放射性标记化合物-核医学与核药学教学、学习课件

放射性标记化合物-核医学与核药学教学、学习课件§1.放射性核素的来源放射性核素标记化合物：它是指在化合物分子中引入可起示踪作用的放射性核素，并保持原有化合物的理化和生物学性质不变的一类化合物。

一、医用放射性核素的来源(一)反应堆生产放射性核素1.利用中子引起的核反应：用中子轰击稳定性核素是获取人工放射性核素的来源之一。能量较低的中子，核反应后，俘获中子而放出γ光子，如(n、γ)反应；能量较高的中子，核反应后，释放带电粒子如质子或α粒子等。

23Na+10n(低)→24Na+γ或23Na(n.γ)24Na

6Li+10n(高)→3H+4He或6Li(n、α)3H2.核裂变产物燃料废料中分离提取：核反应堆中所用核燃料235U或239po,在其裂变过程中可产生许多放射性核素，供医用的有：99Mo、131I、132I、133Xe和137Cs等。(二)加速器生产：

利用加速器将质子或氘核等粒子加速后，用其轰击稳定性核素而得到放射性核素。这类放射性核素的衰变方式多为正电子发射或电子俘获。生产医用放射性核素的加速器主要是回旋加速器。生产的11C、15O和13N等放射性核素的T1/2相当短，用处极大。二、放射性核素标记化合物的制备及核素的选择（一）制备步骤

1.选择合适的放射性核素；2.选择合适的标记化合物；

3.标记。（二）放射性核素选择的原则

1.适宜的半衰期；

2.射线种类：

3.合适的能量：4.稳定性要好，结合要牢；5.其他：要求标记容易，价格可以接受，对产生射线的容易防护。三、几个重要参数1.放射性浓度：它是指单位体积的溶液中含有的放射性活度。以Bq/L或Bq/ml等表示。2.放射化学纯度：指所指定的放射性标记化合物的放射性活度占该样品的总放射性活度的百分比。要求放化纯度要达到95%以上。

放化纯度(%)=(标记物的放射性活度)/(样品总的放射性活度)×100%3.放射性比活度4.化学纯度:指某一化学形式存在的物质量在该样品的总重量中所占的百分比。5.放射性核素纯度：是指特定的放射性核素的放射性活度占总放射性活度的百分数，表示为：放射性核纯度(%)=(特定的放射性核素的活度)/(样品的总放射性活度)×100%一般要求放射性核素纯度要达到99%以上。6.同位素标记与非同位素标记同位素标记:指化合物中的某一稳定核素被其放射性同位素置换的方法。如用3H取代化合物分子中的1H。非同位素标记:采用并非原化合物所含元素的放射性核素进行标记的方法。如蛋白质用131I或125I标记，所得标记物与原来化合物不完全相同。

五、定位标记与非定位标记7.定位标记与非定位标记定位标记：指标记原子标记在化合物的指定位置上，以符号“S”表示。例如1(S)-14C-醋酸、2(S)-14C-醋酸，前者表示14C标记在醋酸羧基碳上，即CH3-14COOH，后者则标记在甲基碳上，即14CH3-COOH，两者所能示踪的基团不同，制备二者的合成路线也完全不同。非定位标记:分为均匀标记和全标记。均匀标记:指放射性原子均匀地分布于分子中，以“U”表示。如用14CO2通过植物光合作用制得的14C-葡萄糖其中分子六个碳原子从统计学上看被均匀标记上14C，故可写成14C-葡萄糖(U)或u-14C-葡萄糖。全标记:是指放射性核素的原子随机地无严格定位地分布于被标记化合物分子结构上，以“G”表示。如G-3H-胆固醇，标记分子中的所有氢原子都可被取代，但机率各不相同。8.双标记及多标记

指在化合物分子的不同部位，引入两种或二种以上不同的放射性核素原子(如3H和14C)或引入一种元素的两种或两种以上同位素原子。双标及多标在同一机体或离体组织中同时观察两个指标。四、放射性核素标记化合物的制备方法1.同位素交换法：将需要标记的化合物AX和放射性化合物BX*在一定条件（加温加压）下混合，X与X*之间发生交换反应生成标记化合物AX*。AX+BX*AX*+BX2.化学合成法：以简单的放射化合物作原料，通过一定的化学反应后，把放射性原子结合在指定的位置上，得到所需要的放射性化合物。该法是放射标记化合物制备的主要方法。3.生物合成法：是将简单的放射性化合物在体内或体外置于生物(动植物或微生物)生长的环境中，利用生物体在代谢过程中对它的吸收利用而制得某些标记化合物。它又分为全生物合成与酶促合成两种方法。4.络合物/螯合物生成法：利用金属离子容易生成络合物/螯合物的原理，将放射性金属离子如（99mTc4+）和具有特定功能的化合物进行络合或螯合反应，具有快速、定量及简易的特点，临床常用。一、氚标记化合物的制备（一）、制备方法1、同位素交换法：RH+T2RT+HT2、化学合成法3、生物合成法（二）、优缺点优点：来源丰富、制备简单、不需防护，比活度高、易于储存及运输。缺点：没有14C在标记分子中的位置牢固，易脱标，活度太高易造成辐射自分解及同位素效应。

