核素标记化合物检验核医学

放射性核素标记化合物 核医学教研室 第一节 概述 一、放射性核素标记化合物定义 二、放射性核素的来源 三、常用概念 一、放射性核素标记化合物 标记化合物(labeled compound) 凡是分子中某一原子或多个原子或其化学基 团被其易辨识的同位素或其他易辨识的放射性 核素所取代，而成为一类易被识别的化合物， 则称之为标记化合物。被放射性核素取代的化 合物称为放射性核素标记化合物。这种取代过 程称为标记（label） 二、放射性核素的来源 1.反应堆生产放射性核素 2.加速器生产放射性核素 3.从放射性核素发生器得到 1、反应堆原理 反应堆 2、加速器原理 3、放射性核素发生器 是一种能从较长半衰期的放 射性母体核素中分离出由它 衰变而产生的较短半衰期的 放射性子体核素的装置。 放射性核素发生器 示意图 三、 几个基本概念 一、放射性浓度、放射性纯度、放射化学 纯度和放射性比活度、 二、同位素标记与非同位素标记 三、定位标记与非定位标记 一、放射性浓度、放射化 学纯度和放射性比活度 1、放射性浓度 放射性浓度（radioactive concentration）: 指单位体积的溶液中含有的放射性 活度，单位：Bq/L或Bq/ml。 放射性浓度= 标记化合物的放射性活度 标记化合物溶液的体积 2、放射化学纯度 放射化学纯度(radiochemical purity，RCP）： 在一种放射性核素产品中,以某种 特定化学形态存在的这种放射性核素 的百分含量。 3、放射性比活度 放射性比活度a（specific activity）：定义： 单位质量所含的放射性活度。 单位：Bq/g、Bq/mg、Bq/mol、 Bq/mmol等 二、同位素标记与非同位素标记 化合物中的原子被其同位素原子取代，称为同 位素标记（isotopic labelling），由于标记化合 物的化学、物理、生物学性质不会引起显著差 异，亦称理想标记，如13N-NH3，15O-H2O 用化合物组成以外的原子标记，称非同位素标 记(nonisotopic labelling)，又称非理想标记，如 131I-AFP（甲胎蛋白）， 99Tcm DTPA 三、定位标记与非定位标记 定位标记（specific labeling）：分子中的标记原 子限定在指定的位置上，用“S”表示。如：S-5- T-尿嘧啶，其中95%以上3H标记在尿嘧啶分子的 第五位碳原子的C-H键上。 非定位标记（non-specific labeling）：标记原子 的结合部位无法确定，称之为非定位标记。 双标记（double labelling)：在化合物不同部位引 入两种不同示踪核素称之为双标记，该化合物称 为双标记化合物。 均匀标记、全标记 第二节 放射性核素标记化 合物的制备 一、一、放射性核素标记化合物的制备方法 二、14C、3H、32P、35S、99mTc等 标记化合物的制备 三、放射性碘标记化合物的制备 四、99mTC标记化合物的制备 （一）、化学合成法（一）、化学合成法 （二）、生物合成法（二）、生物合成法 （三）、同位素交换法（三）、同位素交换法 （四）、金属络合物法（四）、金属络合物法 （五）、其他标记方法（五）、其他标记方法 一、放射性核素标记化 合物的制备方法 二、14C、3H、32P、35S等标记 化合物的制备 略 三、放射性碘标记化合物 的制备 （一）、同位素交换法（略） （二）、蛋白质、多肽的碘标记 （三）、核酸的碘标记（简） 蛋白质、多肽的碘标记 一、 常见的标记方法 （一） 蛋白质、多肽碘标记的原则： 1、待标记物要有可被碘原子结合的基团。 