1、 实验核医学的定义、内容和任务。 (一)定义:利用核素和核射线的特性进行生命科学和基础医学的基础和理论研究,探索生命本质中的关键问题,加深对生命现象的认识和病理过程理解的一门边缘交叉学科。 (二)任务:是医学研究,包括核医学自身理论与方法的研究,基础医学与临床医学研究。 (三)内容:核物理基本知识;放射防护基本知识;核辐射的测量;核素标记技术;体外放射分析;生物芯片技术;受体的放射分析;活化分析技术;放射自显影术;稳定核素技术;核素示踪技术;分子核医学。 第一章 绪论、核物理与辐射防护基本知识 重点:核衰变的概念、电离辐射与物质相互作用的类型;本章节的难点:核衰变的类型及特点
2、 基本概念或关键词:核素;核衰变;衰变常数;放射性活度;电离;激发;轫致辐射;契仑科夫辐射;湮没辐射;光电效应;康普顿-吴有训效应;电子对生成效应。 掌握原子核的结构及稳定性。 原子 = 原子核( = 质子+ 中子) + 电子 A= 质量数,核子数;Z= 原子序数( 核电荷数、质子数P);N= 中子数,N=A-Z。 表述核素有关的概念。 1、 元素:指具有相同质子数的一类原子。 2、核素:具有特定原子序数、质量数和核能态的原子称为核素。 3、同位素:质子数相同,而中子数不同的核素间的相互称谓。 4、同质异能素:质子数和中子数都相同,但具有不同能态的核素间的相互称谓。
3、 5、稳定核素:原子核不会自发衰变(跃迁)的核素。 6、放射性核素:原子核会自发衰变(跃迁)的核素。 7、人工放射性核素:用反应堆或加速器生产的放射性核素。 8、天然放射性核素:自然界存在的放射性核素。 9、宇生放射性核素:3 H 、14 C 、7Be 、22Na、6Li(n, α)3H ; 14N(n, p)14C。 10、原生放射性核素:三个天然放射系铀系、钍系、锕系、40 K、87 Ru等。 核素稳定与否的规律性:稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线,称为β稳定曲线。 偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核素,易发生β- 衰变;下方的核素为缺中子核素,易发生β+衰变。 (
4、一)1、原子序数1-7 的元素(H-N) ,轻核,n=p(n/p=1),稳定; 2、原子序数8-82 的元素(O-Pb),重核,n/p=1 ~ 1.5 ,稳定。 (二) 原子序数>82 的原子核均不稳定产生一系列α 、β- 、β+ 、K-ec 、γ跃迁。 1. 核衰变:放射性核素的原子核自发的发生结构或能态的改变,而生成另一种核素并释放某种粒子和光量子的核转变过程,称为放射性衰变,常见核衰变分为αβr衰变三种类型 2. 衰变常数:一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。在时间间隔t到t+Δt内,衰变的原子核数目ΔN与Δt和在此时刻尚未衰变的总核数N的乘积成正比,及ΔN/Δt
5、λN,式中,λ是比例常数,称为为衰变常数(衰变公示N=N0 eλt ) 3. α衰变:Z>82 的放射性原子核自发地从核内释放出一个α粒子而变成A-4、Z-2的另一个原子核的过程。α 粒子的本质是氦的原子核。 4. 电子俘获衰变(K-EC):质子数过多的原子核自发地从核外绕行电子层中 ( 主要是K 层 ) 俘获一个电子而变成A=A 、Z-1 的另一个原子核的过程。 5. γ 衰变:处于激发态的原子核能自发地将多余的核能以γ 射线的形式从核内释放出来而回到基态(A=A ,Z=Z) 的过程。 6. β-衰变:中子数过多的原子核自发地从核内释放出一个β-粒子而变成A=A 、Z+1 的另一
6、个原子核的过程。这种粒子的本质是电子 7. β+衰变:质子数过多的原子核自发地从核内释放出一个 β+粒子而变成 A=A 、Z- 1 的另一个原子核的过程。这种粒子的本质是正电子 (三)半衰期与放射性活度 1. 物理半衰期T1/2:放射性核素由于衰变,其原子核数目或活度减少到原来一半所需的时间,用T 1/2表示。T1/2=ln2/λ 2. 生物半衰期(Tb):生物半衰期(Tb):由于代谢而使放射性物质减少一半所需的时间。对应的衰变常数称为生物衰变常数(λb)。 3. 有效半衰期(Te):生物体内放射性核素实际数目减少一半所需的时间,对应的衰变常数称为有效衰变常数(λe) 4.
