放射性核素标记化合物放射性核素标记化合物核医学教研室核医学教研室第一节第一节 概述概述一、放射性核素标记化合物定义一、放射性核素标记化合物定义二、放射性核素的来源二、放射性核素的来源三、常用概念三、常用概念一、放射性核素标记化合物一、放射性核素标记化合物标记化合物标记化合物(labeled(labeledcompound)compound)凡是分子中某一原子或多个原子或其化学基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，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合物称为放射性核素标记化合物这种取代过程称为程称为标记（标记（labellabel）二、放射性核素的来源二、放射性核素的来源1.反应堆生产放射性核素反应堆生产放射性核素2.加速器生产放射性核素加速器生产放射性核素3.从放射性核素发生器得到从放射性核素发生器得到1、反应堆原理、反应堆原理反应堆反应堆2 2、加速器原理、加速器原理3 3、放射性核素发生器、放射性核素发生器是一种能从较长半衰期的放是一种能从较长半衰期的放射性母体核素中分离出由它射性母体核素中分离出由它衰变而产生的较短半衰期的衰变而产生的较短半衰期的放射性子体核素的装置。
放射性子体核素的装置放射性核素发生器放射性核素发生器 示意示意图图 三、三、 几个基本概念几个基本概念一、放射性浓度、放射性纯度、放射化学一、放射性浓度、放射性纯度、放射化学 纯度和放射性比活度、纯度和放射性比活度、二、同位素标记与非同位素标记二、同位素标记与非同位素标记三、定位标记与非定位标记三、定位标记与非定位标记一、一、放射性浓度、放射化放射性浓度、放射化学纯度和放射性比活度学纯度和放射性比活度1、放射性浓度、放射性浓度放射性浓度（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 2、放射化学纯度、放射化学纯度放射化学纯度放射化学纯度(radiochemical(radiochemicalpuritypurity，RCPRCP）：）： 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100总放射性活度此核素各种化学形态的的放射性活度某一核素特定化学形态放射化学纯度3 3、放射性比活度、放射性比活度放射性比活度放射性比活度a a（specific specific activityactivity）：定义：）：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mmAaA二、同位素标记与非同位素标记二、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，称为同化合物中的原子被其同位素原子取代，称为同位素标记（位素标记（isotopic labelling），由于标记化合），由于标记化合物的化学、物理、生物学性质不会引起显著差物的化学、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，称非同位素标用化合物组成以外的原子标记，称非同位素标记记(nonisotopic labelling)，又称非理想标记，又称非理想标记，如如131I-AFP（甲胎蛋白），（甲胎蛋白）， 99Tcm DTPA三、定位标记与非定位标记三、定位标记与非定位标记定位标记（定位标记（specific labeling）：）：分子中的标记原分子中的标记原子限定在指定的位置上，用子限定在指定的位置上，用“S”表示如：表示如：S-5-T-尿嘧啶，其中尿嘧啶，其中95%以上以上3H标记在尿嘧啶分子的标记在尿嘧啶分子的第五位碳原子的第五位碳原子的C-H键上。
键上非定位标记（非定位标记（non-specific labeling）：）：标记原子标记原子的结合部位无法确定，称之为非定位标记的结合部位无法确定，称之为非定位标记双标记（双标记（double labelling)：在化合物不同部位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称为双标记化合物均匀标记、全标记均匀标记、全标记第二节 放射性核素标记化 合物的制备放射性核素标记化合物的制备方法放射性核素标记化合物的制备方法二、二、14C、3H、32P、35S、99mTc等等 标记化合物的制备标记化合物的制备三、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四、四、99mTC标记化合物的制备标记化合物的制备一、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三、放射性碘标记化合物 的制备的制备（一）、同位素交换法（一）、同位素交换法（略）（略）（二）、（二）、蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记（三）、核酸的碘标记（三）、核酸的碘标记（简）（简）蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记一、一、 常见的标记方法常见的标记方法（一）（一） 蛋白质、多肽碘标记的原则：蛋白质、多肽碘标记的原则： 1 1、待标记物要有可被碘原子结合的基团。
