示踪
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放射性核素示踪技术在分子医学中显示了其独
特的地位和优势。
11
1938年美国科学家卡门 (M．D．Kamen)和鲁宾 (S．Ruben)发现用180标记的水浇 灌植物以后，植物所释放的02就 含有180元素，而用180标记CO2以 后，放出的02就不带有180 ，从而 证明了植物放出的02来自水，而 不是CO2。
如对标记位置没有要求，可用整体标记
如需研究特定的基团，则需要进行定位标 记
并且要保证标记核素在实验中不脱落。
（二）测定方法的选择： 根据测量的样本和使用的射线种
类选择测定方法
125I－－NaI(Tl)闪烁型探测器 3H－－液闪
（三）放射性制剂的用量选择
示踪剂量包括两方面，一是示踪剂的化 学量，一是示踪剂的放射性活度（浓 度）。 既要能满足放射性测量的精度要求，又 要照顾到辐射性物效应尽可能小。
常用的放射性核素
物质代谢转化研究中的
3H、14C、32P等
体外放射分析中的125I，
临床上脏器功能测定与
显像的131I 、99mTc等。
2、半衰期：
以完成整个实验过程为宜
临床显像常用99mTc（6h） 实验室研究常用125I（60d）
3、放化纯度：放射化学纯度
放射性核素标记化合物中特定结
或g
2、检测方便，实验误差小：
以放射性测量技术为基础
可以简化各种分离提纯的步骤
3、合乎生理条件
引入量小，不破坏体内的生理平衡
4、可以定位、定性和定量研究相结合 通过显像手段可以在测定代谢的同时， 了解被测物在组织或细胞的分布
第三节 放射性核素示踪技术的分类
按研究对象不同可分为
示踪法之父
Hevesy二十世纪三十年代初期就开始用示踪法研究铅 (lead)和铋盐 (bismuth salt)的化学性质。
首先用天然放射性铅研究铅盐在植物内的分布。
13
Hevesy - The father of experimental nuclear medicine
George de Hevesy， 匈牙利化学家，同 位素示踪技术的创 立者 研究老鼠体内磷代 谢状态，提出骨骼 的的形成是动态而 非静态的观点 （1935）
1969年获诺贝尔生理学和医 学奖
15
Landmark
technique
in the history of radionuclide tracing
Frederick Sangeห้องสมุดไป่ตู้，英国 生物化学家 完成第一个蛋白质的全序 列分析（1955）
1958年获诺贝尔化学奖
将放射性示踪技术引入 RNA和DNA的序列分析， 成功地建立了链末端终止 法，完成了人线粒体DNA 全序列分析（1978） 1980年获诺贝尔化学奖
2、非同位素标记：
标记化合物中的放射性核素不是原化合物
中固有元素的同位素。
如：125I-标记蛋白质。
标记位置
1、定位标记： 2、非定位标记:
标记方法
1、直接标记法： 用放射性原子直接取代分子中的某一原子或原子团
优点：结构变化不大，理化性质和生物活性基本一致。 缺点：标记核素不稳定
1943年获诺贝尔化 学奖
14
Landmark
technique
in the history of radionuclide tracing
1952年，美国冷泉港卡内基 遗传学实验室科学家Alfred Hershey和Martha Chase使用35S和32P双标记 噬菌体感染实验，证明DNA 是遗传信息的载体。
常用的有11C，13N，15O等。
最常用的是核素化学合成法和络合物形成法
常用放射性核素有131I、125I、99mTc、111In、
18F、188Re
等。
10
示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就，