7、放射性活度(A):单位时间内放射性核素原子核衰变的次数 A=A0 eλt- (λ为衰变常数) 旧制:居里(Ci=3.7x1010次核衰变) 新制:贝克(1Bq=1次核衰变) 5. 放射性比活度(S):单位化学质量(摩尔、容积)的放射性物质所具有的放射性活度。反映放射性物质的纯度。S=A/m 掌握电离辐射与物质相互作用的类型。 (一) 带电粒子(α、β、e、p)与物质的相互作用:激发;电离;弹性散射;轫致辐射;契仑科夫辐射;湮灭辐射,吸收。 1. 吸收:带电粒子在物质中运行所产生的激发、电离、散射等效应,使其能量逐渐消耗直至全部消失,粒子运行停止,并和周围的物质发生一
8、些特殊作用,原来的带电粒子不复存在,称为吸收(射程:带电粒子被物质吸收前在物质中所前进的直线距离,称为射程) 2. 电离:带电粒子入射物质后,使物质的原子变为离子对的作用称为电离 3. 激发:带电粒子入射物质后,与物质的原子核外壳层电子发生的静电作用,使壳层电子获得能量而加速运动,由内层轨道跃迁至外层轨道,即从低能态跃迁到高能态,导致该电子所属的原子由基态变为激发态,这种现象称为激发 4. 散射:带电粒子入射物质后,它受到物质原子核库伦电场作用而改变运动方向的现象,称为散射.(带电粒子与原子核作用前后总动能保持不变的过程称为弹性散射) 5. 韧致辐射:高能β-粒子入射物质通过原子核附近
9、时,受到库伦电场作用而急剧减速,将部分或全部动能转化为电磁辐射,这种辐射称为韧致辐射 6. 湮灭辐射:β-粒子与物质相互作用而能量耗尽时,将与物质中的自由电子结合,正负电荷相抵消,转化为两个方向相反。能量各为0.511MeV的γ光子,称为湮灭辐射或光化辐射 7. 契仑科夫辐射:高能β粒子入射折射率较大的透明介质时,若其在该介质中的运动速度V≥C/n(C为光在真空速度,n为介质折射率),则在β粒子经过的径迹上,将沿一定方向发射出紫外波长的微弱可见光,这种辐射称为契仑科夫辐射。 (高能β射线(V大)入射高折光率(n大)的介质易实现契仑科夫辐射。 可利用这一性质,无需用闪烁液,只用水等高折光率
10、溶液做介质,即可对高能β射线做液闪测量。 ) (二) γ 射线(X 射线)与物质相互作用:光电效应(能量<0.2MeV的低能γ光子);康普顿效应(能量在0.2 ~1MeV 范围的γ光子);电子对生成(能量>1.02MeV 的γ光子) 1. 光电效应:当γ射线入射物质后与其原子核外电子(主要是离核较近的内层轨道电子)碰撞时,将全部能量传递给该电子,获得能量的电子摆脱原子核的束缚变为自由运动的电子,称为光电子,而γ射线因失去全部能量而消失,这种现象称为光电效应 2. 康普顿效应:当能量较高的γ射线入射物质时,与物质的原子核外电子(主要是离核较远的外层轨道电子)发生非弹性碰撞,一部分能量传
11、递给该电子,使其摆脱原子核的束缚称为自由电子(称康普顿原子),而γ射线仍具有剩余能量维持其在物质内做改变入射方向的运动(称为散射光子)这个过程称为康普顿效应 3. 电子对生成:当能量≥1.022MeV的γ射线入射物质后,受到物质原子核的核力场作用转化为一对正负电子,而γ射线消失,多余的能量作为电子对动能,这个过程称为电子对效应 4. γ射线的吸收:由于γ射线与物质的相互作用产生光电效应、康普顿效应、电子对生成而导致γ射线能量减弱的现象,称为γ射线的吸收 (三) 随γ射线能量增大,总吸收系数变小,说明γ射线在物质中的贯穿本领变大。从上述内容可知 ,无论何种效应占主导地位,对γ射线的有效
12、防护,应使用高密度、高原子序数的物质 。 当γ射线能量小于0.lMeV时,光电效应为主;能量为0.1~2MeV时,康普顿效应为主,能量超过10MeV时,电子对生成效应为主。 (四) 电离密度:带电粒子穿过物质时,单位路径上形成的离子对的数目。(带电粒子:速度越小,所带电荷越多,电离密度越大。)因而α 粒子电离密度比β 粒子大。 (五) 传能线密度(LET) : 带电粒子穿过物质时,单位路径上能量转移小于某一特定值Δ 的历次碰撞所 损失的能量。 (六)α 、β 、γ 三种射线的共同点 ①都是从核里发射出来的,都具有极快的速度,其中 γ 最快,β 次之,α 最慢;②都能使介质电离,其
