放射性示蹤法

1、靈敏度高

可探測<1 nCi, 10-14~10-13 g ；化學分析只能達到10-9 g。

2、測量簡便、易分辨

不受非放雜質(zhì)干擾，活體研究，體外測量。

3、提供原子、分子水平的研究手段

微觀作用機理、動態(tài)變化過程。

4、合乎生理條件

不擾亂體內(nèi)生理過程的平衡狀態(tài) 。

5、能定位

核顯像技術(shù)，組織器官、細胞、亞細胞水平定量定位。

化學性質(zhì)完全相同，但同位素化學性質(zhì)相同，可正確反映研究對象在物理、化學和生物過程中的性質(zhì)和行為，而且核素的放射特性不改變物質(zhì)的物理和化學性質(zhì) 。

放射性示蹤劑的選擇

1、放射性半衰期

2、輻射類型和能量

β探測效率高，易于防護； 32P; 14C, 3H

γ穿透性好， 100-600 keV; 99mTc, 111In, 201Tl

3、放射性比活度

原始比活度足夠高；

4、放射性核素的純度

檢驗放射性純度和放射化學純度；提純

5、放射性核素的毒性

盡量選擇低毒組核素； 90Sr 高毒 , 89Sr 中毒

6、示蹤劑的生物半衰期

選擇生物半衰期短的示蹤劑，減少輻射劑量

放射性示蹤法（radioactive tracer method） 由于放射性核素不斷發(fā)出輻射，無論它運動到哪里，都很容易用探測器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來辨別其他物質(zhì)的運動情況和變化規(guī)律。這種放射性示蹤物稱為示蹤原子或標記原子 。

放射性一種帶有特殊標記的物質(zhì)，當它加入到被研究對象中后，人們可根據(jù)其運動和變化來洞悉原來不易或不能辨認的被研究對象的運動和變化規(guī)律 。

示蹤的應(yīng)用，隱含著兩個假定：一是放射性核素和它的穩(wěn)定同位素化學性質(zhì)相同；二是研究對象的化學特性不受放射性衰變的影響。第一個假定僅當同位素的質(zhì)量效應(yīng)很重要時才是不正確的，。第二個假定，只要示蹤物的濃度很小就是正確的。

放射性示蹤法在化學中的應(yīng)用

1、分子結(jié)構(gòu)的研究 ：

同位素交換反應(yīng)

2、化學反應(yīng)機理研究

（1）化學鍵的形成方式

（2）反應(yīng)中發(fā)生的分子重排、異構(gòu)、裂解、水解過程

（3）催化反應(yīng)中吸附催化機理、吸附分子壽命

3、同位素稀釋法

原理：放射示蹤劑與待測物混合→分離→測量

實例：P&G公司測定洗衣粉中主要成分的殘留量

4、放射分析法

原理：泛指用放射示蹤劑測定濃度的各種方法

實例：50萬年前北京猿人會不會用火

5、活化分析法

原理：中子輻照樣品，通過活化生成的放射性核素的半衰期、衰變類型與能量等衰變特性進行鑒定。

應(yīng)用：定性和定量地測定復(fù)雜樣品原子組成的一種高靈敏度無損檢驗方法，應(yīng)用于空氣、水、土壤樣品、地質(zhì)樣品、海洋系統(tǒng)和生物系統(tǒng)中痕量組分的分析。

實例：利用古畫顏料礦物含量鑒別年代。

放射性示蹤法在生物學中的應(yīng)用

17世紀：光學顯微鏡發(fā)明標志著生物醫(yī)學發(fā)展中的里程碑

20世紀：放射性示蹤技術(shù)的誕生對生物學推進同樣重要

1、研究植物的營養(yǎng)生理、對營養(yǎng)元素以及農(nóng)藥的吸附、轉(zhuǎn)運、分配和積累規(guī)律

2、研究人和動物體內(nèi)物質(zhì)的吸收、分布、代謝和排泄情況

3、為分子生物學提供原子和分子水平的研究手段

4、應(yīng)用于基因工程

放射自顯影技術(shù)