为宏观医学向微观医学发展做出了极为重要的 贡献。
显微镜发现了细胞和微生物，而核素示踪技术
看到了机体内分子的变化。
采集的尿粪应注意防腐处理
第四节 放射性核素标记技术
放射性核素标记技术：
将放射性核素以一定的方式引入物质分 子之中 带有放射性核素的分子称为放射性核素 标记化合物
前提：
不能改变被标记物的原
有理化和生物学性 质！！！！！
标记方式
1、同位素标记（isotopic labeling） 标记化合物中的放射性核素是原化合物中 固有元素的同位素，则称为同位素标记。 例如：H14COOH的12C被14C取代。
构的化合物的放射性占总放射性 的百分比
一般应>95％
4、衰变产物的毒性：
在体内实验中，衰变产物应对机体无毒副作用。
5、放射性比活度：
要有足够高的放射性比活度
放射性比活度越高，引入量越小，示踪方法的 灵敏度也越高。 但过高的放射性比活度会带来更大的辐射效应。
6、标记位置的选择：
体外（in vitro） 物质代谢与转化的示踪 细胞动力学分析 活化分析 体外放射分析
31
物质吸收、分布及排泄
放射性核素稀释法 放射自显影技术 放射性核素功能测定 放射性核素显像技术
第四节 示踪实验的方法学
根据实验的不同阶段侧重点不同：
实验的准备阶段： 主要是示踪剂、研究对象（如细胞或小动物）、探测仪器的选择；
放射性核素示踪技术是核医学诊断
与研究的方法学基础，
可以说，核医学任何诊断技术和方
法都是建立在示踪技术的基础之上的。
没有示踪原理就没有核医学。
19
以示踪技术为基础发展了许多有实用价值的核 技术: 放射性动力学分析技术（示踪 + 动力分析） 体外放射分析技术（示踪 + 结合反应） 放射自显影术（示踪 + 摄影术） 放射性核素显像技术（示踪 + 显像技术）
举例：排泄实验
放射性标记物投给实验动物后，测定尿粪排出量 体内滞留量 = 投入量 ―（尿排出量 + 粪排出量 + 其他途径排出量）
注意： 实验动物要预先数天置于代谢笼中饲养，以免由于动物生 活环境改变对实验造成影响； 代谢笼应便于分离尿粪；
饲料最好用配制的固体饲料，并防止其与尿粪混合，造成 严重误差；
第二节 放射性示踪技术的基本原理
1、同一性 放射性核素及其标记化合物和相 应的非标记化合物具有相同的化 学及生物学性质。
2、可区别性（可测量性） 放射性核素示踪剂与可发出各种不同的 射线，能够被放射性探测仪器所测定或 被感光材料所记录。
三
特
点
1、灵敏度高 最低检出水平为10-18mol
举例！！脏器分布实验
给药---处死 取样---测量
整个器官的放射性活度：用占给入量的百分比表示。主 要用于研究物质分布的实验。反映了示踪物在各脏器内 的相对分布量。
放射性含量：指单位组织中的放射性活度。 反映了不同的组织对该示踪物的浓集能力。 单位：dpm/mg组织或dpm/ml体液。 放射性比值：两种组织中同一化合物放射性 含量之比。多用于分布实验。
基本原理－－氧化。
碘供体：Na125I 离子碘I-氧化成单质碘I2，与酪氨酸、组氨酸或色 氨酸残基上的苯环或咪唑环反应，取代上面的氢原 子。
直接法：直接标记到蛋白质分子的酪氨酸残基的 苯环上，形成单碘酪氨酸或双碘酪氨酸。 单碘化——双碘化——多碘化
间接法：将碘离子先结合到小分子载体上，再将 载体与蛋白质结合的方法。
氯胺T法
氯胺-T（Chloramine-T），化学名叫：N氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种较温和的 氧化剂 。 氯胺T在水溶液中水解产生次氯酸，使碘 的阴离子氧化成碘分子。 加入过量的还原剂偏重亚硫酸钠（Na2S2O5) 即可以终止反应。用量为氯胺T的1.5倍— 2倍左右。
注意事项
碘源比放高、新鲜配制