13、电离本领以α最强,β 次之,γ 最弱;③都具有一定的穿透能力,其中 γ 最强,β 次之,α最弱;④它们都能引起生物学和化学变化,特别是都能使照相底片感光;⑤在放射过程中都能不断释放辐射能量,使周围介质吸收后温度升高;⑥三种射线都能产生荧光。 第一章2 辐射防护基本知识 目的要求:掌握常用辐射量的概念、辐射生物效应的发生机理、效应分类、辐射防护的目的和原则。 本章节的重点:辐射生物效应发生机理、效应分类;辐射防护的目的和原则、辐射剂量限值;内外照射防护的基本方法。本章节的难点:辐射生物效应发生机理;常用辐射量的含义与运用。 基本概念或关键词
14、随机效应;确定性效应;吸收剂量;比释动能;当量剂量;有效剂量。 电离辐射生物效应:是指电离辐射的能量传递给生物机体后所引起的变化和反应。 (一) 发生机理: 1、原发作用:1)直接作用:作用于生物大分子引起损伤; 2)间接作用:作用于水分子,产生活性物质再作用于生物大分子引起损伤。 2、继发作用:生物大分子损伤 → 生化改变 → 细胞代谢改变 → 病理改变 → 损伤 → 死亡损伤和修复同时存在。 (二) 分类:1、按辐射效应后果:躯体效应 、遗传效应; 2、按症状出现的时间:急性效应、慢性效应。 3
15、按辐射防护观点:随机效应、确定性效应。 (三) 随机效应:辐射效应发生的几率与辐射剂量大小成正比的效应称随机效应 。 其特点是,效应的发生不存在剂量的阈值,它原则上是以群体为对象进行评价。遗传效应和致癌效应视为随机效应 (四) 确定性效应:辐射效应发生的 严重程度 与辐射剂量的大小成正比的效应称确定性效应。其特点是,效应的发生有剂量阈值的概念,它原则上是个人受照射的水平问题,皮肤红斑、脱发和白内障视为确定性效应。 (五) 影响辐射素: 与辐射有关因素: 1. 射线种类(内照射α>β>γ;外照射γ>β>α); 2. 吸收剂量; 3. 辐射剂量率;在一般情况下单位时间内机体所接
16、受的照射剂量(剂量率)越大,生物效应越显著。 4. 照射方式、部位、范围和分次照射;同一剂量的辐射,在分次给予的情况下,其生物效应低于一次给予的效应。分次愈多,各次间隔时间愈久,则生物效应愈小。 当照射剂量和剂量率相同时,腹部照射的全身后果最严重,依次为盆腔、头颈、胸部及四肢。 与机体有关因素: 1. 生物种系:种系演化越高,机体组织结构越复杂,其敏感性越高; 2. 生物个体:随着个体发育过程,其敏感性是逐渐降低。老年人组织抗氧化能力下降,敏感性提高; 3. 组织细胞:与分裂能力成正比,与分化程度成反比;高度敏感组织: 淋巴组织、胸腺、骨髓组织、胃肠上皮(小肠隐窝上皮细胞)、性腺
17、胚胎组织; 4. 组织和细胞内环境:局部组织含氧量增高可使放射敏感性增高,称为氧效应。局部组织温度增高可使放射敏感性增高,称为温度效应。某些化学试剂和激素可改变机体辐射敏感性 (防护效应 、增敏效应) 5. 细胞核的敏感性高于胞浆; DNA>mRNA>rRNA 、tRNA>Pr。 (六)常用辐射量及其单位:1、照射量X;2、吸收剂量D ;3、当量剂量HR。 1. 照射量:在质量为dm的空气中,X或γ射线所释放到的全部次级电子被空气完全阻止时所形成的全部同种符号离子的总电荷绝对值为dQ,dQ/dm称为照射量(1R=2.58X10-4 C/kg) 2. 吸收剂量(D):单位质量的被
18、照射物质吸收任何电离辐射的平均能量称为吸收剂量(Gy,1Gy =100cGy=103mGy) 3. 当量剂量(HTR):按辐射的质加权后某一组织或器官所吸收的平均剂量成为当量剂量,它是衡量不同种类电离辐射对机体危害程度的物理量(1J/kg=1Sv) 4. 相对生物效能(RBE):在其它条件相同时,产生同样范围或性质并具有同等程度某种生物效应所需的参比射线的吸收剂量与被试辐射吸收剂量的比值。 5. 辐射权重因数(W R )—数值上:依据辐射在低剂量率时诱发某种生物效应的相对生物效应值选取的。性质上:表征射线种类、能量与生物效应关系。 6. 组织权重因子:对组织或器官T的当量剂量加权的因子
