核素示踪方法

示踪实验是先制备一个核素标记物，然后在一定的系统(整体、离体细胞、无细胞系统等)中追踪它的去向，最后通过“标记”出现的部位及数量，有时并需通过数学分析，以回答所需解决的问题。医学上经常遇到许多实践与理论上的问题，需要进行这种实验。
示踪实验中“标记”的作用 在示踪实验中，“标记”的作用是很明显的。
❶生物体系的组成极为复杂，要在许多成分的混合物中找出某一物质加以定量常需进行繁重的分离提纯工作，然后才能用一般理化方法加以鉴定及定量，如果事先对该物质加以“标记”，则分离纯化常可简化，测定的准确性及灵敏度也明显提高；
❷如果研究对象是生理性物质，则生物体系中不仅有相同的物质，而且可有结构类似的物质，可以互相转化，且正常时处于动态平衡。如果不加“标记”，则一旦进入复杂的生物体系，就将失去踪迹，只有事先加上“标记”，才能追踪其去向，了解其在生物体系中的变化规律。给物质加“标记”的方法有多种，如加接特殊化学基团（化学标记）、加接荧光物质（荧光标记）、加接酶分子（酶标记）。这些方法各有特殊用途，但共同的缺点是对原来的分子造成的结构变化较大，只能在某些方面保持原有特性，故其应用范围受限制。核素标记物则完全不改变或仅稍许改变原分子的结构，其化学及生物学行为在各方面都基本保持原分子的特性，最多只是有时表现出反应速度上的差别(见“同位素效应”条);
❸用核素标记物作示踪实验，所需化学量很少，常可不改变生物体系原来的动态平衡，所得结果更接近真实情况。此外，由于核射线的物理特性，可在体外作整体内放射性的测定，即进行体外显象或功能测定。还可通过放射自显影作各种水平的精确定位，把动态性的示踪工作与形态学观察密切结合起来。
示踪实验核素标记物的选择 示踪实验所用的核素标记物应根据实验目的进行选择。如果目的是观察完整细胞或整个分子的去向，可以用非定位标记的化合物，如果要观察分子上某一基团或原子的去向，则需选用严格定位的标记化合物，有时还需用“双标记”技术。不论那种标记，下列原则都必须遵循：
❶实验者必须了解标记物的标记部位；
❷标记物的放射化学纯度应足够高，以防因放射性杂质而作出错误结论；
❸标记原子在标记物中应有牢固的结合，进入生物体系后不能因非特异反应（如交换）而脱落；
❹比放射性应足够高，但又应以不引起严重的辐射效应为限度；
❺任何核素示踪实验，用任何探测手段，测得的是标记原子，而不是整个标记物。因此，除非已知某标记物在所观察的生物体系中不会发生任何结构变化，否则都应采用一定手段将原化合物与它的转化产物加以区别，才能根据标记原子的测定结果作出正确的结论。
核素示踪方法的用途 核素示踪方法的用途极广，其主要用途如下：
(1)用于药物及毒物吸收分布排泄的研究： 若已知标记物的比放射性（或丰度），可根据样品中的放射性推算药物或毒物的化学量。

一种血浆代用品(#403)在大鼠
体内的生物半衰期
（标记物一次静脉注射）

放射性含量的变化求出药物或毒物的半衰期。
对生理性物质，示踪方法除用于研究吸收分布排泄外，对探讨物质的动态平衡特别有用。对一些表面看来静止不动的物质(如骨和牙中的钙和磷、脂肪组织中的脂类、动脉粥样硬化斑块中的胆固醇等)，可以用示踪方法观察它们的更新情况；对生物膜两侧的某些物质，用示踪方法可以探讨它们的转移速度及转移的机制；此外，还可观察各种物质在不同组织中的浓聚和释放。
用示踪动力学的方法可进一步探讨药物及生理物质在体内的动态过程，包括它们的代谢库、更新速度、清除率及不同代谢库间的交换等，对了解它们在体内的运动规律有很重要的意义(见“示踪动力学”条)。
(2)用于生物化学和分子生物学的研究： 分子水平的示踪实验应用更广。整体应用标记物后从不同组织中及体液中追踪标记原子出现在那些分子中，可以了解各种化合物合成和分解代谢的部位以及代谢产物的品种； 用离体细胞及无细胞体系在体外作示踪实验则可进一步阐明代谢步骤的细节，生化反应的机制，以及生物大分子的代谢规律及结构与功能的关系等。可以说，如果没有核素示踪技术，生物化学和分子生物学就不可能达到目前这样的水平。
(3)用于临床核医学： 临床核医学中的重要诊断技术大多是示踪技术的应用和发展。体外脏器显象，是用探测器在体外追踪标记物在脏器中的分布，以判断有无异常病灶的存在； 而核素功能测定则是用探测器在体外追踪某一标记物在某一脏器中的动态过程，以此反映该脏器的功能状态。
广义的示踪工作还包括各种体外放射分析。体外放射分析的具体方法很多，本质上都是通过追踪某一标记物在处理过程中的去向，最后测定放射性以定出被测物的量(见“放射分析”条)。