68Ga放射性同位素標(biāo)記醫(yī)藥中間體/小分子/多肽/抗體實(shí)驗(yàn)介紹及原則

實(shí)驗(yàn)介紹

實(shí)驗(yàn)原則

設(shè)計一個放射性同位素的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)應(yīng)從實(shí)驗(yàn)的目的性，實(shí)驗(yàn)所具備的條件和對放射性的防護(hù)水平三方面著手考慮。原則上必須從兩個主要方面來設(shè)計放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：一是必須尋求有效的、可重復(fù)的測定放射性強(qiáng)度的條件，二是必須選擇一個合適的比活度λqδ（單位是原子/時間/分子，dpm/mol或ci/mol）。其中，λ=-dN’dt/N’為該處放射性原子核的衰變常數(shù)。q=N ’/n’，表示n’個該化學(xué)形式分子為N’個放射性原子所標(biāo)記。δ=n’/n表示放射性標(biāo)記的分子數(shù)n’與總分子數(shù)（標(biāo)記的加未標(biāo)記的）n之比。采用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)來實(shí)現(xiàn)所研究課題預(yù)期目的全部或一部分，一般須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，實(shí)驗(yàn)階段和放射性廢物處理三個步驟。

標(biāo)記劑的選擇

選定放射性標(biāo)記劑的比活度λqδ的值必須足夠大，以保證實(shí)驗(yàn)所需要的靈敏度，而又要盡可能地小，使得在該實(shí)驗(yàn)條件下輻射自分解可忽略。一般情形是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)周期長短，來選擇具有合適的衰變方式，輻射類型和半衰期，且放射毒性低的放射性同位素。如今已確定的放射性核素包括天然的58種和人工制造的約1300種，其中大多數(shù)不常能用作放射性標(biāo)記劑。主要原因是制備困難、半衰期不合適及放射性不足以定量。在任何一種生產(chǎn)方法中，生產(chǎn)步驟很可能包含或多或少的化學(xué)處理，因而標(biāo)記實(shí)驗(yàn)人員需要了解某個核素及其周圍的那些元素的化學(xué)性質(zhì)，因?yàn)樗鼈冇锌赡艹蔀榇朔派湫酝凰氐碾s質(zhì)。

放射性同位素都衰變（經(jīng)過或不經(jīng)過中間狀態(tài)）到處于基態(tài)的子體核素，衰變時伴隨各種形式的能量輻射，如α、β-、β+、γ、X放射等。在選擇標(biāo)記劑時，標(biāo)記實(shí)驗(yàn)人員要仔細(xì)研究衰變綱圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和計數(shù)條件來決定那一種輻射，在衰變綱變內(nèi)，代表核能級的兩條水平線之間和距離表示能量差，↑或↓表示能級同伴隨原子序數(shù)增或減少的能量，↓表示從激發(fā)態(tài)至基態(tài)的同質(zhì)異能躍遷。一般要選擇較適宜的半衰期τ的放射性同位素，使τ足夠長，從而使衰變校正有意義或干脆不必作衰變校正，同時又要足夠短，能較安全地進(jìn)行標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，并使得放射性廢物容易處理，在實(shí)際工作中，使用的放射性同位素的半衰期應(yīng)該與實(shí)驗(yàn)需要持續(xù)的時間t相適應(yīng)，如對于某個實(shí)驗(yàn)，t/τ=0.04時，應(yīng)所選放射性同位素的衰變校正為3.5%；而t/τ=0.10時，應(yīng)選放射性同位素的衰變校正為6.6%。t/τ=0.15時，應(yīng)選用其衰變校正為10%。

在體外標(biāo)記條件，一般選用半衰期較長而射線強(qiáng)度適中，既利于探測，又易于防護(hù)和保存的放射性標(biāo)記劑。體內(nèi)標(biāo)記條件下，若實(shí)驗(yàn)周期短，應(yīng)選用半衰期短，且能放出一定強(qiáng)度r射線物放射性同位素，若實(shí)驗(yàn)周期長，如需要將動物活殺后對組織臟器分別測定的，則應(yīng)選用半衰期較長放射性同位素。此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩磉x用定位的或不定位的標(biāo)記標(biāo)記劑，例如研究氨基酸的脫羧反應(yīng)，14C應(yīng)標(biāo)記在羧基上，只有這種定位標(biāo)記的氨基酸，才能在脫羧后產(chǎn)生14CO2。而有些實(shí)驗(yàn)不要求特定位置標(biāo)記，只須均勻標(biāo)記即可。