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*ICH2CHCOOH NH2酪氨酸酪氨酸NHN*ICH2CHCOOH NH2组氨酸组氨酸NHCH2CHCOOH NH2*I色氨酸色氨酸*I1、直接标记法、直接标记法 （1）氯胺）氯胺-T法法 （2）乳过氧化物酶法）乳过氧化物酶法 （3）Iodogen法法2、间接标记法、间接标记法 蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记（二）（二） 常用的标记方法常用的标记方法1、直接标记法直接标记法蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记nA A、方法学原理：、方法学原理：n 氯胺氯胺-T（Chloramine T,Ch-T）化学名称：）化学名称：N-氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种温和的氧化剂，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，将阴离子的在水中形成次氯酸，将阴离子的I-氧化为分子态氧化为分子态的的I0或或I+，在弱碱性（，在弱碱性（pH7.5）的环境里能与蛋白）的环境里能与蛋白质或多肽的酪氨酸残基苯环上的质或多肽的酪氨酸残基苯环上的H+发生置换反应，发生置换反应，制得碘标记物制得碘标记物。
蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记 （1） 氨胺-T法(Ch-T)B、Ch-T标记实例标记实例（放射性（放射性AFP的制备）的制备）5、向管中加入新鲜配制的偏重亚硫酸钠（、向管中加入新鲜配制的偏重亚硫酸钠（Na2S2O5） 水溶液水溶液20ul20ug），充分混匀，中止反应），充分混匀，中止反应2、再向管中加入、再向管中加入50mmol/L的的PB（pH7.5）25ul,3、向管中加入无载体、向管中加入无载体Na125I溶液溶液37MBq（2ul）4、向管中加入用、向管中加入用PB新鲜配制的氯胺新鲜配制的氯胺-T 10ug （10ul）,立即充分混匀，室温反应立即充分混匀，室温反应60秒左右秒左右1、向、向1.5ml锥形离心管中加入含锥形离心管中加入含AFP（5ug）的）的 50mmol/L的的PB（磷酸盐缓冲液）（磷酸盐缓冲液）5ul6、加入、加入KI 100ug标记物立即进行分离纯化，并标记物立即进行分离纯化，并进进 行薄板层析，计算碘标记率、行薄板层析，计算碘标记率、125I-AFP的比活的比活度、度、 放射化学纯度放射化学纯度.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标记注意事项标记注意事项1 1、氧化剂与还原剂、氧化剂与还原剂Ch-T和和Na2S2O5遇水、空气、阳光都不稳定，应新鲜遇水、空气、阳光都不稳定，应新鲜配制，配制，1小时内应用。
小时内应用Ch-T用量应适当，过多易损伤用量应适当，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，理论标记物的生物活性，过少则标记率降低或标不上，理论上上37mBq的的*I仅需仅需0.08ug，实际用量比理论高，一，实际用量比理论高，一般通过预实验确定般通过预实验确定 Na2S2O5用于还原用于还原Ch-T以终止以终止碘化反应，用量往往是碘化反应，用量往往是Ch-T的的1.5-2倍2 2、反应体系的、反应体系的pHpH一般最佳一般最佳pH在在7-8之间，过低过高均影响标记率为之间，过低过高均影响标记率为保证反应体系足够的缓冲容量，常用保证反应体系足够的缓冲容量，常用50 500 mmol/L的的PB3 3、反应体积、反应体积待标记物和待标记物和*I的化学量极少，反应体积不宜过大，过的化学量极少，反应体积不宜过大，过大使反应物浓度变小，影响标记率，一般体积在大使反应物浓度变小，影响标记率，一般体积在50-500ul4 4、温度与反应时间、温度与反应时间室温下，反应时间控制在室温下，反应时间控制在1分钟左右过短，标记率低；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降低可适当延长反应时间5 5、放射性、放射性* * I I的选择的选择应选择新鲜、比活度高、无还原剂的应选择新鲜、比活度高、无还原剂的*I，放射性浓度在，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与特点 应用范围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、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记 （2）乳过氧化物酶法）乳过氧化物酶法 （Lactoperoxidase，LPO）A 方法学原理方法学原理以以LPO为催化剂和微量为催化剂和微量H2O2作用，释放出新作用，释放出新生态氧，从而将离子碘（生态氧，从而将离子碘（I-）氧化成单质碘）氧化成单质碘（I0） ，由此标记在蛋白或多肽中酪氨酸残基，由此标记在蛋白或多肽中酪氨酸残基，也称之为酶促标记也称之为酶促标记蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记（3）Iodogen法法A Iodogen法原理法原理Iodogen（1，3，4，6-四氯四氯-3，6 二苯基甘脲，二苯基甘脲， 1，3，4，6-Tetrachloro-3，6 diphenlglycoluril），简称氯苷），简称氯苷脲，是一氧化剂，引起碘化反应的机制与脲，是一氧化剂，引起碘化反应的机制与Ch-T相似。
