《标记化合物(1)》PPT课件

1、分子中含有一个或多个放射性原子的化合物分子中含有一个或多个放射性原子的化合物分析试剂分析试剂 示踪试剂示踪试剂测定微量物质测定微量物质示踪研讨示踪研讨用用 途途定定 义义第一节第一节 医用放射性核素来源医用放射性核素来源天然放射性核素天然放射性核素人工放射性核素人工放射性核素 医用放射性核素主要经过人工核反响医用放射性核素主要经过人工核反响 消费消费反响堆反响堆加速器加速器中子流照射中子流照射核燃料中提取核燃料中提取(1) 反响堆中子流消费的放射性核素反响堆中子流消费的放射性核素中子反响主要有四种：中子反响主要有四种：(n,),n,p),(n,), (n,f)HeHnLiHnLi4231106

2、33163),(pCnNCpnN1114610147146147),( pPnSPpnS11321510321632153216),(PnPPnP321510311532153115),( 一一. 反响堆消费的放射性核素反响堆消费的放射性核素(2) 从运用过的核燃料中提取放射性核素从运用过的核燃料中提取放射性核素nXeYnU21379523585Kr, 90Sr, 99Mo, 131I, 133Xe, Cs等等放射性核素种类多、活度大、本钱低放射性核素种类多、活度大、本钱低反响堆消费的特点：反响堆消费的特点：放放射射性性核核素素 半半衰衰期期 用用于于生生产产的的主主要要核核反反应应 3H12

3、.35 年年6Li(n,a)3H 14C5730 年年14N(n,p)14C 32P 14.3d32S(n,p)32P 及及31P(n,r)32P 35S 86.7d35Cl(n,p)35S 51Cr 27.8d50Cr(n,r)51Cr 75Se 120.4d74Se(n,r)75Se 99M o 67h98M o(n,r)99M o,及及从从废废铀铀棒棒中中分分离离提提取取 125I 60.0d124Xe(n,r)125Xe 125I 131I 8.1d130Te(n,r)131Te 131I,及及从从废废铀铀棒棒中中分分离离提提取取 198Au 2.7d197Au(n,r)198Au 2

4、03Hg 47d202Hg(n,r)203Hg二二. 加速器消费的放射性核素加速器消费的放射性核素 盘旋加速器盘旋加速器将带电粒子有质子将带电粒子有质子P，氘核，氘核d，氦核，氦核加速加速到一定能量，轰击靶核。引发到一定能量，轰击靶核。引发p，n， d，n，d， ，n， ，pn等核反响而消费多等核反响而消费多种放射性核素。种放射性核素。12Cd，n13N20Ned，18F16O，pn15O11Bp，n11C 68Znp，2n67GanCpB1011611115放 射 性 核 素放 射 性 核 素 半衰期半衰期 加 速 器 生 产 的 主 要 核 反应加 速 器 生 产 的 主 要 核 反应11

5、C20.4min10B(d,n)11C, 11B(d,2n)11C13N 10min10B(,n)13N, 12C(d,n)13N15O 2min14N(d,n)15O18F 110min16O(,p,n)18F, 16O(,) 18F52Fe 8.3h50Cr(, 2n)52Fe, 52Cr(, 4 n)52Fe67Ga 78h66Zn(d,n)67Ga, 67Zn(p,n)67Ga111In 2.8d109Ag(, 2n ) 111In123I 13.2h121Sb(, 2n ) 123I201Tl 74h202Pb 子体，氘轰击子体，氘轰击202Hg加速器核素的特点：加速器核素的特点：1

6、. 缺中子核素，大多以缺中子核素，大多以EC，+方式衰变方式衰变2. 短半衰期生理元素短半衰期生理元素 11C, 13N, 15O 3. 放射性核素比活度较高放射性核素比活度较高4. 价钱比较贵价钱比较贵一一. 标志位置及命名标志位置及命名1. 同位素标志和非同位素标志同位素标志和非同位素标志H HI I1 12 25 53 3NNHOOHF18FHOOHNN氟尿嘧啶氟尿嘧啶14CH3OH第二节第二节 放射性核素标志化合物的根本概念放射性核素标志化合物的根本概念2. 定位标志定位标志CH3CH14COOHNH2114C丙氨丙氨酸酸3. 双标志和多标志双标志和多标志CH335SCH2CH2CH1

