同位素分析法
半衰期 12.3 y 5720 y 8.05 d
125I
+ e → 125Te+ γ
(1)核外电子被俘获进原子核内,外层电子向内层补 充,放射出X射线
(2) 或将能量传给更外层电子使其成为自由电子(俄 歇电子)
(3)电子俘获后,有时原
子核还有较高能量,处于激 发态,放射出γ射线而回复 到基态。 (4)或把能量转给一个核 外电子,使之发射出去,称 为内转换电子。
1kBq=103Bq 1MBq=106Bq 1GBq=109Bq
2
比放射性强度(比活度)
表示单位重量药物中含有的放射性强度(活度)。 以此表示物质中放射性核素的含量.
C = A/m C: 放射性比活度,单位是Bq/g, MBq/g, MBq/mol
A: 核素的放射性强度,单位是Bq
m: 物质的质量,单位是g
(1)溶剂
常为芳香族化合物,如:甲苯(亲脂性放射性 药物),二氧杂环己烷(亲水性放射性药物)
(2)溶质(闪烁体)
高效 荧光 体有 机分 子
闪烁液产生光子的过程:
α,β射线 溶剂分子吸收 溶剂分子吸收hv激发 发 射光子光子→闪烁体吸收hv发出光子→光电倍增管
2 样品制备
使待测样品充分溶解在闪烁体溶液中,使放射能
(一)带电粒子与物质的作用
电离作用
是指α、β等带电粒子使物质 中的原子失去轨道电子而形成 自由电子和正离子的过程。 入射粒子的电荷量越大,电 离作用越强; 所以,α粒子的电离本领比 β粒子大得多; 若脱离出来的电子的能量足 够大,它又可使其他原子电离, 称为次级电离; 在单位路径中形成的离子对 数为电离密度,是反映电离本 领的指标。
4.半衰期
即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初 始值一半所用的时间
如:32P 的半衰期为14.3天,即原来有100万个32P原 子,经过14.3天后,只剩下50万个.
5. 放射性核衰变的类型
α衰变 β-衰变 β+衰变(正电子衰变) 电子俘获衰变 γ衰变
(1) α衰变
不稳定原子核自发地放射出α粒子而变成另 一核素的过程称作α衰变。
电子对生成效应
第三节
1
放射性强度及其度量单位
放射性强度(放射性活度)
放射性强度是指单位时间内发生衰变的原子核 数,单位用贝可(becquered, Bq )表示, 为1秒钟 内发生一次核衰变。 1Bq=1s-1 1Ci=3.7×1010Bq 1Bq=2.7×10-11Ci 1 mCi=37 MBq 1μCi= 37 kBq
放射性同位素具有物质性质差异的可测性
四、同位素分析法的分类
稳定同位素——稳定同位素分析法 放射性同位素——放射性同位素分析法
六、同位素分析的主要应用领域
药代动力学研究中的应用(放射和稳定核素示踪) 制剂体内运行规律研究(靶向,定位释放) 生物样品中微量物质的分析 药物作用机理和药效评价的研究(物质代放谢的研 究,物质转化的研究 ) 药物开发研究中的应用
第二节
一 原子结构
1.原子结构 表示: AX
核物理基本知识
如:131I,
125I,18F
电子排布:2n2 原子质量数: 原子基态与激发态: 原子核的稳定性:
2.同位素、核素、同质异能素
同位素
同位素是指质子数相同而质量数(中子数)不 同的原子。
1H,2H和3H;12C,13C和14C
互为同位素。
核素
入射γ光子与原子的核外电子发
生非弹性碰撞,光子的一部分能 量转移给电子,使它反冲出来, 而光子的运动方向和能量都发生 都发生了变化,成为散射光子;
康普顿电子象光电效应中的情 况一样,按与β粒子相同的方式 消散它的能量,散射光子进一步 通过光电或康普顿过程被吸收。
康普顿效应
电子对效应 ——
γ光子与靶物 质原子的原子核 库仑场作用,光 子转化为正 - 负 电子对。
测量结果表示
计数率—射线每分钟的计数次数(cpm) Bq = cpm /E Bq 放射性强度(每分钟衰变数) cpm 计数率 E 计数效率 计数效率(探测效率): 被探测的放射性物质所放射的总粒子或总光子与 探测系统所记录的脉冲数之比称探测效率E E= 记录到探测系统的脉冲数/射向探测器源发射 总粒子数×100%
尽量转变为光能;排除样品中荧光淬灭物质的干扰 可使用增溶剂等,不溶物可制成乳剂等。 颜色较深者,可采用氧化脱色或氧化成无机物。
第五节 药物研究中常用的放射 性同位素及注意事项
一
药物研究常用放射性同位素
符号
3H 14C 131I 125I 32P
同位 *氢-3(氚) 碳-14 碘-131
二 γ计数法
(一)探测原理 其与物质作用的机制是:光电效应,康谱顿效 应和生成电子对后产生次级电子—引起物质电离 和激发.