原理：

放射性核素的電離輻射使照相乳膠感光，顯示樣品中的放射性分布，從而給出定位和定量信息

放射性示蹤法研究光合作用

放射性示蹤法在生物化學研究的應(yīng)用

1、生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝

2、確定代謝途徑或中間代謝環(huán)節(jié)

3、找出代謝物在體內(nèi)發(fā)生變化之后的產(chǎn)物

4、找出體內(nèi)存在的各種生化物質(zhì)的前身

1、傳統(tǒng)實驗方法

整體實驗 離體實驗

2、同位素示蹤法

示蹤量，不破壞體內(nèi)生理過程的平衡 3H（T1/2=12.3 y), 14C(T1/2=5730 y), 液體閃爍測量; 加速器質(zhì)譜法（AMS）

放射示蹤法在醫(yī)學上的應(yīng)用

目前全世界80%的同位素用于醫(yī)學主要核藥物的分類 與診斷核藥物 ：

進入體內(nèi)的示蹤劑，產(chǎn)生γ射線，通過體外監(jiān)測裝置記錄示蹤劑在體內(nèi)的位置、不同器官濃度及隨時間的變化。

如：掃描機、 γ相機、SPECT（單光子發(fā)射計算機斷層

技術(shù)）、PET （正電子發(fā)射計算機斷層技術(shù)）

顯象：平面顯象、三維斷層顯象、動態(tài)顯象

治療核藥物：

利用放射性核素衰變時產(chǎn)生射線的輻照效應(yīng)達到治療的目的。

多為α、β衰變

劑量定位在體內(nèi)某特定部位

如：131I-NaI：治療甲抗、甲狀腺癌

1、核醫(yī)學發(fā)展更加普及

2、形成相關(guān)高科技產(chǎn)業(yè)

3、社會效益顯著：心血管病和腫瘤

今后的發(fā)展方向

珠聯(lián)璧合：

核輻射探測技術(shù)的高靈敏度 現(xiàn)代計算機技術(shù)

示蹤氣體濃度衰減法。在待測室內(nèi)通入適量示蹤氣體，由于室內(nèi)、外空氣交換，示蹤氣體的濃度呈指數(shù)衰減，根據(jù)濃度隨差時間的變化的值，計算出室內(nèi)的新風量。

國際上少數(shù)國家較早開始利用監(jiān)測水工建筑物基礎(chǔ)溫度的方法來監(jiān)測水工建筑物基礎(chǔ)的滲流狀況。這是一種基于地球物理學的探測技術(shù),稱為溫度示蹤滲流監(jiān)測技術(shù)。

溫度示蹤滲流監(jiān)測技術(shù)的原理是,將一組或幾組具有較高靈敏度的溫度傳感器測頭埋設(shè)在堤(壩)等擋(蓄)水建筑物的基礎(chǔ)或內(nèi)部的不同深度。在溫度擾動的影響消散后,測定測量點的溫度。如土堤(壩)的土體孔隙介質(zhì)內(nèi)無滲流水流動,則其導(dǎo)熱性較差,溫度場分布較均勻。如測量點處或附近有滲流水流通過(滲透流速一般必須大于10-6m/s),將打破該測量點處附近溫度分布的均勻性及同一組溫度測量點之間溫度分布的一致性。在研究該處正常度后,可獨立地確定測量點處溫度異常是否是由滲漏水活動引起的,從而實現(xiàn)對土體內(nèi)集中滲漏點的定位和監(jiān)測。2100433B

本書系論文集，內(nèi)容包括植物育種中應(yīng)用示蹤技術(shù)的必要性及其前景；示蹤技術(shù)用于測定植物根系活性、植物光呼吸生理及其對產(chǎn)量的影響；示蹤技術(shù)用于研究植物生理生化過程、植物病理及作物產(chǎn)量的構(gòu)成等方面的理論和實驗方法。

本書可供應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)研究植物育種的科學工作者和農(nóng)業(yè)大專院校有關(guān)專業(yè)師生參考。