7、4COOHNH235S 114C蛋氨酸蛋氨酸14CH3C14CH3O1,3 14C 丙丙酮酮4. 均匀标志均匀标志U-14C-葡萄糖葡萄糖C 标志概率一样标志概率一样5. 全标志全标志G-3H-胆固醇胆固醇H 标志概率不同标志概率不同COOHNH2COOHNH23HCOOHNH23H3HCOOHNH23HCOOHNH2+11.4%27.4%11.4%49.8%产物是全标志产物是全标志, 非定位标志非定位标志 邻氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸3H2二二. 比活度比活度每毫摩尔分子所含放射性活度每毫摩尔分子所含放射性活度MBq或或GBq (mCi或或Ci) / mmolMBq或或GBq (mCi或或Ci)

8、 / mg 比活度实际值与比活度实际值与 T1/2 的的关系：关系：T1/2 比活度比活度每一个分子接一个放射性原子每一个分子接一个放射性原子高比活度高比活度示踪研讨示踪研讨有利于尽量接近生理形状有利于尽量接近生理形状GBq MBq分析系统分析系统灵敏度灵敏度 根据实验需求，确定适当的比活度根据实验需求，确定适当的比活度第三节第三节 制备标志化合物的根本方法制备标志化合物的根本方法特点：特点：简单的原料化合物简单的原料化合物 3H2、14CO2、Na125I放射性核素价钱昂贵放射性核素价钱昂贵微量技术微量技术实验操作简单、时间短、最后引人标志原子，实验操作简单、时间短、最后引人标志原子， 冷实

9、验冷实验辐射防护的平安措施辐射防护的平安措施同位素交换法同位素交换法化学合成法化学合成法生物合成法生物合成法其他：热原子反冲标志法、加速离子标志法其他：热原子反冲标志法、加速离子标志法一同位素交换法一同位素交换法 AX BX AX BXk1k2原理：原理： 放射性核素与要标志的化合物中放射性核素与要标志的化合物中 同一元素的稳定同位素相互交换同一元素的稳定同位素相互交换 来制备放射性标志化合物来制备放射性标志化合物 交换半值期交换半值期Exchange Halftime 产物的浓度等于交换反响达平衡时产物浓度产物的浓度等于交换反响达平衡时产物浓度1 / 2 所需求的时间所需求的时间(1-X/X

10、)20 T1/ 2= 5.6 h60 T1/ 2= 2.8 h1.00.50.30.20 5 10 15 20(t)交换半值期交换半值期作为选择最适反响条件的目的作为选择最适反响条件的目的同位素交换法特点同位素交换法特点:1. 方法简便方法简便, 快速快速, 不需制备标志前体。不需制备标志前体。 2. 单键、分子边缘的原子易被交换标志。中心原子单键、分子边缘的原子易被交换标志。中心原子 不能用此法标志不能用此法标志, 如如14C。 H CC HHHHHCHCICSH+3H131I35SC3HC131IC35SH二化学合成法二化学合成法合成特点合成特点 (1) 只能选用简单的放射性原料只能选用简

11、单的放射性原料,如如:(2) 需求微量合成安装及分别纯化技术需求微量合成安装及分别纯化技术 mg级级(3) 预先进展冷实验预先进展冷实验优点：定位标志、产品纯度高、比活度高优点：定位标志、产品纯度高、比活度高缺陷：步骤多、流程长、费时费力缺陷：步骤多、流程长、费时费力Ba14CO3 、3H2、Na125I、H235SO4等等三生物合成法三生物合成法 利用动物、植物、微生物的生理代谢过程或酶的利用动物、植物、微生物的生理代谢过程或酶的生理活性，将简单的放射性物质制备成具有生物活性生理活性，将简单的放射性物质制备成具有生物活性的放射性标志化合物。如放射性标志的激素、蛋白质、的放射性标志化合物。如放