一般非标记物质进入系统（机体）后无法区别哪些
是外来？哪些是原有的？
有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再
找到它的迹踪。
9
为什么要用核素作为示踪剂？
Why use radionuclide as tracer? 用放射性同位素制备示踪剂是最理想的方法 实验核医学中常用的放射性核素有3H，14C 等，临床核医学中常用的有131I，59Fe等，PET
（四）放射性示踪剂的给予途径
整体实验时，示踪剂的给予途径一般采用口服 （灌胃）、静脉注射、肌肉注射、腹腔注射、皮 下注射以及呼吸道雾化吸入等。 要求吸取体积准确
静脉注射时，要确保全部示踪剂注入到血管管腔 内
（五）放射性生物样品的采集 采集时间 采集生物样品应注意放射性防护及放射性污染
氯胺-T的用量要适当：
反应的体积不宜过大：一般在100-300μl 氯胺T在光和空气中不稳定，需新鲜配制。
反应体系的pH值：最佳pH值在7-8之间 。
放射性鍀标记技术
利用还原剂将+7价的99mTc还原成+5价或更低的 价态 低价态的99mTc不稳定，容易和反应体系中的化 合物发生结合或络合，从而达到标记化合物的目 的。 常用还原剂：氯化亚锡、连二亚硫酸钠 (dithionite)
实验用具和试剂，以及实验室等条件的准备
通过预实验检查和完善这些实验条件。 实验阶段: 要求按照示踪实验的具体计划和拟定的实验条件进行工作,全部实验程序 和步骤、测量结果和意外现象都应详尽记录。
（一）示踪剂的选择：
1、射线类型： 根据实验目的不同选择
体内示踪、显像一般选用γ射线
体外示踪实验一般选择β-射线
放射性核素示踪技术 标记技术
李晓愚 讲师
本章重点：
放射性示踪技术的定义、原理和特点
关于放射性标记的基本概念 碘标记技术的原理。
第一节
古老的示踪法
概 述
示踪 指示踪迹 标记
示踪法原理的应用
动物学、地质…
动物迁徙线路
暗河寻踪
奉节县兴隆镇
境内的龙桥暗河
什么是放射性核素示踪技术？
What is tracing technique?
什么是放射性核素示踪技术 就是以放射性核素或标记化合物作为示踪剂 (tracer)，通过探测放射性核素在发生核衰变过 程中发射出来的射线，达到显示被标记的化学分
子踪迹的目的，用以研究被标记物在生物体系或
外界环境中分布状态或变化规律的技术。
8
为什么要示踪？为什么要标记？
2、间接标记法：
先将放射性核素连接到一个小分子的载体上面，再 将载体与化合物连接形成标记化合物。 优点：连接稳定，标记简便 缺点：分子结构改变大
放射性碘同位素 标记原理
种类多：131I
125I 127I 123I……
131I是最早用于临床的核素之一，其半衰期是8.04
天
125I半衰期为60.2天
16
其他领域
核素示踪法研究泥沙来源
同位素示踪探测水坝水渗透途径 荧光示踪检漏 油田示踪技术 液体流速测定
Eg.物质的代谢转变
例如，将碳-14标记的糖喂给大鼠，发 现从其脂肪中分离出的脂肪酸含有很 高的放射性。
这个简单的示踪实验证明糖在动物体 内可以变成脂肪。这也解释了为什么 吃了很多高淀粉的食品后，人会长胖。
体内示踪技术（in vivo) 体外示踪技术（in vitro)
28
1、整体示踪实验：体内示踪实验 是以完整的生物有机体作为研究对象，通过 体外观察或取标本测量以了解示踪物在机体 内的运动规律。
例如临床上常见的各种脏器的核医学显像、 药物在动物体内的吸收、分布、排泄研究。
2、离体示踪实验：体外示踪实验
以从整体分离出来的组织或细胞等简单系 统为研究对象。 例如用3H-TdR掺入DNA作为淋巴细胞转化的 指标观察细胞免疫情况等。
Common type of radionuclide tracing technique
