标记化合物wangppt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究示踪研究用用 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通过人工核反应医用放射性核素主要通过人工核反应 消费消费反应堆反应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) 反应堆中子流生产的放射性核素反应堆中子流生产的放射性核素中子反应主要有四种：中子反应主要有四种：(n,),（n,p),(n,), (n,f)HeHnLiHnLi423110

2、633163),(pCnNCpnN1114610147146147),( pPnSPpnS11321510321632153216),(PnPPnP321510311532153115),( 一一. 反应堆生产的放射性核素反应堆生产的放射性核素(2) 从使用过的核燃料中提取放射性核素从使用过的核燃料中提取放射性核素nXeYnU21379523585Kr, 90Sr, 99Mo, 131I, 133Xe, 137Cs等等放射性核素品种多、活度大、成本低放射性核素品种多、活度大、成本低反应堆生产的特点：反应堆生产的特点：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

3、3H12.35 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)198

4、Au 203Hg 47d202Hg(n,r)203Hg二二. 加速器生产的放射性核素加速器生产的放射性核素 回旋加速器回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等核反应而生产多等核反应而生产多种放射性核素。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

5、 反应加 速 器 生 产 的 主 要 核 反应11C20.4min10B(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

6、击202Hg加速器核素的特点：加速器核素的特点：1. 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. 价格比较贵价格比较贵一一. 标记位置及命名标记位置及命名1. 同位素标记和非同位素标记同位素标记和非同位素标记H HI I1 12 25 53 3NNHOOHF18FHOOHNN氟尿嘧啶氟尿嘧啶14CH3OH第二节第二节 放射性核素标记化合物的基本概念放射性核素标记化合物的基本概念2. 定位标记定位标记CH3CH14COOHNH2114C丙氨丙氨酸酸3. 双标记和

7、多标记双标记和多标记CH335SCH2CH2CH14COOHNH235S 114C蛋氨酸蛋氨酸14CH3C14CH3O1,3 14C 丙丙酮酮4. 均匀标记均匀标记U-14C-葡萄糖葡萄糖C 标记概率相同标记概率相同5. 全标记全标记G-3H-胆固醇胆固醇H 标记概率不同标记概率不同COOHNH2COOHNH23HCOOHNH23H3HCOOHNH23HCOOHNH2+11.4%27.4%11.4%49.8%产物是全标记产物是全标记, 非定位标记非定位标记 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)

8、 / mmolMBq或或GBq (mCi或或Ci) / mg 比活度理论值与比活度理论值与 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究示踪研究有利于尽量接近生理状态有利于尽量接近生理状态GBq MBq分析系统分析系统灵敏度灵敏度 根据实验需要，确定适当的比活度根据实验需要，确定适当的比活度第三节第三节 制备标记化合物的基本方法制备标记化合物的基本方法特点：特点：简单的原料化合物简单的原料化合物 3H2、14CO2、Na125I放射性核素价格昂贵放射性核素价格昂贵微量技术微量技术实验操作简单、时间短、最后引

9、人标记原子，实验操作简单、时间短、最后引人标记原子， 冷实验冷实验辐射防护的安全措施辐射防护的安全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：热原子反冲标记法、加速离子标记法其他：热原子反冲标记法、加速离子标记法一同位素交换法一同位素交换法 AX BX AX BXk1k2原理：原理： 放射性核素与要标记的化合物中放射性核素与要标记的化合物中 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 来制备放射性标记化合物来制备放射性标记化合物 交换半值期交换半值期Exchange Halftime） 产物的浓度等于交换反应达平衡时产物浓度产物的浓度等于交换反应达平

10、衡时产物浓度1 / 2 所需要的时间所需要的时间(1-X/X)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应条件的指标作为选择最适反应条件的指标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, 不需制备标记前体。不需制备标记前体。 2. 单键、分子边缘的原子易被交换标记。中心原子单键、分子边缘的原子易被交换标记。中心原子 不能用此法标记不能用此法标记, 如如14C。 H CC HHHHHCHCICSH+3H131I35SC3HC131IC35SH（）二化学合成法二化学合

11、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单的放射性原料,如如:(2) 需要微量合成装置及分离纯化技术需要微量合成装置及分离纯化技术 mg级级(3) 预先进行冷试验预先进行冷试验优点：定位标记、产品纯度高、比活度高优点：定位标记、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

12、标记化合物。如放射性标记的激素、蛋白质、的放射性标记化合物。如放射性标记的激素、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 几种常用核素的标记化合物制备几种常用核素的标记化合物制备生物合成

13、法缺点：生物合成法缺点： 产量和比活度较低、标记位置不确定产量和比活度较低、标记位置不确定一一14C 14C 标记化合物制备：标记化合物制备：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-