12、射性标志的激素、蛋白质、核苷酸、抗生素、糖类等。核苷酸、抗生素、糖类等。14C AcOEt 肝组织肝组织 14C 胆固醇胆固醇 Na125I 甲状腺甲状腺 125I - 甲状腺甲状腺素素14CO2 小球藻小球藻 14CL氨基酸氨基酸 14CO2 叶子叶子 14CD糖类糖类乙酸乙酯OHOOHOHOOHNNC3H3OOHNNC3H3OHOHO+脱氧核糖脱氧核糖转移酶转移酶3H-甲基胸腺嘧碇甲基胸腺嘧碇脱氧核糖脱氧核糖3H-甲基胸腺嘧碇核苷甲基胸腺嘧碇核苷第三节第三节 几种常用核素的标志化合物制备几种常用核素的标志化合物制备生物合成法缺陷：生物合成法缺陷： 产量和比活度较低、标志位置不确定产量和比活

13、度较低、标志位置不确定一一14C 14C 标志化合物制备：标志化合物制备：同位素交换法、化学合成法、生物合成法同位素交换法、化学合成法、生物合成法(2) 制备：制备：核核素素半半衰衰期期射射线线生生产产核核反反应应天天然然丰丰度度1 10 0C19.51 秒秒+ +1 10 0B(p,n)1 10 0C1 11 1C20.34 分分+ +1 11 1B(p,n)1 11 1C1 12 2C98.89%1 13 3C1.108%1 14 4C5730 年年- -1 14 4N(n,p)1 14 4C1 15 5C2.40 秒秒- -1 14 4C(d,p)1 15 5C(1) 核素特点：核素特点

14、： Ba14CO3 BaN14CN 14CH3OH 14CO2 Ba14C2 K14CN 14CH3I R14COOH 14CHCH H14COOH 氰氨基钡氰氨基钡化学合成法：化学合成法：1 RMgBr R14COOH 14CO2(或或ArMgBr) (或或Ar14COOH)H+3. CH3CHO CH3CH14CN CH3CH14COOHK14CNH2ONH2NH214C-丙氨酸丙氨酸Li14CH314CH32.OO14C-维生素维生素K314CH3ICrO2二氚二氚(3H)(3H)标志化合物制备标志化合物制备T1/2 12.35年年- Emax18.4 keV低毒性低毒性人工放射性核素中

15、能量最低人工放射性核素中能量最低C3H 不如不如 CC 结实结实 ，易零落，易零落标志化合物不稳定标志化合物不稳定(1) 核素特点：核素特点：同位素交换法、化学合成法、生物合成法同位素交换法、化学合成法、生物合成法(2) 制备：制备：1.1.氚气曝射交换法氚气曝射交换法一同位素交换法一同位素交换法3H2全标志全标志比活度不高、放化杂质多比活度不高、放化杂质多2.2.溶液中催化交换溶液中催化交换氚化原料氚化原料: 3H2 、 3H2O 、 3H-乙酸乙酸催化剂催化剂: H2SO4 、 三氯乙酸三氯乙酸 、 BF3 、 三乙氨、三乙氨、 (Ph3P)3RhCl 、Pt 、 Ni 等等.COOH O

16、H NH SH 活性氚活性氚 含有活性氢的溶剂含有活性氢的溶剂溶剂：溶剂： 普通运用不含有活性氢的溶剂普通运用不含有活性氢的溶剂 CH3CN OOO二氧六环二氧六环呋喃呋喃乙腈乙腈COOHNH2COOHNH23HCOOHNH23H3HCOOHNH23HCOOHNH2+11.4%27.4%11.4%49.8%产物是全标志产物是全标志, 非定位标志非定位标志 邻氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸3H2(二二)化学合成法化学合成法是获得定位标志化合物最为准确可靠的方法是获得定位标志化合物最为准确可靠的方法不饱和化合物催化加氚不饱和化合物催化加氚卤化物的催化卤氚置换卤化物的催化卤氚置换金属氚化物的复原反响金属氚化

17、物的复原反响1.1.不饱和化合物催化加氚不饱和化合物催化加氚RCHCH2 RCTHCTH2RCCH RCTCTHRCCH RCT2CT2HRCN RCT2NH2RRCO RRCTOHT2TritiumHOOOHONCH2CCHCH2CCHHOOOHON3H3H3H25%Pd/BaSO43H纳络酮纳络酮喹啉二氧六环喹啉二氧六环HOOONCH3COHCH3C3H7HOOONCH3COHCH3C3H7HgO3H2Pt / CHOOONCH3COHCH3C3H73H3H15，163H二氢乙托芬二氢乙托芬2.2.卤化物的催化卤氚置换卤化物的催化卤氚置换RX (ArX) + 3H2 R3H (Ar3H)