2、 要将Na*I中的*I-离子氧化成*I0或*I+ OH *I CH2CHCOOH NH2 酪氨酸 N HN *I CH2CHCOOH NH2 组氨酸 N H CH2CHCOOH NH2 *I 色氨酸 *I 1、直接标记法 （1）氯胺-T法 （2）乳过氧化物酶法 （3）Iodogen法 2、间接标记法 蛋白质、多肽的碘标记 （二） 常用的标记方法 1、直接标记法 蛋白质、多肽的碘标记 nA、方法学原理： n 氯胺-T（Chloramine T,Ch-T）化学名称：N- 氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种温和的氧化剂， 在水中形成次氯酸，将阴离子的I-氧化为分子态的 I0或I+，在弱碱性（pH7.5）的环境里能与蛋白质 或多肽的酪氨酸残基苯环上的H+发生置换反应， 制得碘标记物。 蛋白质、多肽的碘标记 （1） 氨胺-T法(Ch-T) B、Ch-T标记实例（放射性AFP的制备） 5、向管中加入新鲜配制的偏重亚硫酸钠（Na2S2O5 ） 水溶液20ul20ug），充分混匀，中止反应 2、再向管中加入50mmol/L的PB（pH7.5）25ul, 3、向管中加入无载体Na125I溶液37MBq（2ul） 4、向管中加入用PB新鲜配制的氯胺-T 10ug （10ul）,立即充分混匀，室温反应60秒左右 1、向1.5ml锥形离心管中加入含AFP（5ug）的 50mmol/L的PB（磷酸盐缓冲液）5ul 6、加入KI 100ug标记物立即进行分离纯化，并进 行薄板层析，计算碘标记率、125I-AFP的比活度、 放射化学纯度. 蛋白质、多肽的碘标记 蛋白质、多肽的碘标记 C、Ch-T标记注意事项 1、氧化剂与还原剂 Ch-T和Na2S2O5遇水、空气、阳光都不稳定，应新鲜 配制，1小时内应用。Ch-T用量应适当，过多易损伤 标记物的生物活性，过少则标记率降低或标不上，理论 上37mBq的*I仅需0.08ug，实际用量比理论高，一 般通过预实验确定。 Na2S2O5用于还原Ch-T以终止 碘化反应，用量往往是Ch-T的1.5-2倍。 2、反应体系的pH 一般最佳pH在7-8之间，过低过高均影响标记率。为 保证反应体系足够的缓冲容量，常用50 500 mmol/L的PB。 3、反应体积 待标记物和*I的化学量极少，反应体积不宜过大，过 大使反应物浓度变小，影响标记率，一般体积在50- 500ul。 4、温度与反应时间 室温下，反应时间控制在1分钟左右。过短，标记率低 ；过长，虽然标记率高，但易损伤标记物生物活性。温 度降低可适当延长反应时间。 5、放射性* I的选择 应选择新鲜、比活度高、无还原剂的*I，放射性浓度在 1.85-37GBq/ml为宜。 D Ch-T应用范围与特点 应用范围 适用于分子中含酪氨酸、组氨酸或色 氨酸残基的蛋白质和多肽的碘标记。 特点 方法简便、标记率高、重复性好、不受标 记分子的空间因素影响，试剂易得，是经 典的蛋白质碘标记方法，应用最为广泛。 蛋白质、多肽的碘标记 （2）乳过氧化物酶法 （Lactoperoxidase，LPO） A 方法学原理 以LPO为催化剂和微量H2O2作用，释放出新生 态氧，从而将离子碘（I-）氧化成单质碘（I0） ，由此标记在蛋白或多肽中酪氨酸残基，也称 之为酶促标记。 蛋白质、多肽的碘标记 （3）Iodogen法 A Iodogen法原理 Iodogen（1，3，4，6-四氯-3，6 二苯基甘脲， 1，3， 4，6-Tetrachloro-3，6 diphenlglycoluril），简称氯苷 脲，是一氧化剂，引起碘化反应的机制与Ch-T相似。但其 不溶于水，可溶于二氯甲烷、三氯甲烷、二甲亚砜等有机 溶剂。