但其相似但其不溶于水，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好的待标记蛋白多肽和*I后，混匀即可进行标记，将反应后，混匀即可进行标记，将反应液取出或稀释即可终止反应液取出或稀释即可终止反应蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记B Iodogen法举例法举例 将将Iodogen用二氯甲烷溶解，加入试管内，用用二氯甲烷溶解，加入试管内，用 N2吹干，使管壁上涂上一层吹干，使管壁上涂上一层Idogen薄膜 向管中加入向管中加入50mmol/LPB20ul、待标记的蛋、待标记的蛋白质或多肽（白质或多肽（10ul）混匀 加入加入37MBqNa*I（10ul）混匀反应）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、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记2、间接标记法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。
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（如先将放射性碘标记在一个较为活泼的载体分子上（如Bolton-HuntorBolton-Huntor试剂），然后再将这个小分子蛋白质试剂），然后再将这个小分子蛋白质或多肽结合，完成标记或多肽结合，完成标记蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记间接标记法特点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；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；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，不适于类的生物活性有影响，不适于MW 10000MW 10000的小肽蛋白质、多肽的碘标记蛋白质、多肽的碘标记（三）（三）、核酸的碘标记、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：先将和胞嘧啶的嘧啶环上方法：先将DNA加热到加热到70，使之解析成单股的，使之解析成单股的DNA，再用氧化剂（三，再用氧化剂（三氯化铊、浓氯化铊、浓HNO3）将离子碘（）将离子碘（I-）氧化成单质）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，从而达到标记合，从而达到标记DNA的目的四、四、99mTc标记化合物的制备标记化合物的制备略略第三节、放射标记化合物第三节、放射标记化合物的纯化、质量鉴定、辐射的纯化、质量鉴定、辐射自分解和贮存自分解和贮存（一）纯化方法（一）纯化方法1、层析法、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纸层析原理比移植（Rf）=b/c二、质量鉴定二、质量鉴定包括物理鉴定、化学鉴定和生物鉴定物理鉴定物理鉴定：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：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：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、辐射自分解三、辐射自分解1、定义2、机理3、方式辐射自分解辐射自分解(autoradiolysis)： 由于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、定义核素自身的衰变和射线能量在标记化合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由基的产生，并能增加有机化合物的氧化、水解和岐化等化、水解和岐化等2、机理、机理初级内分解：初级内分解： 指标记核素本身的衰变指标记核素本身的衰变初级外分解：初级外分解： 指标记核素发出的射线直接作用于标记化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、激发或化学键断裂合物分子，使其电离、激发或化学键断裂次级分解：次级分解： 射线首先作用于标记化合物邻近的分子使其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、辐射自分解的方式四、放射性核素标记合物的贮存四、放射性核素标记合物的贮存（一）（一）、影响辐射自分解的因素、影响辐射自分解的因素（二）、（二）、控制辐射自分解的方法控制辐射自分解的方法（三）、（三）、常用标记化合物的贮存常用标记化合物的贮存（一）（一）影响辐射自分解的因素影响辐射自分解的因素1、与标记化合物吸收射线能量的 效率有关2、与标记化合物的比活度有关3、与标记化合物的纯度有关（二）（二）控制辐射自分解的方法控制辐射自分解的方法1 1、控制标记化合物的比活度在适当的水平、控制标记化合物的比活度在适当的水平2 2、选择适当的溶剂、选择适当的溶剂 溶剂的要求：溶剂的要求：1）具有优良的耐辐射性能 2）能够溶解标记物 3）应经蒸馏纯化3 3、加入自由基清除剂、加入自由基清除剂4 4、降低贮存温度、降低贮存温度思考题思考题1、蛋白质、多肽碘标记的原理是什么？2、常用的蛋白质、多肽碘标记的方法有？3、何谓辐射自分解？4、如何控制辐射自分解？。