放射性标记物的自分解

放射性标记物在贮存过程中，即使没有外来因素，其原有的化学性状也会逐步发生变化，如丢失标记原子，化学结构改变等，从而一方面使原标记物的量逐步减少，比放射性逐步改变，另一方面使放射性或非放射性杂质逐步增加，严重影响使用。这种现象总称放射性标记物的自
分解。引起自分解的原因很多，不同情况下各种原因所占的比重也不同，但其中最主要的一些原因都和标记原子的衰变及其释出的射线有关。了解标记物自分解的原因和规律，对延长标记物的适用期和正确使用标记物都有重要意义。自分解按其原因分为初级 （内部）自分解、初级（外部）自分解、次级自分解及化学自分解四类。其中初级（外部）自分解及次级自分解都是标记物释出的射线引起的辐照效应，合称辐射自分解。
初级（内部）自分解 标记物上的放射性原子衰变后，该分子上的原子组成发生变化，有时还发生键断裂等，产物不再是原来的化合物，这种由衰变引起的必然后果称初级（内部）自分解。它的进程不受温度、压力、化学状态等影响。对短半衰期核素标记物来说，它是自分解的主要方式。衰变对标记物比放射性的影响视原始标记物中标记分子与非标记分子的比例而不同。若原标记物中不含非标记分子，衰变后比放射性不变；若原标记物中有非标记分子，则原来的比放射性越低，衰变后比放射性的下降越明显。衰变形成的产物一般是非放射性的，但分子内双标记物的衰变产物却是放射性杂质。例如¹⁴CH₂-¹⁴CH₂形成¹⁴CH₃NH₂；又如¹⁴C多标记DNA及¹²⁵I多标记蛋白质，其中一个标记原子衰变可引起局部键断裂，形成较小的标记多核苷酸链或多肽链。
辐射自分解 包括初级（外部）自分解和次级自分解。前者是一个分子上标记原子衰变发出的射线直接作用在邻近分子引起的。标记物分子越密集，射线穿透性越小，这种自分解发生的几率越高。如氚的低能β-线平均能量为5.5keV，而C—C单键的键能为4eV.故每一次衰变能破坏若干分子。
次级自分解是标记分子衰变释出的射线与物质相互作用，先形成活泼的自由基(Free radicals)、离子基团(Ionradicals)、激发分子(Excited molecules)等，由它们“进攻”标记分子而造成破坏。据估计，穿透性弱而电离作用强的射线，每一射线最多可形成数百个上述活泼基团或分子。故次级自分解常是放射性标记物自分解的主要原因。
辐射自分解形成的产物常是放射性的，品种比较复杂，大多数标记物的辐射自分解产物不止一种，而且其化学结构尚未阐明。
辐射自分解的速度 辐射自分解的速度受多种因素影响，可用下式表示：

式中d为最初每天分解的%(上式适用于d<10%),f为标记物所在体系吸收射线能量的系数，S为标记物最初的比放射性(mCi/m mole),Ē为射线的平均能量(eV)。G(-M)的含义是： 化合物每吸收100eV射线能量，有几个分子被破坏。它除和化合物本身的化学结构有关外，还与温度、标记物的物理状态、射线性质、样品体积(影响射线吸收%)、溶剂性质等多种因素有关。
影响辐射自分解速度的因素主要有：
❶射线的性质。射线的射程越短，局部电离作用越强，辐射自分解越严重(例如³H>¹⁴C>³²P);
❷标记物的分子越密集，辐射自分解越严重。也就是比放射性越高，或溶液中放射性浓度越高，辐射自分解越严重；
❸以溶液形式贮存的标记物，杂质的存在可加速辐射自分解。一些标记物常在开始时破坏缓慢，以后逐渐加快，提示辐射自分解的产物可加速随后的破坏。G(-M)值>10的标记物，其自分解以连锁反应的方式进行；
❹在容易产生自由基团的溶剂（如水）中，及有氧存在时，辐射自分解较快；有抗自由基团形成的保护剂(如乙醇、半胱胺等)时，或在不易产生自由基团的溶剂（如苯）中，辐射自分解较慢；
❺温度越低，自由基与标记物的相互作用越小，破坏也慢。但如果低温使溶剂“冰冻”，且冷冻速度不够快，则可造成标记分子局部密集，使辐射自分解加速。-140℃或-196℃快速冷冻可避免局部密集，减少辐射自分解。
化学自分解 高比放射性的标记物在溶液中化学量极少，属超稀溶液，因而对酸、碱、金属离子及溶剂中的氧等非常敏感，容易发生酸、碱催化的水解、氧化及歧化等反应，形成的杂质可带放射性。氚标记物在水或醇等溶液中还可发生一种缓慢的氚-氢交换，即表面看来不是活泼氢的部位(如C—H键)，其氚原子可与溶剂分子上的氢发生交换。例如第八位氚标记的嘌呤类化合物在2℃水溶液中贮存一年，可有10～20%的氚出现在水分子上。高温可加速这种交换。
自分解的探测 对已有一定自分解的标记物，必须测定其放射化学纯度，需要时加以纯化。通常采用的方法有以下几种：
(1) 放射层析法和放射电泳法(参见“放射层析法和放射电泳法”条)。
(2) 核素反稀释法(参见“核素稀释法”条)。
(3) 核磁共振法。可用于氚标记物，从其共振谱上找出原标记物及自分解产物，有时并可对自分解产物的结构作出判断。
(4) 其他。有辐射聚合反应时，可测定非聚合的可溶性物质或形成的气相产物的总放射性，以确定非挥发性残留物的量。有氚-氢交换反应时，可测定溶剂蒸馏物的放射性。
标记物的纯化最常用层析法，挥发性物质可用蒸馏法，化学量较大的标记物也可用重结晶等手段，这些都和标记物制备时的纯化基本相同。