第三篇 放射性同位素示踪技术

• 有害元素控制，e.g.As，Pb，Hg • 沉淀物控制，e.g.氢氧化物沉淀，硫化物沉淀
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（4）生物学控制
• 药用标记化合物一般应按照国家药典规定，进行无 菌、热源检查，体内分布试验和生物毒性试验; • 无菌化 通常不能用热消毒和射线灭菌（会破坏生物活性）， 而要用微孔过滤灭菌; • 无热源 以免破坏生物活性;
第三篇
放射性同位素示踪技术（RIT）
(Radioactive Isotope Tracer Technique)
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放射性同位素示踪技术：
在被研究的样品中加入示踪剂，然后通过测量 示踪剂的位置和数量，追踪被测样品内部示踪原子 射性水平的变化及其活动情况来显示被研究样品的 动和变化规律的分析技术。 示踪剂 为观察、研究和测量某物质在指定过程中的行为 或性质而加入的一种标记物。 Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb研究铅盐 在豆科植物内的分布和转移。
ΔP F = KS L
K为渗透系数(L·T-1)
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设板材厚度为L ，过流截面积为S ，板材两面间的 压差ΔP ,渗透/扩散质量流率F(量纲M·T-1)，示踪剂质 量浓度为C(量纲M·T-1) • 扩散的描述：斐克定律(Fick’s Law)
∂C F = − Di S ∂L
D为稳态时的扩散系数(L·T-1)
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（2）化学控制
• 标记化合物的放射化学纯度测定 层析、电泳、高压液体色谱、反向同位素稀释 • 溶液pH值测量 产品的稳定性和它的生理行为明显受pH值影响， 所以标记物溶液的pH值也应控制 • 标记化合物浓度测定以及化学杂质的控制 溶点、沸点、折光率、旋光率、磁共振谱、紫外/ 红外分析
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（3）（药物）制剂控制
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一、RIT基本原理
对于含有x个A类原子和y个放射性核素A*原子的系 统 S，经过变化进入Z或Z*状态，可示意表示为： S(xA,yA*) Z(x’A,y’A*) Z*(x’’A,y’’A*)
认为同种元素的各种同位素的物理化学行为相同， 而同位素效应可以忽略的情况下，则：
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x' y' = x y
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2、示踪同位素的制备
• 反应堆 e.g.57Co(n,γ)60Co, 14N(n,p)14C, 238U(n,γ)→… → 241Am, 32S(n,p)32P,6Li(n,α)3H 分离铀裂变产物得到99Mo、131I、89Sr（锶） • 加速器 e.g.14N(p,α)11C，20Ne(d,α)18F, 127I(p,5n)123Xe → 123I,203Tl(p,3n)201Pb → 201Tl • 放射性核素发生器 e.g.99Mo-99Tcm（锝）核母牛，113Sn-113mIn发生 器，68Ge-68mGa发生器
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无载体RIT：可用极少的量达到极高的分析灵敏度。 无载体放射性同位素的获取： 1)化学分离法； 2)高通量快中子照射； 3)高通量热中子照射铀，回收提取其裂变产物； 4)高通量光子、带电粒子照射。
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（2）放射性质选择
射线种类： β射线在同等强度下易于防护； γ射线穿透力强，且便于能量甄别，可进行多元素RIT； α射线射程太短，一般不用； 半衰期：较短不易操作，较长不便防护及后处理
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• 地下充气电话电缆长置于陶瓷管里； • 82Br（半衰期36h）标记的溴乙烷来进行检测； • 被检验的电缆与含有标记过的溴乙烷的压力容器 相连接； • 如有泄露，放射性蒸气将进入陶瓷管进而进入过 滤器（含有活性炭，吸附溴化物效率高）
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高炉护衬耐火材料磨损情况的测定（冶金）
• 将适量的放射性同位素（一般用60Co）埋入炉衬耐 火材料一定深度（磨损极限深度）的位置上； • 在生产过程中，定期检查铸铁及铁渣的放射性，根 据放射性强度的变化情况,得知炉衬的磨损情况；
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4、放射性标记化合物的质量控制
• 体内用与体外用标记化合物质量控制指标不尽相同， 体内用标记化合物除满足一般药物外，尚须进行多种 控制。 • 以体内用标记化合物为例，在此分六方面介绍：物理 控制、化学控制、制剂控制、生物学控制、稳定性控 制、测量精度控制.
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（1）物理控制
• 主要包括放射性核纯度鉴定和放射性活度测量; • 放射性核纯度鉴定 一般采用能谱分析法； Ge(Li)能谱仪; • 放射性活度测量 经绝对测量刻度过的电离室、流气正比计数器、 液体闪烁计数器; NaI(Tl)γ闪烁谱仪、Ge(Li)能 谱仪;
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物理型RIT：不需要与被示踪物质具有化学上的同一 性，只需要满足有限的几种不太严格的物理、化学条 件要求； e.g.高黏度流体研究、破裂/泄漏测量 可活化RIT：指那些用中子或带电粒子活化可以测量 的非放射性示踪剂； 相比直接用RIT示踪，它不会引起任何辐射损伤、 可长期储存； e.g. 参见中子活化分析
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• 放射性比（活）度A： p.s. 单位质量或单位体积的放射性物质的放射性活度 为放射性比度 其单位有：kBq/kg、μCi/g 至少应满足：ACK/D >B C-原始放射性物质用量；K-计数效率；D-冲稀倍数； B-本底计数，A-稀释前的比度 至多不超过剂量安全限制 • 此外，RIT核素以射线能量单一、生物毒性小、易于 获得为宜，也要考虑标记分子的稳定性、纯度、比活 度、标记难度以及标记反应的可重复性等.