radionuclide tracing technique
体内（in vivo）
特的地位和优势。
11
1938年美国科学家卡门 (M．D．Kamen)和鲁宾 (S．Ruben)发现用180标记的水浇 灌植物以后，植物所释放的02就 含有180元素，而用180标记CO2以 后，放出的02就不带有180 ，从而 证明了植物放出的02来自水，而 不是CO2。
如对标记位置没有要求，可用整体标记
如需研究特定的基团，则需要进行定位标 记
并且要保证标记核素在实验中不脱落。
（二）测定方法的选择： 根据测量的样本和使用的射线种
类选择测定方法
125I－－NaI(Tl)闪烁型探测器 3H－－液闪
（三）放射性制剂的用量选择
示踪剂量包括两方面，一是示踪剂的化 学量，一是示踪剂的放射性活度（浓 度）。 既要能满足放射性测量的精度要求，又 要照顾到辐射性物效应尽可能小。
常用的放射性核素
物质代谢转化研究中的
3H、14C、32P等
体外放射分析中的125I，
临床上脏器功能测定与
显像的131I 、99mTc等。
2、半衰期：
以完成整个实验过程为宜
临床显像常用99mTc（6h） 实验室研究常用125I（60d）
3、放化纯度：放射化学纯度
放射性核素标记化合物中特定结
或g
2、检测方便，实验误差小：
以放射性测量技术为基础
可以简化各种分离提纯的步骤
3、合乎生理条件
引入量小，不破坏体内的生理平衡
4、可以定位、定性和定量研究相结合 通过显像手段可以在测定代谢的同时， 了解被测物在组织或细胞的分布
第三节 放射性核素示踪技术的分类
按研究对象不同可分为
示踪法之父
Hevesy二十世纪三十年代初期就开始用示踪法研究铅 (lead)和铋盐 (bismuth salt)的化学性质。
首先用天然放射性铅研究铅盐在植物内的分布。
13
Hevesy - The father of experimental nuclear medicine
George de Hevesy， 匈牙利化学家，同 位素示踪技术的创 立者 研究老鼠体内磷代 谢状态，提出骨骼 的的形成是动态而 非静态的观点 （1935）
1969年获诺贝尔生理学和医 学奖
15
Landmark
technique
in the history of radionuclide tracing
Frederick Sangeห้องสมุดไป่ตู้，英国 生物化学家 完成第一个蛋白质的全序 列分析（1955）
1958年获诺贝尔化学奖
将放射性示踪技术引入 RNA和DNA的序列分析， 成功地建立了链末端终止 法，完成了人线粒体DNA 全序列分析（1978） 1980年获诺贝尔化学奖
2、非同位素标记：
标记化合物中的放射性核素不是原化合物
中固有元素的同位素。
如：125I-标记蛋白质。
标记位置
1、定位标记： 2、非定位标记:
标记方法
1、直接标记法： 用放射性原子直接取代分子中的某一原子或原子团
优点：结构变化不大，理化性质和生物活性基本一致。 缺点：标记核素不稳定
1943年获诺贝尔化 学奖
14
Landmark
technique
in the history of radionuclide tracing
1952年，美国冷泉港卡内基 遗传学实验室科学家Alfred Hershey和Martha Chase使用35S和32P双标记 噬菌体感染实验，证明DNA 是遗传信息的载体。
常用的有11C，13N，15O等。
最常用的是核素化学合成法和络合物形成法
常用放射性核素有131I、125I、99mTc、111In、
18F、188Re
等。
10
示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就，
为宏观医学向微观医学发展做出了极为重要的 贡献。