選擇放射性標(biāo)記劑還必須同時滿足高化學(xué)純度，高放射性核純度的要求。在標(biāo)記劑制備期間、貯存期間以用試驗(yàn)體系中所使用的溶劑、化學(xué)試劑、酶等可能會產(chǎn)生化學(xué)雜質(zhì)、放射化學(xué)雜質(zhì)及輻射自分解引起的放射性雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在，使得標(biāo)記實(shí)驗(yàn)中使用的標(biāo)記劑不“純”，而或多或少影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，甚至?xí)?dǎo)致錯誤結(jié)論。 氚標(biāo)記的胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）和尿嘧啶核苷（3H－UR）是兩種常用的標(biāo)記劑，前者有效地結(jié)合到DNA中，后者則摻入到RNA中，它們的輻射分解速度隨比較放射性的增高及保存時間的延長而增加，在不同溫度和不同溶液中的穩(wěn)定性也不同。

經(jīng)保存八年的3H-TdR約有35%輻射分解為3H－胸腺嘧啶，并導(dǎo)致二醇和水合物的形式，在實(shí)驗(yàn)中這雜質(zhì)會很快摻入細(xì)胞并與大分子（很可能是蛋白質(zhì)）結(jié)合，而不是與DNA和RNA相結(jié)合，這些雜質(zhì)用DNA酶和RNA酶處理細(xì)胞都不除去。3H－TdR和3H－UR貯存在-20℃的冷凍溶液中輻射分離速度要比+2℃增加3－4倍，但低溫度（-140℃）對貯存也有利，在允許對標(biāo)記實(shí)驗(yàn)人員在選擇保存放射性標(biāo)記劑時會有所啟發(fā)。

放射性同位素測量方法的選擇

測量方法的選擇取決于射線種類，對于α射線通?？捎昧蚧\晶體、電離室、核乳膠等方法探測；對能量高的β射線可用云母窗計數(shù)管、塑料閃爍晶體及核乳膠測定，對于能量低的β射線可用液體閃爍計數(shù)器測量：對于γ射線則用G-M計數(shù)管，碘化鈉（鉈）閃爍晶體探測。日前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室主要采用晶體閃爍計數(shù)法和液體閃爍計數(shù)法兩種測量方式。

同一臺探測儀器對不同量的標(biāo)記劑具有不同的較佳工作條件，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段要檢查探測器是否已調(diào)有所用標(biāo)記同位素的工作條件，否則需要用一定量的標(biāo)記劑作為放射源（或選用該同位素的標(biāo)準(zhǔn)源），把探測器的較佳工作條件調(diào)整好，并且要保證探測器性能處于穩(wěn)定可靠的狀態(tài)。

探測較佳工作條件的選擇方法：一種是測“坪曲線”，另一種是找較好的品質(zhì)因素。對于光電倍增管，在理論上不存在“坪”（plateau）。但隨著高壓的增加，在一定范圍內(nèi)，脈沖數(shù)變化較小，形成一段坡度較小的電壓脈沖曲線，通常也稱其為坪。測坪曲線的方法：固定放射源，根據(jù)其射線能量的大小，初選 一個廣大器增益（放大倍數(shù)）和甄別器閾值。不斷地改變高壓（由低到高，均勻增加伏度），每改變一次高壓，都測定一次本底和放射源的計數(shù)率，較后作出高壓本底計數(shù)率和高壓放射源計數(shù)曲線。

用同樣的方法，作另一個甄別閾值（放大倍數(shù)不變）下的高壓計數(shù)率曲線，這樣反復(fù)多作幾條曲線。必要時，還可固定甄別閾值，改變放大倍數(shù)，求出高壓計數(shù)率曲線。應(yīng)選擇“坪”比較平坦的曲線工作條件：甄別閾值和放大增益，作為正式測定時間的儀器工作條件，高壓值應(yīng)選擇在該“坪”中點(diǎn)偏向起始段一邊相應(yīng)的高壓值。品質(zhì)因素，又稱為優(yōu)值，是指在一定條件下，要達(dá)到合適的統(tǒng)計數(shù)目所需要的時間是儀器的計數(shù)效率E和本底計數(shù)Nb的函數(shù)： 品質(zhì)因素F=E2/Nb它是衡量一臺計數(shù)器性能的指標(biāo)，儀器的品質(zhì)因素F應(yīng)該越大越好，品質(zhì)因素F越大，表示測量效率E越高而本底Nb越小。

如果某放射性標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)源存在來源困難等問題的話，可以用相對品質(zhì)因素f來代替。 相品質(zhì)因素f=ns/nb 式中ns指某種放射性樣品的計數(shù)率。找較好品質(zhì)因素的方法與測坪曲線一樣，作出幾條高壓－F（或f）的關(guān)系曲線，在幾條曲線中選擇峰值較高的曲線。這根曲線的峰值所對應(yīng)的條件：高壓，甄別閾，放大倍數(shù)等，就是該儀器對被測同位素的較佳工作條件。較佳品質(zhì)因素不一定恰好落在“坪”上，有的在“坪”附近，有的卻在“坪”的下端。著眼于把同位素的整個能譜峰都計下來的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)者主張取“坪”所對應(yīng)的工作條件，而著眼于優(yōu)值者，主張取較佳品質(zhì)因素所對應(yīng)的工作條件，也有人折衷。如果某儀器本底很低，光電倍增管噪音很低和能譜分辯高，二者應(yīng)該相差不大。同一臺儀器的較佳工作條件，隨儀器的使用期延長而有所改變，不同的放射性同位素，其較佳工作條件不同。因此核探測儀器的較佳工作條件具有專屬性，并且要經(jīng)常通過選擇其不同時期的較佳工作條件。更不能不問被測同位素的種類，而千篇一律地使用同一個工作條件。