19、称为组织权重因子ωT,它反映在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。WT代表组织T接受的照射所导致的随机效应的危害概率系数与全身受到均匀照射时的总危害概率系数的比值。 表征组织或器官的辐射敏感性。反映了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。 7. 有效剂量 E:体内所有组织与器官的加权的当量剂量的总和。(Sv) 8. 比释放动能:不带电的电离辐射在dm体积的空气中,产生的所有带电粒子的初始动能之和的均值dE,dE/dm即为比释放动能 (七)放射防护体系:辐射防护基础 (研究工作基础、生物效应基础)、辐射防护审管的范围、辐射防护原则(核心),是三个方面构成的整
20、体,它是辐射防护效能的综合体 (八)照射群类别:职业照射、公众照射、患者的医疗照射三大类。 (九)放射防护的基本原则: 1、 辐射实践正当化; 2、 辐射防护最优化; 3、 个人剂量的限值化。 八、辐射剂量限值:—目的:防止发生对健康有害的确定性效应( 接受放射治疗的患者除外) 。限制随机效应发生的几率,即将随机效应的发生率降低到被认为可以接受的水平。 9. —剂量限值: 1、基本限制:包括年有效剂量、器官或组织的年当量剂量限值和次级限值 2、为了放射防护工作的的检测和管理需要,由基本限值推导出的限值称为导出限值 3、管理限制;4、参考水平。 九、 外照射防护
21、基本方法: 1. 控制受照时间:尽量减少辐射源对人体的照射时间,以减少受照剂量;1)做好准备工作;2)加强培训和操作;3)剂量分担。 2. 距离防护:尽量增加人体与辐射源之间的距离,以减小人体受照的剂量。 3. 屏蔽防护:在人与辐射源之间设置屏蔽物以减小人员处的剂量率,从而减少人体受照剂量。 4. 源项控制法:在工作前采取控制辐射源从而减小现场放射性水平的方法。 十、内照射防护的基本原则:在内照射实践正当化和防护最优化判定的基础上,对于所有内照射医疗实践积采取一切有效措施, 切断非医疗照射需要的放射性物质进入人体内的各种途径,尽量减少或避免该类物质进入人体的一切机会。减少或防止人
22、体受到无用内照射的危害。 —基本措施:围封隔离;个人卫生;去污保洁;妥善处理放射性“三废”;建立内照射监测系统。 十一、 物体表面放射性物质污染的去除原则: 1、及时除污效率高; 2、 不要扩大污染面,除污顺序由低到高; 3、 选择合适的除污方法和除污剂; 4、 去污后要做安全监测,控制在规定值以下。 十二、放射性废物的处理: 1、放置衰变法:针对短半衰期放射性核素的有效措施; 2、稀释排放法:对低活度的放射性废物的处理方式; 3、浓缩贮存法:对长半衰期放射性废物或毒性大的废物的处置方式。
23、 第二章 放射性样品测量技术 目的要求:掌握放射性测量的基本概念;掌握核探测仪器的选择及影响测量的因素;熟悉常见辐射探测器工作原理、测定数据的处理、测量误差的计算。 本章节的重点:核探测仪器的选择及影响测量的因素;测量误差的计算。 本章节的难点:测定数据的处理;测量误差的计算。 基本概念或关键词:放射性测量;绝对测量;相对测量;测量误差;相对误差;泊松分布。 一、 放射性测量仪器的组成:射线探测器( 又称探头) 、后续电子学线路(电子线路部分、各种附加部件:放大器、脉冲幅度分析器、计数
24、定量记录、显示装置) 射线探测仪器通常可供选择的条件:探测器的工作电压、放大器增益、甄别器的阈值。 二、气体电离探测器的原理:利用射线对气体分子的电离效应。 三、 闪烁探测器的组成及工作原理: 闪烁探测器探头部分主要由闪烁体、光导、光电倍增管、前置放大器组成。 1、 闪烁体:吸收射线能量后,闪烁体内的原子或扥自被激发,并在退激是释放出荧光; 2、 光导:减少闪烁体和光电倍增管之间的空气对荧光光子的全反射; 3、 光电倍增管:将射线和闪烁体相互作用后产生的荧光转换为电信号。 四、放射性测量的基本概念。——放射性测量:对放射性核素发射的射线的强度和能量的测量。 1. 绝对