显微镜发现了细胞和微生物，而核素示踪技术
看到了机体内分子的变化。
采集的尿粪应注意防腐处理
第四节 放射性核素标记技术
放射性核素标记技术：
将放射性核素以一定的方式引入物质分 子之中 带有放射性核素的分子称为放射性核素 标记化合物
前提：
不能改变被标记物的原
有理化和生物学性 质！！！！！
标记方式
1、同位素标记（isotopic labeling） 标记化合物中的放射性核素是原化合物中 固有元素的同位素，则称为同位素标记。 例如：H14COOH的12C被14C取代。
构的化合物的放射性占总放射性 的百分比
一般应>95％
4、衰变产物的毒性：
在体内实验中，衰变产物应对机体无毒副作用。
5、放射性比活度：
要有足够高的放射性比活度
放射性比活度越高，引入量越小，示踪方法的 灵敏度也越高。 但过高的放射性比活度会带来更大的辐射效应。
6、标记位置的选择：
体外（in vitro） 物质代谢与转化的示踪 细胞动力学分析 活化分析 体外放射分析
31
物质吸收、分布及排泄
放射性核素稀释法 放射自显影技术 放射性核素功能测定 放射性核素显像技术
第四节 示踪实验的方法学
根据实验的不同阶段侧重点不同：
实验的准备阶段： 主要是示踪剂、研究对象（如细胞或小动物）、探测仪器的选择；
放射性核素示踪技术是核医学诊断
与研究的方法学基础，
可以说，核医学任何诊断技术和方
法都是建立在示踪技术的基础之上的。
没有示踪原理就没有核医学。
19
以示踪技术为基础发展了许多有实用价值的核 技术: 放射性动力学分析技术（示踪 + 动力分析） 体外放射分析技术（示踪 + 结合反应） 放射自显影术（示踪 + 摄影术） 放射性核素显像技术（示踪 + 显像技术）
举例：排泄实验
放射性标记物投给实验动物后，测定尿粪排出量 体内滞留量 = 投入量 ―（尿排出量 + 粪排出量 + 其他途径排出量）
注意： 实验动物要预先数天置于代谢笼中饲养，以免由于动物生 活环境改变对实验造成影响； 代谢笼应便于分离尿粪；
饲料最好用配制的固体饲料，并防止其与尿粪混合，造成 严重误差；
第二节 放射性示踪技术的基本原理
1、同一性 放射性核素及其标记化合物和相 应的非标记化合物具有相同的化 学及生物学性质。
2、可区别性（可测量性） 放射性核素示踪剂与可发出各种不同的 射线，能够被放射性探测仪器所测定或 被感光材料所记录。
三
特
点
1、灵敏度高 最低检出水平为10-18mol
举例！！脏器分布实验
给药---处死 取样---测量
整个器官的放射性活度：用占给入量的百分比表示。主 要用于研究物质分布的实验。反映了示踪物在各脏器内 的相对分布量。
放射性含量：指单位组织中的放射性活度。 反映了不同的组织对该示踪物的浓集能力。 单位：dpm/mg组织或dpm/ml体液。 放射性比值：两种组织中同一化合物放射性 含量之比。多用于分布实验。
基本原理－－氧化。
碘供体：Na125I 离子碘I-氧化成单质碘I2，与酪氨酸、组氨酸或色 氨酸残基上的苯环或咪唑环反应，取代上面的氢原 子。
直接法：直接标记到蛋白质分子的酪氨酸残基的 苯环上，形成单碘酪氨酸或双碘酪氨酸。 单碘化——双碘化——多碘化
间接法：将碘离子先结合到小分子载体上，再将 载体与蛋白质结合的方法。
氯胺T法
氯胺-T（Chloramine-T），化学名叫：N氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种较温和的 氧化剂 。 氯胺T在水溶液中水解产生次氯酸，使碘 的阴离子氧化成碘分子。 加入过量的还原剂偏重亚硫酸钠（Na2S2O5) 即可以终止反应。用量为氯胺T的1.5倍— 2倍左右。
注意事项
碘源比放高、新鲜配制
一般非标记物质进入系统（机体）后无法区别哪些
是外来？哪些是原有的？
