稳定性同位素/放射性同位素示踪技术的运行和变化规律

同位素示踪所利用的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。放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点。

同位素标记法是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，生物学中常用的放射性同位素（原子核不稳定会发生衰变，发出α射线或β射线或γ射线的同位素）有3H、14C、 32P、35S、 45Ca、51Cr、59Fe、125I、131I、198Ag等，稳定性同位素（原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素）有2H、13C、15N、18O等。

同位素标记法可用于追踪物质的运行和变化规律

1．光合作用中氧气的来源

1939年，鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，然后进行两组对比实验：一组提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2。在其他条件相同情况下，分析出第一组释放的氧气全部为O2，第二组全部为18O2，有力地证明了植物释放的O2来自于H2O而不是CO2。

2．DNA的半保留复制

1957年，美国科学家梅塞尔森和斯坦尔用含15N的培养基培养大肠杆菌，使之变成“重”细菌，再把它放在含14N的培养基中继续培养。在不同时间取样，并提取DNA进行密度梯度离心，根据轻重链浮力等的不同，就分出新生链和母链，这就证实了DNA复制的半保留性。

放射性同位素示踪技术

1．分泌蛋白的合成与分泌

20世纪70年代，科学家詹姆森等在豚鼠的胰腺细胞中注射3H标记的亮氨酸。3min后被标记的亮氨酸出现在附有核糖体的内质网中；17min后，出现在高尔基体中；117min后，出现在靠近细胞膜内侧的囊泡中及释放到细胞外的分泌物中。由此发现了分泌蛋白的合成与分泌途径：核糖体→内质网→高尔基体→囊泡→细胞膜→外排。

2．光合作用中有机物的生成

20世纪40年代美国生物学家卡尔文等把单细胞的小球藻短暂暴露在含14C的CO2里，然后把细胞磨碎，分析14C出现在哪些化合物中。经过10年努力终于探索出了光合作用的“三碳途径”——卡尔文循环。为此，卡尔文荣获“诺贝尔奖”。

3．噬菌体侵染细菌的实验

1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，再让被35S、32P分别标记的两种噬菌体去侵染大肠杆菌，经离心处理后，分析放射性物质的存在场所。此实验有力证明了DNA是遗传物质。

4．基因工程

在目的基因的检测与鉴定中，采用了DNA分子杂交技术（如32P）。将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素作标记，以此为探针使之与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已导入受体细胞中。

另外，还可采用同样方法检测目的基因是否转录出了mRNA，不同的是从转基因生物中提取的是mRNA。

5．基因诊断

基因诊断是用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，依据DNA分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。

示踪原子不仅用于科学研究，还用于疾病的诊断和治疗。例如，射线能破坏甲状腺细胞，使甲状腺肿大得到缓解。因此，碘的放射性同位素就可用于治疗甲状腺肿大。

来源：本文来源网络，版权归相关权利人所有，如侵权，请联系删除

放射性同位素VS稳定性同位素

同位素为相同化学元素的原子，由于在原子核中存在不同的中子数而具有不同的质量，有轻、重同位素之分；根据物理特性，又可将同位素分为放射性和稳定性两种形式。放射性同位素(如：3H、14C)经历着自身的衰变过程，并放射出辐射能，是不稳定的，具有物理半衰期；稳定性同位素无放射性，物理性质稳定，以一定比例(丰度)存在于自然界，对人体无害，可采取化学合成的方法将其标记到药物分子中去，并通过气质、液质等仪器对其进行跟踪检测。

放射性同位素标记

放射性同位素得以广泛应用于活性物质示踪主要依赖于其较重要的两个特点：1)是与被示踪的物质有同一性，即放射性核素与其同种元素的非放射性核素在化学和生物学行为上具有高度一致性，不致扰乱和破坏体内外生理过程的平衡状态；2)是与被示踪的物质有可区别性，放射性核素的原子核不断衰减，发出能被放射性探测仪所探测的射线，从而实现对标记物的定量及定位。此外，放射性同位素示踪技术还具有灵敏度高、专属性强、适用性广、检测方法简便等优点，因此在药物ADME研究中得到了广泛的应用，且美国FDA早已将放射性同位素标记药物给药后的药动学数据作为新药安全性评价的重要依据，并制定了相关指南。

稳定性同位素标记

稳定同位素标记试剂较放射性同位素标记试剂而言，较主要的优点在于无放射性、无需复杂的放化设备及防辐射防护措施，且无环境污染。目前，在我国国内已完成了15N、18O、20Ne、22Ne、13C等稳定同位素分离技术的研究，并逐步将稳定同位素标记试剂的制备和检测技术进行国产化研发，从而打破国外垄断。

“同位素标记”在药物研发过程中的两个主要方向。

稳定同位素标记有机化合物

同位素13C标记多肽

稳定同位素13C标记氨基酸

同位素13C和15N修饰多肽氨基酸

氘代同位素标记多肽氨基酸

12C 13C 15N 18O标记多肽氨基酸

同位素标记碳水化合物

同位素标记多肽蛋白

13C标记稳定同位素标记标准品

同位素标记磷脂和脂肪酸

氘代同位素标记抑制剂和小分子

13C/15N标记抗肿瘤药

氘代同位素标记肿瘤抑制剂

同位素标记化合物用于MRI追踪

MRI同位素追踪标记产品

D氘标记小分子/抑制剂

稳定同位素标记核酸/核糖核酸

稳定同位素标记聚合物

D3/D6氘标记物(同位素标准品)

碳-13标记物,13C标记多肽蛋白小分子

13C,15N标记小分子化合物

稳定同位素标记化合物定制合成

特殊稳定同位素标记定制合成服务

12C 13C 15N 18O同位素标记定制合成

稳定同位素标记药物前体

同位素标记医药中间体原料药

稳定同位素标记药物

N15有机标记化合物

N15无机标记化合物

N-15生物标记化合物，N15标记多肽氨基酸

氘标记化合物/D3/D6标记小分子

稳定同位素标记前体化合物

稳定同位素标记生物活性分子

上述产品仅用于科研，不可用于人体实验！