25、测量:指不借助中间手段而直接测得放射性活度的方法。 2. 相对测量:指需借助中间手段才能测得放射性活度的方法。 分类:1、按实验目的:定性测量、定位测量、定量测量; 2、按射线类型:α、β-、y射线测量。 3. 核衰变率:指单位时间内放射性原子核衰变的数目。它是绝对测量常用的物理量,用衰变次数/秒(dps)或衰变次数/分(dpm) 来表示。 4. 计数率:指单位时间内放射性测量仪器所记录到的电脉冲信号数(脉冲数)。它是相对测量常用的物理量, , 用计数/秒(cps)或计数/分(cpm)来表示。 5. 探测效率:指单位时间内放射性测量仪器记录的脉冲数( 计
26、数率 )与放射性原子核实际衰变数目( 核衰变率)的比率,即:探测效率E(%)= 计数率 (cpm)/ 核衰变率( dpm ) × 100%。 6. 相对测量的校正:衰变率( dpm )= 计数率 (cpm)/ 探测效率。 7. 本底:指在没有放射性样品的情况下, 放射性测量仪器所记录到的脉冲数。它是评价放射性测量仪器 质量的又一个重要指标。 本底的来源主要有:①宇宙射线,如来自外层空间的高能粒子流; ②环境中的天然放射性,包括宇生放射性核素和原生放射性核素所发射的射线; ③在高压条件下工作的电器原件发射的热电子和
27、探测仪器元件中的天然放射性; ④探测仪器和使用器具的放射性污染; ⑤测量场所附近的强放射源 8. 能量分辨率:指放射性测量仪器能够分辨两种不同能量的同类射线的能力。(对γ射线来说,通常用γ射线光电峰的相对半宽度(%)或用半峰值全宽度(keV)来表示。) 9. 时间分辨率:指放射性测量仪器能够分辨出的前后两个相邻脉冲之间的最短时间。 五、核探测仪器的选择及影响测量的因素: 1、 几何位置; 2、 测量系统:1)探测器的探测效率;2)吸收和自吸收;3)散射和反散射;4)仪器的工作条件 3、 放射性核素衰变方式的
28、影响;物理衰变;衰变方式 4、 本底的影响 5、 样品的影响 六、 测量误差的计算 1. 测量误差 测量误差是指在测量过程中,由于各种因素的影响带给测量结果与真值的偏差。 2. 相对误差(Relative error) 为了鉴别,比较不同计数水平的误差大小,通常还需计算相对误差,相对误差为放射性标谁误差与其测量值的百分比(≤5%) 第三章 液体闪烁测量技术 目的要求:掌握液体闪烁测量的原理、闪烁液的组成、仪器测量方法;熟悉液体闪烁测量的本底来源、
29、淬灭校正和双标记和特殊样品的测量。 本章节的重点:液体闪烁测量的原理;闪烁液的组成;仪器测量方法。本章节的难点:仪器测量方法;淬灭校正;双标记样品的测量 基本概念或关键词:液体闪烁测量;淬灭。 一、 液体闪烁测量的原理: 1. 液体闪烁测量:是借助闪烁液作为射线能量传递的媒介来进行一种放射性测量的技术,对分散在闪烁液中的放射性样品进行直接计数 2. 液体闪烁测量的原理:利用射线能量激发荧光物质,再退激发射荧光的原理而设计的射线探测器。 二、 闪烁液的组成及工作原理:闪烁液是产生闪烁过程的基础和能量转换的场所,是由一种或多种溶剂、闪烁剂和添加剂等成分组合而成的混合液体 (
30、一) 溶剂(99%):是溶解闪烁剂和样品的介质,也是初始能量的吸收剂和转化剂,它能接受辐射能,初始激发发生在其分子中,并能有效的将将辐射能转移给闪烁剂。 1. 第一溶剂:(1)作用:溶解闪烁剂和放射性样品,吸收射线能量并传递给闪烁剂;(是初始能量的吸收剂和转化剂,在电离辐射作用下。其分子被激发成初始分子,退激发时将能量传递给第二溶剂或闪烁剂分子下吸收射线能量并传递给闪烁剂;) (2)要求:传递能量的效率要高(<5%);对样品的溶解度(均相:高;非均相:低) (3)种类:烷基苯类;醚类;腈类。 2. 第二溶剂:(1)作用:吸收第一溶
31、剂的能量并有效地传递给闪烁剂; (2)种类:萘(也称抗淬灭剂, 是一种荧光物质,它可以抵消水的淬灭作用)。 (二) 闪烁剂:闪烁液中得分发光物质,是闪烁液的重要组成部分,也是光子的有效来源 1. 第一闪烁剂:吸收退激溶剂分子发出的能量,使自身激发,并在退激时发射特征光谱的光子。多为苯、联苯衍生物。 2. 第二闪烁剂:能发射荧光的芳香族物质,通过该非辐射能量转移接受第一闪烁剂的激发态的能量,使自身电子激发,随后发出光子(移液波),抗淬灭作用 (三)添加剂:提高闪烁也对含水样品的兼容性和淬灭耐受性。 闪烁液的配方要求:①无不溶性物质,以使放射性核素与闪烁
