同位素示踪技术及应用精选PPT.ppt
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1、关于同位素示踪技术及应用第1页,讲稿共60张,创作于星期日2重 点1.同位素示踪法的原理。同位素示踪法的原理。2.同位素示踪法的关键性技术。同位素示踪法的关键性技术。3.同位素示踪法的应用。同位素示踪法的应用。4.常用同位素及其特性。常用同位素及其特性。第2页,讲稿共60张,创作于星期日3放射性示踪技术及应用作者:作者:英F安东尼埃文斯 日本村松光雄1990年07月第1版第3页,讲稿共60张,创作于星期日4放射性同位素放射性同位素示踪注水剖面测井示踪注水剖面测井作者:作者:姜文达石油工业出版社1997年05月第1版第4页,讲稿共60张,创作于星期日5医用同位素医用同位素示踪技术示踪技术作者:作
2、者:朱寿彭 张澜生原子能出版社1989年12月第1版第5页,讲稿共60张,创作于星期日6生物医学标记生物医学标记示踪技术示踪技术作者:王浩丹 周申1995年12月第1版人民卫生出版社第6页,讲稿共60张,创作于星期日7 同位素技术同位素技术及其在生物医学中的应用及其在生物医学中的应用作者:中国医学科学院第七研究室科学出版社1977年03月第1版第7页,讲稿共60张,创作于星期日81.同位素技术同位素技术 彭根元等,北京农业大学出版社,19942.Handbook of Radioactivity Analysis LAnnunziata M F,Academic Press,1998 IAEA
3、,Laboratory Training Manual on the Use of Nuclear and Associated Techniques in Pesticide Research,IAEA,19913.核技术生物学应用核技术生物学应用 陈舜华等,中山大学出版社,19924.示踪技术在鱼类、水产生物科学中应用示踪技术在鱼类、水产生物科学中应用 陈舜华,1991 5.实用放射防护教程实用放射防护教程 王金鹏等,山东人民出版社,2000年 第8页,讲稿共60张,创作于星期日9示踪第9页,讲稿共60张,创作于星期日10利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重要停歇地点;寻
4、找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及其利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中国濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.研究鸟类迁徙最基本的方法是环志(无线电跟踪是现在的先进方法)。研究人员在候鸟集中的繁殖地、越冬地、或迁徙途中的停息地,捕捉活鸟,将带有环志者通讯地址和惟一编号的特殊金属环或腿旗固定在鸟的跗跖部,然后在原地放飞。在其他地方观察到或捕捉到,获得相关信息,这种研究鸟类的方法叫鸟类环志。第10页,讲稿共60张,创作于星期日11微型信号微型信号发生器发生器信号接收器信号接收器第11页,讲稿共60张,创作于星期日12水产专家为中华鲟装水产专家为中华鲟装“GPS”u通过
5、卫星进行通过卫星进行跟踪定位跟踪定位外,配有温度、光强、压力、电压外,配有温度、光强、压力、电压等探头,可对中华鲟游经区域的环境因子进行全方位的实时等探头,可对中华鲟游经区域的环境因子进行全方位的实时监测。监测。第12页,讲稿共60张,创作于星期日13寻找地下河寻找地下河道,用颜料道,用颜料作作“标记标记”。第13页,讲稿共60张,创作于星期日14示踪的定义踪:踪:就是踪迹、痕迹、标记,等等。就是踪迹、痕迹、标记,等等。示:示:就是展示、揭示、揭露,等等。就是展示、揭示、揭露,等等。示踪:示踪:是指给观察对象加上是指给观察对象加上“标记标记”,再引入被,再引入被研究的系统,观察标记对象在该系统
6、内的运动和转研究的系统,观察标记对象在该系统内的运动和转化规律。化规律。第14页,讲稿共60张,创作于星期日151 同位素示踪的定义如何标记原子?如何标记原子?要观察到原子,人需缩要观察到原子,人需缩小几十亿倍。小几十亿倍。第15页,讲稿共60张,创作于星期日161 同位素示踪的定义u放射性同位素及探测技术的出现,使幻想放射性同位素及探测技术的出现,使幻想成为现实。成为现实。u科学研究中,通常使用科学研究中,通常使用核素核素作为作为标记物标记物,所,所以示踪也称以示踪也称核素示踪核素示踪,其中采用,其中采用放射性核素标放射性核素标记记时,称为时,称为放射性示踪放射性示踪(或同位素示踪或同位素示