有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再
找到它的迹踪。
9
为什么要用核素作为示踪剂？
Why use radionuclide as tracer? 用放射性同位素制备示踪剂是最理想的方法 实验核医学中常用的放射性核素有3H，14C 等，临床核医学中常用的有131I，59Fe等，PET
（四）放射性示踪剂的给予途径
整体实验时，示踪剂的给予途径一般采用口服 （灌胃）、静脉注射、肌肉注射、腹腔注射、皮 下注射以及呼吸道雾化吸入等。 要求吸取体积准确
静脉注射时，要确保全部示踪剂注入到血管管腔 内
（五）放射性生物样品的采集 采集时间 采集生物样品应注意放射性防护及放射性污染
氯胺-T的用量要适当：
反应的体积不宜过大：一般在100-300μl 氯胺T在光和空气中不稳定，需新鲜配制。
反应体系的pH值：最佳pH值在7-8之间 。
放射性鍀标记技术
利用还原剂将+7价的99mTc还原成+5价或更低的 价态 低价态的99mTc不稳定，容易和反应体系中的化 合物发生结合或络合，从而达到标记化合物的目 的。 常用还原剂：氯化亚锡、连二亚硫酸钠 (dithionite)
实验用具和试剂，以及实验室等条件的准备
通过预实验检查和完善这些实验条件。 实验阶段: 要求按照示踪实验的具体计划和拟定的实验条件进行工作,全部实验程序 和步骤、测量结果和意外现象都应详尽记录。
（一）示踪剂的选择：
1、射线类型： 根据实验目的不同选择
体内示踪、显像一般选用γ射线
体外示踪实验一般选择β-射线
放射性核素示踪技术 标记技术
李晓愚 讲师
本章重点：
放射性示踪技术的定义、原理和特点
关于放射性标记的基本概念 碘标记技术的原理。
第一节
古老的示踪法
概 述
示踪 指示踪迹 标记
示踪法原理的应用
动物学、地质…
动物迁徙线路
暗河寻踪
奉节县兴隆镇
境内的龙桥暗河
什么是放射性核素示踪技术？
What is tracing technique?
什么是放射性核素示踪技术 就是以放射性核素或标记化合物作为示踪剂 (tracer)，通过探测放射性核素在发生核衰变过 程中发射出来的射线，达到显示被标记的化学分
子踪迹的目的，用以研究被标记物在生物体系或
外界环境中分布状态或变化规律的技术。
8
为什么要示踪？为什么要标记？
2、间接标记法：
先将放射性核素连接到一个小分子的载体上面，再 将载体与化合物连接形成标记化合物。 优点：连接稳定，标记简便 缺点：分子结构改变大
放射性碘同位素 标记原理
种类多：131I
125I 127I 123I……
131I是最早用于临床的核素之一，其半衰期是8.04
天
125I半衰期为60.2天
16
其他领域
核素示踪法研究泥沙来源
同位素示踪探测水坝水渗透途径 荧光示踪检漏 油田示踪技术 液体流速测定
Eg.物质的代谢转变
例如，将碳-14标记的糖喂给大鼠，发 现从其脂肪中分离出的脂肪酸含有很 高的放射性。
这个简单的示踪实验证明糖在动物体 内可以变成脂肪。这也解释了为什么 吃了很多高淀粉的食品后，人会长胖。
体内示踪技术（in vivo) 体外示踪技术（in vitro)
28
1、整体示踪实验：体内示踪实验 是以完整的生物有机体作为研究对象，通过 体外观察或取标本测量以了解示踪物在机体 内的运动规律。
例如临床上常见的各种脏器的核医学显像、 药物在动物体内的吸收、分布、排泄研究。
2、离体示踪实验：体外示踪实验
以从整体分离出来的组织或细胞等简单系 统为研究对象。 例如用3H-TdR掺入DNA作为淋巴细胞转化的 指标观察细胞免疫情况等。
Common type of radionuclide tracing technique
radionuclide tracing technique
体内（in vivo）