32、剂紧密接触; ②形成均匀的、单相的和清洁透明的闪烁液; ③无化学猝灭、颜色猝灭和化学荧光物质。 三、 样品制备方法:1、化学提纯法;2、消化法;3、燃烧法。 四、 样品测量方法 1. 均相测量:即以真溶液的形式进行测量。 2. 非均相测量:测量样品放在非均相体系,如固-液或不混溶的液-液相中的任一相进行测量。(1.固相法、2.乳浊液、3.悬浊液) 五、 液闪测量的本底来源:1、宇宙射线、环境辐射; 2、仪器本身、探测原件; 3、闪烁杯;4、静电感应;5
33、串光、6、化学发光;7、磷光。 1. 化学发光:一些物质在闪烁液内发生化学反应导致化学发光,最常见的是碱性物质氧化产生过氧化物激发状态中间体,退激时发出光子。 2. 磷光:闪烁液受到光照后产生的发光现象(光致发光)。消除磷光的手段是,暗室操作或样品暗适应6小时以上再测量。 六、 淬灭:液体闪烁计数时,由于闪烁杯中放射性能量传递的损失,导致样品计数率下降的过程; 1、 产生原因:(1)化学淬灭:发生在产生光子之前; (2)自吸收/相淬灭:发生在射线把能量传递给闪烁液之前; (3)颜色淬灭:发生在产生光子之后。
34、2、 引起的效应: 计数率下降,测量效率降低;β能谱左移。 3、 淬灭校正:是采用适当的方法求得每一样品的测量效率,从而求出样品的放射性活度。 4、 淬灭校正的目的:求样品的放射性活度。(即把仪器测量得到的样品的脉冲计数率Cpm 转化成样品的放射性活度Dpm或Bq。 5、 淬灭校正的方法:外标准道比法—原理:γ 射线产生的康普顿谱与β谱相似,康普顿电子遇到淬灭时,同样会使得测量效率下降。 第四章 放射性核素标记化合物 目的要求:掌握放射
35、性核素标记化合物的基本概念、蛋白质与多肽的放射性碘标记原理及标记化合物的主要质量指标;熟悉放射性核素标记化合物的稳定性与贮存;了解稳定核素及其他标记化合物。 本章节的重点:放射性核素标记化合物的基本概念;蛋白质与多肽的放射性碘标记技术;标记化合物的主要质量指标。 本章节的难点:放射性核素标记化合物的主要质量指标鉴定方法。 基本概念或关键词:放射性核素标记化合物;同位素标记和非同位素标记;标记率;放射性核素纯度;放射化学纯度;放射性活度;放射性浓度;放射性比活度。 一、放射性核素标记化合物:是指用放射性核素取代化合物分子中的一个或几个原子(或基团),使之能被识别并可用作示踪剂的化合物
36、 1、 同位素标记:标记核素是化合物分子中固有元素的(放射性)同位素。 2、 非同位素标记:标记核素不是化合物分子中固有元素的(放射性)同位素(为其它元素的同位素)。 3、 有机标记化合物:标记位置- 标记核素- 化合物的名称,如1- 14 C- 醋酸。 4、 无机标记化合物:标记核素直接写在分子式内,如Na 125 I。 5、 定位标记(S):指标记核素局限于分子的指定位置上。 6、 准定位标记(N):指未能确定放射性核素是否局限在分子中指定的位置上。 7、 均匀标记(U):指放射性核素以统计学的均匀分布在整个标记分子中。 8、 全标记( G):指放射性核素普片地、不规则地
37、分布在被标记分子中。 9、 双标记或多标记:在标记化合物内引入两种或两种以上的元素的同位素,或引入一种元素的两种或两种以上的同位素原子, 二、制备放射性核素标记化合物的常用方法: 1) 化学合成法; 2) 同位素交换法; 3) 生物合成法(包括全生物合成法和酶促合成法两类)。 4) 热原子反冲标记法 三、 常用的标记化合物 1. 碳标记化合物 2. 氢标记化合物 3. 碘标记化合物 4. 磷硫标记化合物 5. 金属放射性核素标记 四、 蛋白质与多肽的放射性碘标记的基本原理。 1. 直接标记法:氯氨法、酶促法 2. 间接标记法 五、 放射性核素标