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（4）辐射合成标记法
通过中子、带电粒子、γ射线等，活化化合物中 的某种原子而得到标记化合物。 • E.g.中子活化60Co标记维生素12B • 优点：有时是唯一或特异性最好的标记方法; • 缺点：辐射过程的破坏作用限制了其使用范围；产 额、比活度不高;
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（5）放射性碘标记法
• 针对125I、131I、123I，主要用于放射性免疫分析，目前 常用氯胺T法。 氯胺T：生产糖精的副产品，常用作印染漂白剂，是 一种温和的氧化剂，在水溶液中产生次氯酸，可使碘 阴离子(常用Na125I)氧化成碘分子。活性碘可取代肽链 上的一个或两个氢，使之成为含有放射性碘的多肽链。
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扫描汽车发动机 以检测齿轮
受辐照的齿轮齿尖
汽油过滤器与 伽马监测器装配
记数率计 计算机
通过放射技术即时测算发动机损耗情况
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测量血液循环速度（疾病诊断）
• 测量时让病人仰卧在病床上，然后从手关节处注入含 有放射性24Na（半衰期15h）的食盐溶液； • 利用探测器测量放射性钠放出的γ射线，确定血液由 手关节流到脚（或其它部位）所需要的时间，以确定 是否患动脉硬化或静脉扩张； • 动脉硬化－血流时间105秒； 静脉扩张－30秒； 正常人－43秒左右；
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（2）同位素交换标记法
两种不同分子之间用同一元素的同位素相互替代。 • E.g.2H2O中的2H交换有机化合物中的1H • 优点：操作简便、快捷 • 缺点：标记多不牢靠；难以标记特定位置
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（3）生物合成标记法
利用酶、微生物、植物或动物的生理代谢过程，在 引入放射性核素后合成有机标记化合物。 • E.g.14C标记尿酸，35S标记维生素 • 优点：可标记区分光学异构体及生物活性分子；有 时是唯一标记方法；合成产物具有生物性 • 缺点：合成产额低；标记位置不易控制；分离提纯 复杂；对机体产生辐射损伤
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（5）稳定性控制
• 标记化合物的稳定性取决于：化合物本身性质、标 记原子放出射线而产生自辐射分解情况 • 辐射分解 1)初级内辐射分解 标记化合物由于放射性标记原子的核衰变而产生的 辐射分解效应； e.g.14CH314CH3（乙烷）→14CH314NH2（甲胺） 2)初级外辐射分解 放射性标记原子放出射线直接作用于化合物分子， 引起分子化学键断裂，造成分解作用； ~比活度&浓
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3、放射性示踪剂的标记
• 在多数情况下，标记过程越快越好，以免大量放 射性物质衰变掉。 • 可分为： 化学合成标记法、 同位素交换标记法、 生物合成标记法、 辐射合成标记法、 碘标记化合物（氯胺-T法）
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（1）化学合成标记法
通过化学反应将放射性核素引入化合物。 • e.g.14CO2，35SO2 • 优点：可以定位标记；结合键稳定、牢固 • 缺点：一般步骤较多
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三、RIT的具体应用
1、物质的鉴别和探
B-金属套管;C-铅块;D-波纹管;E-待测管路中的液 体;F-弹簧; 阻塞检查
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• 在地表用灵敏的辐射探测器测量出关键部分，确 定阻塞的确切位置； • 所需60Co（半衰期约5.3年 ）活度约为7～20GBq （因管道通常埋在地表以下约1～1.5m深的位置）
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• 泄露前的本底； • 将放射γ射线的液体放射性同位素示踪剂注入管 道，进行示踪研究； • 注入示踪剂1h后，装在液压驱动阻塞检查器中的 探测器（通常是用电池作电源的GM探测器，输 出信号用磁带录音机记录）开始监测残留放射 性； • 管子末端卸下磁带，重新播放，其信号用记录仪 记录； • 小峰代表管道破裂，大峰对应于参考辐射源；
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机械零件磨损情况测定
• 大型发电厂的内燃机一般不停机，活塞和曲轴连杆 须连续工作； • （方法一）定期检修更换； • （方法二）使用中子照射活塞环，使活塞环中的金 属铁形成放射性同位素铁； • 内燃机运行中，金属铁磨损产生的微粒会脱落活塞 环而落入机器润滑油中； • 将润滑油与探测器相连，测出其中放射性铁的含 量，以判断活塞和活塞环是否需要更换；
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（6）测量精度控制
• 制样：被示踪样品，通常要经过提取、精制及纯化 过程，制成固体、液体或气体试样; 方法：沉淀分离、萃取分离、离子交换分离、层析 离; • 测量： 固体、精度要求高——Ge(Li)探测器 精度要求低——闪烁计数器
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5、放射性示踪的基本步骤
• 概括得到： 制备示踪剂→标记待测物→加入待测系统→ 取样处理→放射性测量→结果分析