為了達(dá)到準(zhǔn)確地計數(shù)，可以長時間一次計數(shù)，或短時間多次測量，兩者達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)誤基本相同，為避免外界因素的影響，在實(shí)際工作中，取短時間多次測量較為合理適用。在測量樣品的放射性時，本底是一個重要影響因素。本底高，則標(biāo)準(zhǔn)誤和標(biāo)準(zhǔn)誤差都增大，尤其在樣品計數(shù)較低時，本底對標(biāo)準(zhǔn)誤和標(biāo)準(zhǔn)誤差的影響就愈大，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度，而且為了達(dá)到一定的精度，勢別要增加樣品的測量時間。根據(jù)核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)中如果樣品數(shù)量少，選擇tN=1.4tb的比例（式中tN為樣品放射性測量時間，tb為本底測量時間）較為合理；如果樣品數(shù)量較多是一大批樣品，則延長本底測量時間tb，取tb的時間均值，而tN則可相對短，這樣可節(jié)省時間，有利于縮短實(shí)驗(yàn)周期。對于標(biāo)記實(shí)驗(yàn)設(shè)計來說，樣品中所含放射性強(qiáng)度的要求，是使其放射性計數(shù)率大于或等于本底計數(shù)的10－20倍。

68Ga同位素

68Ga放射同位素標(biāo)記標(biāo)記小分子化合物

68Ga放射同位素標(biāo)記標(biāo)記抗體

68Ga放射同位素標(biāo)記納米粒子

68Ga放射同位素標(biāo)記大分子化合物

68Ga放射同位素標(biāo)記標(biāo)記生物蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記多肽

68Ga放射同位素標(biāo)記前體化合物

氟-18放射同位素標(biāo)記生物活性分子

68Ga放射同位素標(biāo)記醫(yī)藥

68Ga放射同位素標(biāo)記常規(guī)活性基團(tuán)

68Ga放射同位素標(biāo)記特殊活性基團(tuán)

68Ga放射同位素標(biāo)記熒光素

68Ga放射同位素標(biāo)記磷脂

68Ga放射同位素標(biāo)記高分子聚合物

68Ga放射同位素標(biāo)記共聚物

68Ga放射同位素標(biāo)記牛血清白蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記人血清白蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記轉(zhuǎn)鐵蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記小麥胚凝集素

68Ga放射同位素標(biāo)記鏈霉親和素

68Ga放射同位素標(biāo)記肝素

68Ga放射同位素標(biāo)記刀豆球蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記過氧化氫酶

68Ga放射同位素標(biāo)記胰島素

68Ga放射同位素標(biāo)記絡(luò)蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記卵清蛋白

68Ga放射同位素標(biāo)記凝集素

68Ga放射同位素標(biāo)記葡聚糖

68Ga放射同位素標(biāo)記半乳糖化殼聚糖化合物

68Ga放射同位素標(biāo)記右旋糖酐

68Ga放射同位素標(biāo)記溶菌酶

68Ga放射同位素標(biāo)記海藻酸鈉

68Ga放射同位素標(biāo)記殼聚糖

68Ga放射同位素標(biāo)記半乳糖

68Ga放射同位素標(biāo)記甘露糖

68Ga放射同位素標(biāo)記葡萄糖

68Ga放射同位素標(biāo)記乳糖基

68Ga放射同位素標(biāo)記黃原膠

68Ga放射同位素標(biāo)記巖藻多糖

68Ga放射同位素標(biāo)記木聚糖

68Ga放射同位素標(biāo)記纖維二糖

68Ga放射同位素標(biāo)記香菇多糖

68Ga放射同位素標(biāo)記硫酸軟骨素

68Ga放射同位素標(biāo)記辣根過氧化氫酶

68Ga放射同位素標(biāo)記藥物或小分子

68Ga放射同位素標(biāo)記甲氨蝶呤

68Ga放射同位素標(biāo)記紫杉醇

68Ga放射同位素標(biāo)記阿霉素

68Ga放射同位素標(biāo)記順鉑

68Ga放射同位素標(biāo)記環(huán)丙沙星

68Ga放射同位素標(biāo)記甲硝唑

68Ga放射同位素標(biāo)記雷替曲塞

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總結(jié)

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