38、记化合物的主要质量指标:放射性核素纯度、放射化学纯度、放射性比活度、生物学指标。 1. 标记率=标记物的放射性活度/投入的总放射性获得 X100% 2. 放射核素纯度:对放射性核素而言,放射性核纯度(%)=特定放射性核素的活度/样品的总放射性活度×100%,一般要求大于99%。 3. 放射化学纯度:就放射性核素标记化合物而言,放射化学纯度(%)=特定化学形式的放射性活度/样品的总放射性活度×100%,一般要求大于99%。 4. 放射性活度(A):单位时间内放射性核素原子核衰变的次数 A=A0 eλt- (λ为衰变常数) 旧制:居里(Ci=3.7x1010次核衰变) 新制
39、贝克(1Bq=1次核衰变) 5. 放射性比活度(S):单位化学质量(摩尔、容积)的放射性物质所具有的放射性活度。反映放射性物质的纯度。S=A/m 6. 生物学指标:生物免疫活性 六、标记化合物的贮存:辐射自分解、化学分解、同位素交换反应。 储存原则:1)低温储存 2)降低比活度:在不影响使用的前提下,降低标记化合物的比放射性可减少辐射自分解。 3)清除氧自由基:加入自由基清除剂如2%乙醇,并降温、避光保存。 4)选择适当的溶剂:耐辐射、融解能力好、高度纯化 5)纯化:标记化合物长期储存时应
40、定期纯化。 6)稀释(使用不易产生自由基的溶剂),惰性气体环境 七、稳定核素 第五章 核素稀释法 目的要求:了解稳定核素稀释法;熟悉核素稀释法的应用;掌握核素稀释法的基本原理、基本方法和必要条件。 本章节的重点:核素稀释法的基本原理、基本方法和必要条件。本章节的难点:核素稀释法的应用。 基本概念或关键词:核素正稀释法;核素反稀释法;核素双稀释法;稳定核素稀释法。 一、 核素稀释法的原理:化学物质在稀释前后质量不变。一
41、定比活度的放射性核素或标记物与其非标记化合物均匀混合后,混合物的放射性活度不变但比活度下降 稀释前标记物质量m1,比活度s1 ;加入非标记物质量m2,稀释后标记物比活度s2 则:s1 m1 = s2( m1 + m2 ) 若:m2>> m1 上式简化为: s1 m1 = s2 m2 二、 核素稀释法的基本方法: 1. 核正稀释法:用已知量标记物测定未知量非标记物 2. 核反稀释法:用已知量非标记物测定未知量标记物 (核素反稀释法是标记物纯度鉴定的有用方法之一,还可用来测定复杂介质中标记物的稳定性) 三. 核素稀释法的必要条件: 1. 正确选用标记物;标
42、记化合物与待测物应具有完全相同的化学性质;标记原子应在化合物的稳定位置上;标记物必须无毒性;标记物应有足够高的化学纯度和放化纯度: 2. 保证准确的稀释度; 3. 建立分离、纯化样品的可靠方法。 四、稳定性核素稀释法特点:样品的分析纯化、结构定性和核素含量比的测定三者结合起来,不仅提高了准确性、特异性和灵敏度,而且简化了操作步骤。无辐射损伤,不污染环境 第六章 医学标记免疫分析 目的要求:熟悉放射免疫分析的质量控制指标、标记免疫分析在临床医学中的应用;掌握各种医学标记免疫分析的原理及方法学。 本章节的重
43、点:放射免疫分析、免疫放射分析、化学发光免疫分析、时间分辨荧光分析、酶标免疫分析。本章节的难点:体外放射分析质量控制指标、质量控制方法。 基本概念或关键词:标记免疫分析;放射免疫分析;免疫放射分析;灵敏度;特异度;精密度;准确度;稳定性;化学发光免疫分析;时间分辨荧光分析;酶标免疫分析。 一、体外放射分析的定义和特点:是指在体外条件下,以放射性核素标记的配体为示踪剂,以免疫结合反应为基础,以放射性测量为定量手段,对微量物质进行定量分析的一类分析方法的总称。 特点:1. 灵敏度高;2. 特异性强;3. 精确度好;4. 放射性不引入体内;5. 所需待测样品少; 6. 试剂
44、药盒化,操作简便、快速;7. 测量微机化,方便、快捷,客观、准确。 二、 医学标记免疫分析:是将多种标记示踪技术与医学免疫学抗原抗体反应相结合的一系列分析方法,包括体外放射分析、化学发光免疫分析、时间分辨荧光分析和酶标免疫分析等技术 二、放射免疫分析(RIA) (一)原理:利用放射性核素标记抗原与待测非标记抗原同时和有限量特异性抗体竞争反应,通过测定放射性标记的抗原抗体复合物的放射性活度,经相应的数学函数关系推算待测抗原的含量。 (二) 基本反应试剂:标准品、特异性结合抗体、标记物。 (三) 反应方法:平衡法,顺序加样法,STAT法 (五)质量控制的目的和内容:
45、 —目的:对分析工作中产生的误差进行检查和质量判断,对出现的质量异常现象寻找原因并采取纠正措施,以保证分析误差被控制在允许的范围内。杜绝过失误差,校正系统误差,控制随机误差。 —内容:1、实验室内部质量控制:批内质控、 批间质控; 2、.实验室外部质量控制:对某种分析方法的试剂或试剂盒进行综合评价;对不同实验室的分析工作质量进行比较。 (六) 体外放射分析质量控制指标: 1. 灵敏度;指测定方法的最小可测量值,能与零剂量相区别的最小剂量 2. 特异度;RIA的特异性主要取决于抗体,即抗体与被测物质的类似物的交叉反应程度 3. 精密度;评价随机误差的指标,在一定条
46、件下,用同一实验方法多次检测同一样品所得结果的一致程度和重复性。 4. 准确度;指测定值与真值的符合程度,偏离真值的误差叫偏差 5. 稳定性:RIA的稳定性主要指批间的重复性 三、免疫放射分析(IRMA) 用过量的标记抗体与相应的待测抗原进行非竞争性免疫结合反应,从而达到对抗原作定量分析的目的。 (一) 影响(免疫放射分析)IRMA 的主要因素: 1、 被测抗原的性质; 2、结合在固相抗体上的抗原稳定性 3、反应时间和温度; 4、 标记抗体的浓度; 5、固相物的洗涤; 6、血清等的非特异性效应。 (一) RIA 与 IRMA 原理的比较 RIA为竞争
47、性结合分析,标记物为抗原,体系中有待测抗原、标记抗原、抗体3种,结合部分放射性与待测抗原浓度呈负相关,反应达平衡慢,灵敏度较IRMA低非特异性结合主要影响高剂量反应 IRMA为非竞争性结合反应,标记物为单克隆抗体,体系中有标记抗体、待测抗原2种,结合部分放射性与待测抗原浓度呈正相关,反应达平衡快,非特异性结合主要影响低剂量反应 非放射标志免疫分析技术的特点。 四、 化学发光免疫分析(CLIA):化学发光物质(如丫叮酯类)标记抗原或抗体,反应毕,触发一种氧化还原反应,使化学物质处于激发态,退激时发出荧光光子,测定光子量进行定量。 五、 酶免疫分析(EIA) 将抗原抗体反应的特异性和酶
48、的高效催化的灵敏性有机的结合,酶标记抗原或抗体后,反应中反复作用将信号放大,酶与底物成颜色反应,进行比色定量 六、 时间分辨荧光免疫分析:以荧光素标记抗原或抗体结合后,通过荧光检测仪观察荧光现象或测定荧光强度。镧系元素(如銪)标记后,在紫外线激发下,能发出持续一定时间的离子荧光,而其它非特异性荧光寿命很短,待其衰减后,测定镧系元素荧光定量。 第七章 生物芯片技术 目的要求:熟悉生物芯片的制备、生物芯片技术的进展;生物芯片的样品处理、生物芯片的检测与结果分析、生物芯片的应用。本章节的重点:生物芯片的检测与结果分析、生物芯片的应用。本章节的难点:生物芯片的检测
49、与结果分析。 基本概念或关键词:生物芯片;基因芯片;蛋白质芯片。 一、生物芯片:通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统,用根荧光、化学发光、质谱、发射性或电化学原理制成的阅读系统来检测每个点上的综合信息,以实现对细胞、蛋白、核酸及其他生物组分的准确、快捷、大信息量的检测 第八章 受体的放射分析 目的要求:了解受体与疾病;熟悉单位点系统RBA的基本原理;掌握受体与配体相互作用的基本特点、离体RBA的条件和基本方法、定量RBA的数据处理、竞争性结合反应。 本章节的重点:受体与配体相互作用的基本特点;离体RBA的条件和基本方法;RB
50、A数据处理。本章节的难点:离体RBA的条件;RBA数据处理。 基本概念或关键词:受体的放射性配体结合分析;单点法RBA实验;多点法RBA实验;竞争性结合反应。 一、受体的放射分析(RBA):用放射性核素标记的配体与相应的受体进行特异性结合结合,从而对受体进行定性和定量分析的方法。 二、受体与配基结合反应的特性:1、可饱和性:每种受体在一定量的组织或细胞上的量有一点的限度。 2、特异性:受体对配体应具有特异性和立体特异性。 3、适度的亲和力:受体对它的配体的亲和力






