文档介绍：第三讲示踪技术
上海交大核科学与工程学院
刘瑞芹
34205099
同位素示踪
G. de Hevesy
1911年, Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间,因怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是,他在剩菜中放上微量的放射性钍,然后在下一次的菜中检验是否有放射性,结果他每次都能准确地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
赫维西,格奥尔格·冯:(1885-1966) 匈牙利化学家。他因发展了关于同位素用作调查化学过程的示踪技术的应用而获得1943年诺贝尔奖
11/12/2017
同位素示踪
1923年, Hevesy在丹麦玻尔实验室工作期间,将豆科植物浸泡在含有放射性210Pb和212Pb的铅盐溶液中。结果发现:铅全部被吸附在根部,从而保护其它部位
1949年,Calvin用14C揭示了光合作用,获1961年诺贝尔化学奖
同位素示踪
同位素示踪技术本身具有灵敏、准确和分辨率高以及活体测量等明显优点,该技术已成为在农业及生物科学研究中直接或间接获得信息和依据的重要手段
有人曾经对美国的《生物化学杂志》(J. Biol. Chem) 作过统计,在其所发表的文章中,应用同位素示踪技术的所占比例:1944年占5%,1956年占46%,1966年占50%以上,1970年占60%以上
一、放射性同位素示踪的创建
同位素示踪法(isotopic tracer method)
利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法,引入少量放射性同位素,并随时观察其行踪的方法
示踪实验的创建者是Hevesy
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
继后Jolit和Curie于1934年发现了人工放射性,以及其后生产方法的建立(加速器、反应堆等),为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障
二、同位素示踪法基本原理和特点
同位素示踪原理:
利用放射性核素(或稳定性核素)及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的,只是具有不同的核物理性质
因此,就可以用同位素作为一种标记,制成含有同位素的标记化合物(如标记食物,药物和代谢物质等)代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质,就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等,稳定性同位素虽然不释放射线,但可以利用它与普通相应同位素的质量之差,通过质谱仪,气相层析仪,核磁共振等质量分析仪器来测定
即给观察对象加上“标记”,再引入被研究的系统,观察标记对象在该系统内的运动转化规律
如果将放射性同位素载入某种物质,例如注入人体的血液中,放射性同位素就好象惯于招摇的旅游者,它们到哪里就将射线释放到哪里,因此测量穿过人体的射线,可以跟踪同位素的动向
例
在肥料中掺入少量的放射性磷-32(,),可以找到给植物施磷肥的最好方法
用探测或照相胶片测量辐射随时间的变化及其在植物中的位置,就能得到磷的摄入率和累积率的准确资料
给人体注射无害的放射性钠-24()溶液,可以进行人体血液循环的示踪实验。为了医学诊断的目的,希望引入足够的放射性物质以便提供所需要的数据,但是放射性物质不能达到有害于人体的程度
监视掺合了放射性同位素流体的行踪可以确定许多种物质的流速。各种各样的流体,如人体中的血液,输油管中的石油或排入江河中的污水,在概念上都是相同的
特点
放射性核素示踪技术特点:
灵敏度高
放射性示踪法可测到10-14~10-18克水平,即可以从1015个非放射性原子中检出一个放射性原子。它比目前较敏感的重量分析天平要敏感108-107倍,而迄今最准确的化学分析法很难测定到10-12克水平
方法简便
放射性测定不受其它非放射性物质的干扰,可以省略许多复杂的物质分离步骤,可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的γ射线,做到非破坏性分析,随着液体闪烁计数的发展,14C和3H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用
不受环境和化学因素影响等优点
在各种学科的研究中得到广泛的应用
定位定量准确
放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些形态学技术相结合(如病理组织切片技术,电子显微镜技术等),可以确定放射性示踪剂的定量分布,并且定位准确度