18、+ 3HX催化剂催化剂CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH22.Br2CH2CHCOOHNH2BrBr3H23H3H苯丙氨酸苯丙氨酸3H-苯丙氨酸苯丙氨酸NH2BrNNONH23HNNO5-3H-胞嘧啶胞嘧啶1.3H2Pd / CaCO3OH-TOH+X-3.3.金属氚化物的复原反响金属氚化物的复原反响RCOOH(R) RCH3HOHRCHO RCH3HOHRRCO RRC3HOHRCN RCH23HNH2LiAlH33HNaBH4 NaBH33HLiBH4 LiBH33HLiAlH4 LiAlH33H3H2(硼氚化钠硼氚化钠)(氚化铝锂氚化铝锂)HOHOCCH2NHROHOHOCC

19、H2NHROH3HNaBH33H3H肾上腺素肾上腺素( R=CH3 )3H去甲肾上腺素去甲肾上腺素( R=H )严厉的定位标志严厉的定位标志只复原杂原子的双键只复原杂原子的双键不复原不复原CC CC 三放射性碘标志化合物的制备三放射性碘标志化合物的制备核素核素 半衰期半衰期 射线射线 生产核反应生产核反应 123123I I 1313 小时小时 E CE C 121121Sb(Sb(,2n),2n)123123I I 124124I I 4.24.2 天天 E C,E C,- - 121121Sb(Sb(,n),n)124124I I 125125I I 6060 天天 E CE C 1241

20、24XeXe(n,(n,) )125125XeXe 125125I I 127127I I 稳定稳定 129129I I 1.91.910107 7年年 - -, , 裂变产物裂变产物 131131I I 8.048.04天天 - -, , 130130TeTe(n,(n,) )131131TeTe 131131I I 132132I I 2.32.3 小时小时 - -, , 132132TeTe 的子体的子体 125I T1/260d标志物储存运用一段时间、商品化标志物储存运用一段时间、商品化低能低能 射线射线 ，无，无 粒子粒子辐射分解少，标志物稳定性好辐射分解少，标志物稳定性好CONHC

21、H2COOHICONHCH2COOH131I+Na131IKIO3KIO3H+131I邻碘马尿酸邻碘马尿酸(一一)同位素交换法同位素交换法:HOIHO131I Na131I150 1h131I6 胆固醇胆固醇(二二) 蛋白质、多肽的碘标志技术蛋白质、多肽的碘标志技术:Na125IHOCH2CHCOOHCH2CHCOOHHO125I+125I2NH2NH2125I碘代酪氨酸碘代酪氨酸氧化剂氧化剂 ICl，Ch-T，H2O2标志原理：标志原理：NHN125ICH2CHCOOHNH2125I碘代组氨酸碘代组氨酸N125ICH2CHCOOHNH2125I碘代色氨酸碘代色氨酸1. 氯胺氯胺T 法：法：S

22、O2NCH3NaCl+2Na125I+2H2OSO2NHCH3+125I2+NaCl2NaOH温暖氧化剂温暖氧化剂反响液组成：反响液组成： Na125I 74MBq10L 蛋白质蛋白质 5g10L 缓缓 冲液冲液pH7.4 30L 氯胺氯胺 T 100g10L 室温室温13min 加加Na2S2O5 200g0.2mL)中止反响中止反响用用SephadexG50柱层析分别纯化柱层析分别纯化 125I-蛋白质蛋白质本卷须知本卷须知: 氯胺氯胺 T 的新颖度的新颖度 运用前配制运用前配制 Na2S2O5的用量的用量 中和过量的氯胺中和过量的氯胺 T 氯胺氯胺 T 的用量的用量 过量过量 反响时间反

