物的放射性活度)/(样品总的放射性活 度)×100%
3. 放射性比活度
单位质量（摩尔、容积）物质所含放射性的多少， 后者常称为放射性浓度。 单位：MBq/mg、GBq/mg、TBq/g或MBq/mmol、 GBq/mmol、MBq/ml。
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如何用噬菌体感染实验证明DNA 是遗传信息的载体？
35S 35S
32P 32P
DNA是遗传物质！
子代 蛋白质外壳无 放射性，DNA 上有放射性！ 分离蛋白质外 壳及DNA内核， 并测量放射性
6
为什么要用核素作为示踪剂？
一般非放射性物质进入机体后无法区别哪些是外来的？哪
些是原有的物质？
有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再找到它
＊
98.89% 1.108% 5730 年 2.40 秒 β β
14
N(n,p)14C 14 C(d,p)15C
(2) 制备： 同位素交换法、化学合成法、生物合成法
29
二、氚(3H) 标记化合物的制备
(1) 核素特点：
＊
低毒性
人工放射性核素中能量最低
T1/2 ＝12.33年
βEmax＝18.4 keV
Na131I 150℃ 1h
HO
131I
131I－6
－胆固醇
33
(二) 蛋白质、多肽的碘标记技术 标记原理：
Na125I
氧化剂 Ch-T，H2O2
125I
HO
CH2CHCOOH NH2
+ 125I2
HO
CH2CHCOOH NH2
125I－碘代酪氨酸
34
125I
NH2 CH2CHCOOH CH2CHCOOH NH2
标记物的比放射性低。
24பைடு நூலகம்
三、放射性标记化合物制备的基本方法
2、化学合成法
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。
优点：可以选择标记的核素、标记的位置（定位标记）、比放
射性可以严格控制（比活度高），分离提纯容易（纯度高）。
缺点：步骤多、流程长、费时费力。
25
三、放射性标记化合物制备的基本方法
125I
HN N
N
125I－碘代组氨酸
125I－碘代色氨酸
35
蛋白质、多肽的碘标记常用方法
36
37
1. 氯胺T 法
Cl SO2N Na
CH3
+
2Na125I
+ 2H2O
温和氧化剂
CH3
SO2NH
+
125I
2
+
NaCl
+
2NaOH
38
⑴反应液组成： Na125I 蛋白质 74MBq（10μL） 5μg（10μL） 室温 1~3min
13
二、同位素标记与非同位素标记
同位素标记：指化合物中的某一稳定核素被其放射性同
位素置换的方法。如用3H取代化合物分子中的1H。
非同位素标记：采用并非原化合物所含元素的放射性核
素进行标记的方法。如蛋白质用131I或125I标记，所得标记 物与原来化合物不完全相同。
14
15
三、定位标记与非定位标记
37MBq （10μL） 30μL
室温
蛋白质 乳过氧化物酶 H2O2 ⑵ ⑶ ⑷ ⑸
5μg（10μL） 25ng（10μL） 200ng （10μL）
7min
H2 O2 200ng （10μL） 室温7min H2O2 200ng （10μL） 室温7min 巯基乙醇（10mmol/L）0.5mL(中止反应) 加入NaI载体溶液, 用SephadexG50柱层析分离纯 化 125I-蛋白质
125I 125I
O
+
O NH2－CHC－ 蛋白质分子末端氨基
O O CH2CH2C－ NH－CHC－
125I－标记蛋白质
50
具体操作方法： ⑴碘化： 琥珀亚胺酯 Na125I 氯胺－ T Na2S2O5 NaI 苯 0.4μg 74MBq 50μg（10μL） 120μg（10μL) 2mg 250μg 室温 1~3 min
(2)联接: 分离上述苯液，移入试管，用N2气吹干后加入: 蛋白质 10μg 室温10~30 min PB(pH8) 50μL 甘氨酸(0.2mol) 500μL 0℃, 5 min (3)上柱分离纯化125I-标记蛋白质
51
优点
二部操作，避免蛋白质变性
缺点 标记率低 蛋白质接上琥珀亚胺酯，分子较大，影响活性
第四章 放射性核素标记化合物
Radionuclide Labelled Compouds 金 齐 力
1
示踪技术
观察野生动物大熊猫的生活习性 无线电发射器 示踪物
放射性核素
酶 荧光素
2
1923年, G.Hevesy首次通过测定放射性铅的射线来
观察其在动、植物体内的分布；
1952年 Hershey 32P、35S →DNA是遗传物质； 1959年 Berson、Yalow →RIA； 1958年 Meselson、Stahl →DNA半保留复制； 1977 年，Frederick Sanger 等采用放射性标记技
缓 冲液（pH7.4）
氯胺 T
30μL
100μg（10μL）
⑵ 加Na2S2O5 200μg（0.2mL)中止反应
⑶用SephadexG50柱层析分离纯化 125I-蛋白质
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40
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2. 乳过氧化物酶法 标记原理： 乳过氧化物酶
+
H2O2 Na125I
O2（新生氧）
125I
2
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⑴反应液： Na125I 缓 冲液（pH5.6）
52
第四节
放射性标记化合物的纯化和鉴定
53
一、放射性杂质的来源
没有被标记上的游离放射性核素，如碘标残存的125I；
待标记物中杂质亦被标记，如蛋白标记中的杂蛋白； 标记后形成的杂质，如在储存期内，或者由于标记物
本身的不稳定，或者由于辐射自分解，产品的性质、结 构等可能发生变化而形成的放射性杂质，所以标记结束
3、生物合成法
利用生物活体（动、植物或细菌）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的方法。
优点：可以保留标记物原有的生物活性。 缺点：纯化比较复杂。
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三、放射性标记化合物制备的基本方法
4、络合物/螯合物生成法
将放射性金属离子与特定的化合物进行络合和螯合反应，标记
37MBq （10μL） 30μL 室温 5μg（10μL） 4~20min 25ng（10μL） 10ng （10μL） 5μL
(2) 0.1% 叠氮钠 100μL 中止反应
(3) 用Sephadex柱层析分离纯化
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4、
4. 固相氧化法
固相酶法: 将乳过氧化物酶等交联在琼脂糖凝胶上
氯甘脲法:
( Iodogen )
定位标记：指标记原子标记在化合物的指定位置上，以符号
“S”表示。例如1(S)-14C-醋酸、2(S)-14C-醋酸，前者表示14C标 记在醋酸羧基碳上，即CH3-14COOH，后者则标记在甲基碳上
，即14CH3-COOH，两者所能示踪的基团不同，制备二者的合
成路线也完全不同。
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三、定位标记与非定位标记
C－3H 不如 C－C 牢固 ，易脱落
标记化合物不稳定
(2) 制备：
同位素交换法、化学合成法、生物合成法
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三、放射性碘标记化合物的制备
核素 √ 123I 124 I √ 125I 127 I 129 I √ 131I 132 I 半衰期 射线 生产核反应 121 123 13 小时 E C Sb(α ,2n) I 121 124 4.2 天 E C,β Sb(α ,n) I 124 125 60 天 E C Xe(n,γ ) Xe 稳定 7 1.9×10 年 β ,γ 裂变产物 130 131 8.04 天 β ,γ Te(n,γ ) Te 132 2.3 小时 β ,γ Te 的子体