核素标记化合物.docx

第四章 核素标记化合物第一节 概述一、标记化合物的概念凡是分子中某一原子或某些原子（或基团）被放射性核素或稳定核素所取代，而成为一类易被识别的化合物， 则称之为核素标记化合物 （以下简称标记化合物）如CH3 • 14COOH是放射性14C的标记化合物；CH」3COOHJ是稳定核素13C的标记化合物其中14C和13C均 为标记原子本章侧重介绍放射性标记化合物（ radionuclide labeled compound ） , 仅在 第三节中对稳定核素标记化合物和其他标记化合物作扼要说明二、常用的术语及标记化合物的命名（ 一 ） 标记化合物的分类 按照取代原子与被取代原子的关系，可把放射性标记化合物分为两类：1 ．同位素标记化合物（ isotopic labeled compound ） 化合物中某元素的稳定同位素原子被同一元素的放射性同位素或稳定同位素原子取代，称为同位素标记化合物，取代前后的化合物，在理化性质上完全相同（同位素效应除外），这类标记称为同位素标记（isotopic labeling ）如葡萄糖分子中的 C、H分别被14C、3H取代，二氧化碳中的碳被 14C或13C取代，都得到同位素标记化合物。

2 . 非同位素标记化合物（ nonisotopic labeled compound ）该类标记化合物是用化学性质相似或根本不同的放射性核素取代原化合物中所含的某元素的稳定核素原子 , 这种标记称非同位素标记（ nonisotopic labeling ） 此类标记化合物即非同位素标记化合物，如 125I-IgG （免疫球蛋白） 非同位素标记亦称非理想标记，得到的标记化合物在理化和生化性能上与原化合物有一定的差异，但严格控制质量，仍能在医学中得到广泛应用标记化合物也可按标记核素是放射性核素还是稳定核素分成放射性核素标记化合物和稳定核素标记化合物，统称为核素标记化合物 二 ） 标记化合物的命名及常用术语1．标记化合物的命名对放射性标记化合物的命名尚缺少统一法则一般情况下，有机标记化合物的命名，通常先指出标记位置，再列出标记核素，最后是化合物的名称，如 l- 14C-醋酸必要时，可在核素符号的右下角注明分子内标记原子的数目，如 DL-苯丙氨酸-［环2H, “-2H］无 机标记化合物命名，通常在化合物的前面注明放射性核素，也可把标记核素直接写在分子式内，如 125I- 碘化钠或 Na125I ） 。

2．常用术语标记分子的具体情况常用下列术语或符号来说明：(l )定位标记( specific labeling ) 即分子中的标记原子限定在指定的位置上常用“S”表示，如1-14C (S)-乙酸或1-14C-乙酸表示1位碳原子被14C标记2) 准定位标记( nominal labeling ) 在 3H 标记中，理论上应获得预期的定位标记分子，实际上，3H在预期位置上的分布， 有时低于化合物中3H总量的95%,或百分比值不详此类标记称准定位标记，用“ n”表示是一种名义上的定位标记3) 均匀标记( uniform labeling ) 是一种非定位标记( non-specific labeling ) ， 指整个分子中的某元素所有的原子均被放射性核素取代，或是放射性原子在分子中均匀地分布或者是达到统计学上的均一性用“ U”表示，如[U-14C]-乙酸4) 全标记( general labeling ) 是非定位标记，指分子内所有相同的氢原子都可被3H取代，机遇各不相同不具有统计学上的均一性用" G表示，如[G-14C]-乙酸5) 双标记或多标记( double labeling or multiple labeling ) 指在标记化合物内引入两种或两种以上的元素的同位素，或引入一种元素的两种或两种以上的同位素原子，15 14如 NH CHCOQH生物医学小踪研究中，有时将一种化合物的两种或两种以上单标记物混合 起来应用，通常也称为双标记或多标记物。

第二节 制备标记化合物的基本技术一 、放射性核素的选择及标记要求由于放射性核素有其自身的特点，因此选择核素时应注意： ( 1)有合适的核性质例如发射丫射线的核素容易测量，往往成为制备标记化合物的首选；半衰期不能太短，以便完成制备和实验；但是太长的寿命给处理放射性废物带来诸多麻烦 , 以及比活度偏低，不易测量 ( 2 )得到的产物应与被示踪化合物性质尽量接近，以便得到可信的实验结果和结论 ( 3)标记方便，得到的化合物稳定放射性标记化合物在标记时也有一些特殊的要求： ( 1) 标记时应充分利用放射性核素，标记率应尽量高，未标记的核素应注意回收利用 ( 2)放射性核素标记是一种微量化学过程， 需用微量或超微量方法进行标记、 纯化和鉴定 标记时应尽量减少放射性核素的稀释，避免加入不必要的载体 ( 3) 选择标记方法时， 最好用同位素标记； 如使用非同位素标记，则标记核素的位置应以不影响整个标记分子的特定功能为佳；各种放射性核素的化学状态不同，标记方法也有差别 ( 4 )标记过程应简单、快速；最好在标记的最后阶段加入放射性核素，以减少损失和污染；有条件时，在标记前作冷实验，以取得经验二、标记方法制备放射性标记化合物的常用方法归纳如下：(一)化学合成标记法( chemical synthesis )此方法是通过化学反应将放射性核素引入化合物中。