14、 -1 14 4C(d,p)1 15 5C(1) 核素特点：核素特点： 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)标记化合物制备标记化合物制备T1

15、/2 12.35年年- Emax18.4 keV低毒性低毒性人工放射性核素中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 ，易脱落，易脱落标记化合物不稳定标记化合物不稳定(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全标记全标记比活度不高、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 、

16、 三乙氨、三乙氨、 (Ph3P)3RhCl 、Pt 、 Ni 等等.COOH OH 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： 一般使用不含有活性氢的溶剂一般使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%产物是全标记产物是全标记, 非定位标记非定位标记 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记化合物最为准确可靠的方法是获得定位标记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

17、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还原反应金属氚化物的还原反应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

18、卤氚置换卤化物的催化卤氚置换RX (ArX) + 3H2 R3H (Ar3H) + 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.金属氚化物的还原反应金属氚化物的还原反应RCOOH(R) RCH3HOHRCHO RCH3HOHRRCO RRC3HOHRCN RCH23HNH2LiAlH33HNaBH4 NaBH33HLiBH4 LiBH33HLiAlH4 LiAlH33H3

19、H2(硼氚化钠硼氚化钠)(氚化铝锂氚化铝锂)HOHOCCH2NHROHOHOCCH2NHROH3HNaBH33H3H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 )严格的定位标记严格的定位标记只还原杂原子的双键只还原杂原子的双键不还原不还原CC CC 三放射性碘标记化合物的制备三放射性碘标记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

20、)124124I I 125125I I 6060 天天 E CE C 124124XeXe(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标记物储存应用一段时间、商品化标记物储存应用一段时间、商品化低能低能 射线射线

21、，无，无 粒子粒子辐射分解少，标记物稳定性好辐射分解少，标记物稳定性好CONHCH2COOHICONHCH2COOH131I+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、多肽的碘标记技术蛋白质、多肽的碘标记技术:Na125IHOCH2CHCOOHCH2CHCOOHHO125I+125I2NH2NH2125I碘代酪氨酸碘代酪氨酸氧化剂氧化剂 ICl，Ch-T，H2O2标记原理：标记原理：NHN125ICH2CHCOOHNH2125I碘代组氨酸碘代组氨酸N125I

22、CH2CHCOOHNH2125I碘代色氨酸碘代色氨酸1. 氯胺氯胺T 法：法：SO2NCH3NaCl+2Na125I+2H2OSO2NHCH3+125I2+NaCl2NaOH温和氧化剂温和氧化剂反应液组成：反应液组成： 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)中止反应中止反应用用SephadexG50柱层析分离纯化柱层析分离纯化 125I-蛋白质蛋白质本卷须知本卷须知: 氯胺氯胺 T 的新鲜度的新鲜度 使用前配制使用前配制 Na2S2O5的用量的

23、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 反应时间反应时间, 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）标记原理：标记原理：Na125I125I2反应液：反应液： 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 25ng10L）H2O2 200ng （10L）室温室温7min 巯基乙醇巯基乙醇10mmol/L0.5mL(中止反中止反应应) H2O2 200ng （10L）室温室温7min H2O2

24、 200ng （10L）室温室温7min 加入加入NaI载体溶液载体溶液, 用用SephadexG50柱层析分离纯柱层析分离纯化化 125I-蛋白质蛋白质本卷须知：本卷须知：1. 乳过氧化物酶使用前新鲜配制乳过氧化物酶使用前新鲜配制2. H2O2保持低浓度：保持低浓度： 0.1mmol/L3. 酶的浓度酶的浓度，标记率，标记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标准品标准品放射化学纯度放射化学纯度 %=特定化学形态的放射性活度特定化学形态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

25、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)测定标记产品的化学浓度测定标记产品的化学浓度(mmol /mL)= 放射性比活度放射性比活度(GBq/mmol)4. 标记位置及定量分布测定标记位置及定量分布测定:降介法降介法 ( 采用特定化学反应或专一性酶采用特定化学反应或专一性酶 ) 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 放射性标记化合物的稳定性与贮存放射性标记化

26、合物的稳定性与贮存一一. 放射性标记化合物的分解机理：放射性标记化合物的分解机理：1. 一般的化学分解一般的化学分解: 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由基射线先作用于溶剂分子产生自由基, 如如 H， HO ，HO2 等。自由基再与标记分子反等。自由基再与标记分子反应应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)

27、的主要原因的主要原因电离密度电离密度 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. 辐射自分解的影响因素：辐射自分解的影响因素：3. 标记物的浓度和比活度标记物的浓度和比活度: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. 标记物中杂质及贮存环境：标记物中杂质及贮存环境：放化纯度放化纯度 %1009080841216贮存时间贮存时间 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