§2.几种常用放射性标记化合物的制备二、放射性碘标记化合物的制备(一)碘的同位素及125I的特性：

碘元素的同位素达几十种子之多，其中大部分是放射性同位素，最常用的是123I，125I和131I

，其中125I的应用又是最为广泛，因为：①T1/2合适；②核丰度高(＞95%)；③能量适中；④稳定好，辐射自分解较小。(二)蛋白质、多肽的碘标记技术1.氯胺-T法：此方法简单，标记率高，重复性好，为实验室首选方法。①氯胺T(N氯代对甲苯磺酰胺钠盐)是一种氧化剂，能使放射性NaI溶液中的碘阴离子(I-)氧化成碘分子(I2)；②I2取代酪氨酸残基芳香环上的氢。§3.放射性标记化合物的纯化与鉴定一、放射性杂质的来源1.没有被标记上的游离放射性核素，如碘标残存的125I。2.待标记物中杂质亦被标记，如蛋白标记中的杂蛋白。3.标记后形成的杂质，如在储存期内，或者由于标记物本身的不稳定，或者由于辐射自分解，产品的性质、结构等可能发生变化而形成的放射性杂质，所以标记结束一段时间后再用的化合物需要进行重新的纯化鉴定。二、标记率的测定标记率:指放射性核素被标记到待标记化合物上的量占放射性总的投入量的百分比。标记率(%)=标记物的放射性/投入的总放射性×100%测定方法：最常用纸层析或薄层层析法，对于生物制剂有时也用柱层析或蛋白沉淀法。三、标记物的分离纯化

最常用的是层析法，主要有纸层析、薄板层析柱层析（如凝胶过滤、离子交换和亲和层析）等。

四、标记物的鉴定1.放射化学纯度：包括放射性纸层析法、放射性高效液相层析法、放射性凝胶电泳法等。2.放射性浓度：取1ml产品，测其放射性活度，即为放射性浓度，单位为Bq/ml。3.放射性比活度测定：采用直接测定法，即将纯化后的标记物配成合适的溶液，测量其放射性浓度（Bq/L）及其化学浓度（mmol/L）。4.生物活性及免疫活性测定:标记物制备过程中的各种因素都可能导致生物活性、免疫活性的改变，因此，生物学活性、免疫活性测定是一个重要的质量指标。5.其他：物理化学鉴定及化学纯度鉴定

辐射自分解(autoradiolysis)：由于标记化合物所含放射性核素电离辐射的作用，致使标记化合物本身或临近的分子的结构被破坏，从而丧失原有特性的现象。会产生放射化学杂质或化学杂质。如3H-丙醇，由于辐射自分解，产生甲烷，乙醛，丙醛，异丙醇及丙烯醇等。一、辐射自分解的方式1.初级内分解：指标记核素本身的衰变，引起带有该核素的标记物分子结构发生变化，如:14C标记的化合物,当14C衰变成14N,原来14C的位置必然发生键的断裂,从而导致该分子的破坏,并且这种分解方式是放射性标记化合物固有的特性,目前还不能人为加以控制。

§4.放射性标记化合物的辐射自分解2、初级外分解:标记核素所发出的射线直接作用于标记化合物本身或临近的同种分子，使得该分子的电离、激发并最终导致其化学键断裂，比放射性愈高，标记分子愈集中，这种作用愈明显。3、次级分解:射线首先作用于标记化合物临近的分子(如水分子)，使其产生激活物质或称自由基，这些化学性质活泼自由基可以作用于标记化合物分子，使其产生断键、氧化及分解作用。

二、影响辐射自分解的因素1、标记化合物发射射线种类及能量：不同种类的射线,电离能力强，造成的辐射自分解就越严重。如γ射线电离能力比β射线小得多，引起的辐射自分解也小得多。同种射线如同为β射线，能量不同,造成的辐射自分解结果也不同。例如32P与3H同为β射线，虽然前者能量大于后者，但后者的射程短，射线的能量几乎全部或大部分为自己或相邻的分子所吸收，所以3H的辐射自分解大于32P。

2、标记化合物的比活度及浓度：标记化合物的比活度或浓度愈高，化合物分子愈集中，它们相互间也就愈易受到自身射线的照射而使辐射自分解加重。3、标记化合物的纯度：杂质的存在，特别是那些容易被电离辐射所激发、分解、产生自由基的杂质，可加速辐射自分解，且随着时间的延长而逐渐加快。4、所用的溶剂：不同溶剂产生自由基的难易不一致，主要是影响次级分解