换言之，就是将放射性核素的初始原料，通过选定的工艺步骤，合成所需要的标记化合物此法可定位标记，但合成步骤较多14C, 3H标记化合物常用此法进行合成标记 二 ） 同位素交换标记法（ isotope exchange ）一般系指两种不同分子之间同一元素的同位素相互替代的过程，利用这个交换过程直接把某种特定的放射性核素引入化合物中该方法操作快速、简便在放射性核素半衰期 短、化学合成步骤多的情况下，该方法的实用意义更大适用于大量有机化合物或天然产 物的 3H 标记，是制备 3H 标记化合物的重要方法 三 ） 生物合成标记法（ biosynthesis ） 该方法是利用酶、微生物、动植物的生理代谢过程，引入放射性核素合成有机化合物特别是对目前尚不能用人工方法合成的物质，如某些激素、蛋白质、抗生素、核酸、维生 素等，生物合成法则成为其惟一的制备方法在酶的催化下，该方法合成的标记化合物大 都是具有旋光性的异构体，产物不必经过分离用微生物或动植物进行生物合成的缺点是 产额低，标记位置不易控制，易造成污染此外，还有加速离子和热原子反冲标记法实际上，这种反冲标记法与中子活化标记、辐射诱发激活标记一样、都属于辐射合成标记法。

一般它们多用于化合物的 3H 标记，如甾族化合物、激素和维生素的 3H标记三、常用的标记化合物及其制备常用的标记化合物通常指 3H、 14C 和放射性碘标记的化合物，目前碘标记化合物用得比较多一）放射性碳的标记化合物碳是构成生命物质的基本元素在碳的放射性同位素中，生物医学中用得最多的是 14C和11C14C由反应堆生产，半衰期为 5, 730年，只发射「粒子（0.159 MeV）,用液闪测量很方便，外照射较弱，易防护用于自显影时，影像清晰半衰期长，能保证连续实验，又不需要进行放射性衰变校正理论上， 14C标记化合物的放射性比活度可高达 2.3088 TBq／ g ，丰度可达 100％（商品达 80 ％以上） 与 3H 相比， 14C 标记化合物辐射自分解速度低由于构成物质的 C－ C 键比较牢固，标记化合物中的 14C 原子也比较稳定，所以在生物示踪研究中很有用11C标记化合物用于核医学诊断，由加速器生产，它发射 3 +射线，半衰期为20.1 min, 需要用快速标记和分离方法制备相应的化合物由于 11C 的良好核性质，因此它的化合物， 如"C-蛋氨酸、"C-甲基螺环哌咤酮等是 PET （proton emission tomography,正电子发射断层术）显像中所用的主要放射性药物之一 。

放射性碳的标记常从最简单的化合物（如 "CO或Ba14CO）开始，然后逐步合成得到所需的产品，可定位标记，纯化方便，放射性比活度高 14C 标记化合物的制备方法，基本上分为化学合成法、生物合成法和辐射合成法 3类14C标记化合物制备工艺复杂，要求设备条件高和防护措施全一般放射性实验室从事14c标记有一定的困难"C的标记通常用全自 动装置，在几分钟内可得到所需的产品 二 ） 3H 标记化合物3H为弱3辐射体（Ema=18.4 keV ）,半衰期为12.35年，可适用于各类实验3H 的比活度可达1077.44GBq/mmol,比较容易获得高比活度的标记化合物 并可借助核磁共振仪鉴定3H在标记物中的标记结构3H的丰度高，标记化合物的制备方法较 14C容易 一些难以用14C标记的化合物，如肽类、蛋白质等，常可用 3H标记此外，还能作为碳骨架结构的示踪剂，这点是 14C所不及的所以，3H标记化合物的用途较广，用化学合成法、同位素交换法和生物合成法均可制备三）放射性碘标记化合物在医学中常用的放射性碘有 131I、125I、123I、124I等，其核性质如表 4-1 ,其中125I和131I是生物医学中最常用的放射性核素。

不少有机化合物都可以进行碘标记，方法简 单，适合制备比活度高的化合物 /和/标记化合物主要用于临床功能检查， 131I用125于甲状腺疾病和各种肿瘤的治疗， I标记化合物则主要用于生物医学研究与体外分析中表4-1 医学中常用的放射性碘核素 半衰期 衰变方式 主要射线能量，MeV （分支比）123I13.0 hEC丫 ：0.159(82.9%)125I60.2 dEC丫 ：0.035(6.7%) , X : 0.027131--I8.04 d33 :0.606(86%), 0.336(13%)丫 ：0.364(81%) , 0.637(8.94%)120I1.4 h+3丫 ：0.511,+3 :4.6122I3.6 m+3丫 ：0.511,+3 :3.1124I4.2 d+3丫 ：0.511,+3 :2.11.放射性碘标记的蛋白质和多肽放射性碘标记的蛋白质和多肽方法很多，如一氯化碘法、电解标记法、氯胺 -T法、乳 过氧化物酶法、lodogen法和联接标记法等后四种方法应用较多1）氯胺-T （Chloramine T , Ch-T）法 这是一种微量标记方法，最初由 Greenwood 和Hunter建立。

该方法标记率高，重复性好，是常用的经典标记方法 Ch-T是一种较温和的氧化剂，在水溶液中形成次氯酸，将阴离子 I-氧化为分子态的碘或I+,在pH为7.5 的环境里能与蛋白质的酪氨酸残基苯环上的 H+发生置换反应，制得碘标记物具体操作方法举例：在5 pg/50 ^L蛋白质（0.5 mol/ L 的磷酸缓冲液，pH 7.5 ）中，依次加入 74MBq /50^L 碘［125I］化钠（Na125I）, 100 ^g /50 L Ch-T , 4c下快速搅拌 1min 后，加入 200 pg /100 L偏重亚硫酸钠（N&S205）终。