将其溶于有机溶剂，然后涂到反应管内壁，加入配 好的待标记蛋白多肽和*I后，混匀即可进行标记，将反应 液取出或稀释即可终止反应。 蛋白质、多肽的碘标记 B Iodogen法举例 将Iodogen用二氯甲烷溶解，加入试管内，用 N2吹干，使管壁上涂上一层Idogen薄膜。 向管中加入50mmol/LPB20ul、待标记的蛋 白质或多肽（10ul）混匀。 加入37MBqNa*I（10ul）混匀反应10-15分钟。 将反应液吸出，按常规方法进行分离、纯化。 蛋白质、多肽的碘标记 2、间接标记法 又称联接标记，用于标记分子上不含酪氨酸、组氨酸 或色氨酸残基，或该残基位于分子的活性基团上，直 接标记后影响分子生物活性的蛋白质或多肽。 先将放射性碘标记在一个较为活泼的载体分子上（如 Bolton-Huntor试剂），然后再将这个小分子蛋白质或 多肽结合，完成标记。 蛋白质、多肽的碘标记 间接标记法特点 避免了蛋白质和氧化剂直接接触，防止在碘标记 过程中氧化剂对标记分子的损伤； 需经二步标记，碘的利用率及标记率均很低； 标记时需引入一个较大的联接剂，对小分子的肽 类的生物活性有影响，不适于MW 10000的小肽。 蛋白质、多肽的碘标记 （三）、核酸的碘标记 核酸是重要的生物大分子，其放射性碘化标记是 将放射性碘标记到构成单元的碱基上，如尿嘧啶 和胞嘧啶的嘧啶环上。方法：先将DNA加热到 70，使之解析成单股的DNA，再用氧化剂（三 氯化铊、浓HNO3）将离子碘（I-）氧化成单质碘 ，后者与嘧啶环上的第五位碳原子呈共价键结合 ，从而达到标记DNA的目的。 四、99mTc标记化合物的制备 略 第三节、放射标记化合物 的纯化、质量鉴定、辐射 自分解和贮存 一、放射标记化合物的纯一、放射标记化合物的纯 化方法化方法 必要性必要性 标记化合物在标记过程中引入了标记化合物在标记过程中引入了 一些成份；一些成份； 标记化合物本身不稳定标记化合物本身不稳定。 指标指标 放射性纯度、放射化学纯度等放射性纯度、放射化学纯度等。 （一）纯化方法 可用各种分离方法，如萃取可用各种分离方法，如萃取 、沉淀、蒸馏法等。、沉淀、蒸馏法等。 医学上常用层析法、色谱法医学上常用层析法、色谱法 、透析法和电泳法分离。、透析法和电泳法分离。 1、层析法 （1）纸层析 （2）柱层析 凝胶柱层析 离子交换层析 亲和层析 纸层析原理 比移植（Rf）=b/c 二、质量鉴定 包括物理鉴定、化学鉴定和生物鉴定。 物理鉴定：外观、放射性活度和比活度 ，放射性纯度等；用谱仪、活度计等 化学鉴定：放射化学纯度，化学纯度、 载体含量、酸度等；高压液相色谱、纸 层析、分光光度计等 生物鉴定：细菌、热原、生物毒性和生 物活性等。细菌培养、鲎试验、家兔热 原试验、动物实验等 三、辐射自分解 1、定义 2、机理 3、方式 辐射自分解(autoradiolysis)： 由于放射性核素电离辐射的作用 ，致使标记化合物本身产生电离、激 发或化学键断裂，或者作用于相邻的 分子，使其激活物质，例如产生自由 基等，这种现象称为辐射自分解。 1、定义 核素自身的衰变和射线能量在标记化合 物及其邻近分子上的转移所导致分子内 化学键的断裂，并由此产生的一系列物 质化学形态和性质的改变。这种能量的 转移常表现在分子的激活、键断裂和自 由基的产生，并能增加有机化合物的氧 化、水解和岐化等。 2、机理 初级内分解： 指标记核素本身的衰变。 初级外分解： 指标记核素发出的射线直接作用于标记化 合物分子，使其电离、激发或化学键断裂。 次级分解： 射线首先作用于标记化合物邻近的分子使其 激活物质或自由基，它们再使标记化合物分解。 3、辐射自分解的方式 四、放射性核素标记合物的贮存 （一）、影响辐射自分解的因素 （二）、控制辐射自分解的方法 （三