7、踪)。第16页,讲稿共60张,创作于星期日17u将可探测的将可探测的放射性核素放射性核素添入化学、生物添入化学、生物或物理系统中,标记研究材料,以便或物理系统中,标记研究材料,以便追踪追踪发生的过程发生的过程、运行状况运行状况或或研究物质结构研究物质结构等的科学手段。等的科学手段。第17页,讲稿共60张,创作于星期日18u在被研究的样品中加在被研究的样品中加“示踪剂示踪剂”(放射性同放射性同位素和标记化合物位素和标记化合物),然后通过测定示踪剂,然后通过测定示踪剂的的位置位置和和数量数量,追踪探测样品内部示踪原子,追踪探测样品内部示踪原子放射性水平放射性水平的变化及其活动情况来显示被研的变化及
8、其活动情况来显示被研究样品的究样品的运动运动和和变化规律变化规律,它能使我们在极,它能使我们在极复杂和隐蔽的化学和物理过程中来研究运动。复杂和隐蔽的化学和物理过程中来研究运动。第18页,讲稿共60张,创作于星期日192 同位素示踪的原理 同同位位素素(及及其其化化合合物物)与与普普通通元元素素(及及其其化化合合物物)之之间间的的化化学学性性质质和和生生物物学学性性质质是是相相同同的的,只只是是核核物物理性质不同理性质不同。因因此此,用用同同位位素素作作为为一一种种标标记记,制制成成含含有有同同位位素素的的标标记记化化合合物物(如如标标记记食食物物,药药物物和和代代谢谢物物质质等等)代代替替相相
9、应应的的非非标标记记化化合合物物。通通过过核核仪仪器器探探测测放放射射性性同同位位素素不不断断地地放放出出特特征征射射线线,就就可可以以随随时时追追踪踪它它在在体体内内或或体外的位置、数量及其转变等。体外的位置、数量及其转变等。第19页,讲稿共60张,创作于星期日20u稳稳定定性性同同位位素素虽虽然然不不释释放放射射线线,但但可可以以利利用用它它与与普普通通相相应应同同位位素素的的质质量量之之差差,通通过过质质谱谱仪仪,气气相相层层析析仪仪,核磁共振等核磁共振等质量分析仪器质量分析仪器来测定。来测定。u这些方法这些方法不不像测量放射性的方法那样像测量放射性的方法那样灵敏灵敏。第20页,讲稿共6
10、0张,创作于星期日213 同位素示踪的发展史“tracer”的概念是的概念是G.de Hevesy(赫维西赫维西)在在1923年提出年提出的。的。1911年,年,Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间,因怀在英国卢瑟福实验室工作期间,因怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是,他疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是,他在剩菜中放上微量的在剩菜中放上微量的放射性钍放射性钍(Th),然后在下一次的菜然后在下一次的菜中检验是否有放射性,结果他每次都能准确地判断出他所吃中检验是否有放射性,结果他每次都能准确地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。的菜是剩菜还是新菜。第21页,讲稿共60张,创作于星
11、期日221923年,年,Hevesy在丹麦玻尔实验在丹麦玻尔实验室工作期间,将豆科植物浸泡在含室工作期间,将豆科植物浸泡在含有有天然放射性核素天然放射性核素210Pb(RaD)和和212Pb(ThB)的铅盐溶液中,研究的铅盐溶液中,研究植物吸收铅的机制植物吸收铅的机制(分布和转移分布和转移)。结果发现:铅全部被吸附在根部。结果发现:铅全部被吸附在根部。第22页,讲稿共60张,创作于星期日231934年年,Curie夫夫妇妇发发现现人人工工放放射射现现象象,获获得得具具生生物意义的物意义的32P、45Ca等。等。32P示示踪踪:1935年年,将将32P注注入入大大白白鼠鼠中中,证证明明骨骨骼骼中
12、中的的矿矿物物质质成成分分会会再再补补充充。1936年年,Lawrence&JH Lawrence兄兄弟弟将将人人工工放放射射性性同同位位素素P-32注注射射入入人人体进行白血病的治疗。体进行白血病的治疗。第23页,讲稿共60张,创作于星期日241940年年,Ruben等等用用18O示示踪踪发发现现光光合合作作用用O2来来自自于于水的光解。水的光解。14C示示踪踪:1949年年,Calvin用用14C揭揭示示了了光光合合作作用用,表表明植物根部也能够发生光合作用。明植物根部也能够发生光合作用。第24页,讲稿共60张,创作于星期日251952年年,Hershey和和Chase使使用用35S和和3