23、响时间, 温度温度, pH偏焦亚硫酸钠2. 乳过氧化物酶法：乳过氧化物酶法：乳过氧化物酶乳过氧化物酶 + H2O2 O2新生氧新生氧标志原理：标志原理：Na125I125I2反响液：反响液： Na125I 37MBq 10L 缓缓 冲液冲液pH5.6 30L蛋白质蛋白质 5g10L乳过氧化物酶乳过氧化物酶 25ng10LH2O2 200ng 10L室温室温7min 巯基乙醇巯基乙醇10mmol/L0.5mL(中止反中止反响响) H2O2 200ng 10L室温室温7min H2O2 200ng 10L室温室温7min 参与参与NaI载体溶液载体溶液, 用用SephadexG50柱层析分别纯柱层

24、析分别纯化化 125I-蛋白质蛋白质本卷须知：本卷须知：1. 乳过氧化物酶运用前新颖配制乳过氧化物酶运用前新颖配制2. H2O2坚持低浓度：坚持低浓度： 0.1mmol/L3. 酶的浓度酶的浓度，标志率，标志率酶的用量酶的用量 95放化杂质放化杂质测定放化纯度的常用方法测定放化纯度的常用方法放射性产物放射性产物规范品规范品放射化学纯度放射化学纯度 %=特定化学形状的放射性活度特定化学形状的放射性活度样品总放射性活度样品总放射性活度100%(1) 层析法和电泳法层析法和电泳法纸层析、薄板层析纸层析、薄板层析(2) HPLC法法 放射性检测器放射性检测器( 常规检测方法常规检测方法 )3.放射性比

25、活度放射性比活度:测定产品每毫升的放射性活度测定产品每毫升的放射性活度(GBq/mL)测定标志产品的化学浓度测定标志产品的化学浓度(mmol /mL)= 放射性比活度放射性比活度(GBq/mmol)4. 标志位置及定量分布测定标志位置及定量分布测定:降介法降介法 ( 采用特定化学反响或专注性酶采用特定化学反响或专注性酶 ) 14C- 质谱法、红外光谱法质谱法、红外光谱法核磁共振：核磁共振： 氚核磁共振分析法氚核磁共振分析法第五节第五节 放射性标志化合物的稳定性与储存放射性标志化合物的稳定性与储存一一. 放射性标志化合物的分解机理：放射性标志化合物的分解机理：1. 普通的化学分解普通的化学分解:

26、 水解水解, 氧化氧化, 聚合聚合, 光学异构光学异构2. 初级内分解初级内分解: 自然衰变自然衰变HeH3231NC147146TeIEC12552125534. 次级分解次级分解: 射线先作用于溶剂分子产生自在基射线先作用于溶剂分子产生自在基, 如如 H， HO ，HO2 等。自在基再与标志分子反等。自在基再与标志分子反响响3. 初级外分解初级外分解: 射线直接引起化合物电离或化学键断裂射线直接引起化合物电离或化学键断裂辐射自分解辐射自分解 (Autoradiolysis)的主要缘由的主要缘由电离密度电离密度 自吸收自吸收 辐射自分解辐射自分解 3H 14C 35S 32P能量能量 自吸收

27、自吸收 辐射自分解辐射自分解 低能量高能量低能量高能量二二. 辐射自分解的影响要素：辐射自分解的影响要素：3. 标志物的浓度和比活度标志物的浓度和比活度:1. 射线的种类射线的种类:2. 射线的能量射线的能量:比活度比活度 辐射自分解辐射自分解4. 标志物中杂质及储存环境：标志物中杂质及储存环境：放化纯度放化纯度 %1009080841216储存时间储存时间 Week2,4,6,73H雌二醇放化纯度变化雌二醇放化纯度变化杂质加速辐射自分解杂质加速辐射自分解化化 合合 物物贮贮 存存 条条 件件分解分解 % %DL-(7-DL-(7-3 3H)H)去甲肾上腺素去甲肾上腺素无清除剂无清除剂1 1%Vit%Vit 的的 0.1N0.1N 醋酸液醋酸液18182 2L-(3,3L-(3,3- -3 3H)H)胱氨酸胱氨酸无清除剂无清除剂 2 % 2 %乙乙 醇醇18181212L-(2,5,6-L-(2,5,6-3 3H)H)双羟苯丙氨酸双羟苯丙氨酸无清除剂无清除剂 1 % 1 %乙乙 醇醇50505 5L-(L-(甲基甲基- -3 3H)H)蛋氨酸蛋氨酸无清除剂无清除剂 1 % 1 %甲酸钠甲酸钠22221717(6-(6-3 3H)H)胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