13、2P双双标标记记噬噬菌菌体体感感染染实实验验证证明明DNA是是遗遗传传信信息息的的载载体体,在在50年年代代还还利利用用14C确确定定了了光光合合作作用用最最初初产产物物是是PGA,并并提提出出了了卡尔文循环卡尔文循环。60年年代代,使使用用14C、13C、18O等等,发发现现了了植植物物光光呼呼吸吸作用作用。1977年年,Sanger等等采采用用放放射射性性标标记记技技术术和和ARG技技术术,成功地进行了成功地进行了DNA序列测定。序列测定。第25页,讲稿共60张,创作于星期日264 放射性示踪法的特点灵敏度高灵敏度高F目前,化学分析只能达到目前,化学分析只能达到1010-9-9g(g(很难
14、达到很难达到1010-1212g)g)F可探测可探测11nCi,nCi,或或1010-14-14 1010-18-18g g,从,从10101515个非放个非放射性原子中查出一个放射性原子射性原子中查出一个放射性原子F比重量分析天平敏感比重量分析天平敏感10107 7-10-108 8倍倍测量简便、易分辨测量简便、易分辨F不受非放杂质干扰,不受非放杂质干扰,活体研究,体外测量活体研究,体外测量第26页,讲稿共60张,创作于星期日27提供原子、分子水平的研究手段提供原子、分子水平的研究手段F微观作用机理、微观作用机理、动态变化过程动态变化过程合乎生理条件合乎生理条件F不扰乱体内生理过程的平衡状态
15、不扰乱体内生理过程的平衡状态定位、定量准确定位、定量准确F核显像技术,组织器官、细胞、亚细胞水平定核显像技术,组织器官、细胞、亚细胞水平定量定位量定位第27页,讲稿共60张,创作于星期日285 同位素示踪技术的关键选好示踪剂选好示踪剂(TRACER)TRACER)l一种一种带有特殊标记带有特殊标记的物质,当它加入到被研究对象中后,的物质,当它加入到被研究对象中后,人们可根据人们可根据其其运动和变化来洞悉原来不易或不能辨认的被运动和变化来洞悉原来不易或不能辨认的被研究对象的运动和变化规律。研究对象的运动和变化规律。l同位素同位素化学性质相同化学性质相同,可正确反映研究对象在物理、化学,可正确反映
16、研究对象在物理、化学和生物过程中的性质和行为。和生物过程中的性质和行为。l核素的放射特性核素的放射特性不改变不改变物质的物质的物理物理和和化学性质化学性质。选好显象剂选好显象剂(IMAGING AGENTIMAGING AGENT)或核素测量技术或核素测量技术第28页,讲稿共60张,创作于星期日295.1 放射性示踪剂的选择放射性示踪剂的选择u放射性核素:天然放射性核素:天然5858种,人工约种,人工约13001300种。种。u大多数放射性核素大多数放射性核素不能用作放射性示踪剂。不能用作放射性示踪剂。原因:原因:制备困难制备困难、半衰期不合适半衰期不合适、放射性不足放射性不足。第29页,讲稿
17、共60张,创作于星期日305.1 放射性示踪剂的选择放射性示踪剂的选择u放射性示踪剂的放射性示踪剂的选择依据选择依据:放射性放射性半衰期半衰期辐射类型和能量辐射类型和能量放射性比活度放射性比活度放射性核素的纯度放射性核素的纯度放射性核素的毒性放射性核素的毒性示踪剂的生物半衰期示踪剂的生物半衰期第30页,讲稿共60张,创作于星期日31一、放射性一、放射性半衰期半衰期 一般要选择最适宜的一般要选择最适宜的半衰期半衰期的放射性同位素,的放射性同位素,使使足够长足够长,从而使衰变校正有意义或干脆不必作衰,从而使衰变校正有意义或干脆不必作衰变校正,同时变校正,同时又要足够短又要足够短,能较安全地进行示踪
18、实,能较安全地进行示踪实验,并使得放射性废物容易处理。验,并使得放射性废物容易处理。第31页,讲稿共60张,创作于星期日32在实际工作中,使用的放射性同位素的在实际工作中,使用的放射性同位素的半衰期半衰期应该与应该与实验需实验需要持续的时间要持续的时间t相适应,如对于某个实验:相适应,如对于某个实验:u当当t0.04时,应选放射性同位素的衰变校正为时,应选放射性同位素的衰变校正为3.5;u当当t0.10时,应选放射性同位素的衰变校正为时,应选放射性同位素的衰变校正为6.6;u当当t0.15时,应选用其衰变校正为时,应选用其衰变校正为10。第32页,讲稿共60张,创作于星期日33 体体外外示示踪
19、踪一一般般选选用用半半衰衰期期较较长长而而射射线线强强度度适适中中,既既利利于于探测,又易于防护和保存的放射性示踪剂。探测,又易于防护和保存的放射性示踪剂。体体内内示示踪踪时时,若若实实验验周周期期短短,应应选选用用半半衰衰期期短短,且且能能放放出出一一定定强强度度射射线线放放射射性性同同位位素素,若若实实验验周周期期长长,如如需需要要将将动动物物活活杀杀后后对对组组织织脏脏器器分分别别测测定定的的,则则应应选选用用半半衰衰期较长放射性同位素。期较长放射性同位素。第33页,讲稿共60张,创作于星期日34此外,根据实验目的来选用定位的或不定位的标记示踪此外,根据实验目的来选用定位的或不定位的标记
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