γ射线 → 碘化钠(光电效应,康谱顿效应和生成电子 对)→ 次级电子 → 光子(荧光) → 光
电倍增管
三
液体闪烁计数法
1 探测原理
闪烁体溶液:由溶剂和溶质(又称闪烁体)组成。 溶剂——吸收辐射能量和溶解样品的作用 溶质(闪烁体)——从受激溶剂分子得到能量,然 后发出闪光(荧光)
重要性:
在各药物分子中,碳原子均以上两种同位素的比例自然存 在。每一种有机物都是由不同同位素核素(Nulide)组成 的混合分子。如维拉帕米的分子式为C27H38N2O4,分 子量为454,而以各稳定同位素存在的平均分了量为 454.27。在药物分子中,1个天然13C原子的存在,分 子量就为455,因此,应用MS检测药物时,在质荷比 (m/e)为455处会出现同位素族峰,其强度与分子中含该 元素的原子数目及其重同位素的天然丰度密切相关。对某 一有机化合物CWHXNYOZ而言,由重同位素天然存在引 起的M+1(分子量+1)和M+2峰的相对强度可下式计算: (M+1)峰相对强度 (%)=(1.1×W)+(0.015×X)+(0.037×Y)+(0.0 9×Z) (M+2)峰相对强度 (%)=(1.1×W)2×(0.2×Z)/200
α粒子
由2个质子和2个中子组成(氦原子核),带正电 荷。
α粒子(射线)的特性:
电离和激发能力强; 穿透能力较差。
(2) β-衰变
不稳定原子核自发地放射出β-粒子而变成另 一核素的过程称作β-衰变。 如: 由32P到32S的衰变 32P → 32S +β- + v + Q β- 粒子(射线) 是高速运动的负电子流 β- 粒子的特性: 穿透力弱 电离和激发作用较强
激发作用
带电粒子通过物质时,原
子的电子获得能量而使其从 内层轨道跳到外层轨道,这 时原子从稳定状态变成激发 状态,这种作用成为激发作 用; 被激发的原子极不稳定, 很快由激发态退回到稳定的 基态同时放出X射线以释放 多余的能量。 * 电离和激发作用是一些探测器工作的物质基础,是射 线引起物理、化学变化和生物效应的机制之一。
2. 放射性核衰变:
放射性核素的原子核自发地放出射线,并转变成 新的原子核的过程; 衰变规律:原子核衰变时前后的电荷数和质量数 都守恒。 举例 32-15P → 32-16S +β规律:
M ZX → M X → Z M-4
+ He(α) M Z+1Y + β
Z-2Y
3.放射性核素的特点
放射性核素在进行核衰变的时候,可放 射出α射线、 β射线、γ射线和电子俘 获等,但是放射性核素在进行核衰变的 时候并不一定能同时放射出这几种射线; 放出的射线由原子核决定的; 放射性核素具有一定的寿命。
→
99Tc
+
γ
+Q
γ射线:
是中性的光子流
γ射线的特性:
电离能力很小,穿透力最强,射程最大,
1MeV的γ射线在空气中的射程约有1米之远;
γ射线作用于物质可产生光电效应、康普顿
效应和电子对效应,它不会被物质完全吸
收,只会随着物质厚度的增加而逐渐减弱。
三
射线与物质的相互作用
1 2 3 4 5 电离作用 激发作用 散射作用 轫致辐射 吸收作用
散射作用
β射线由于质量 小,行进途中易受介 质原子核静电场的作 用而改变原来的运动 方向,这种现象称为 散射。一般带电粒子 在物质中通过可能经 过多次散射。
轫致辐射
高能量快速运动的β粒子,突然被原子序数高的 物质(如铅)阻止后,急剧降低速度,电子的一部分或 全部动能转化为连续能量的X射线发射出来,这种现象叫 轫致辐射。 它发生的几率与β射线的能量和物质的原子序数成正 比,因此在防护上采用低密度材料,以减少轫致辐射。 β射线能被不太厚的铝层等吸收。
需专用的实验条件; 一定专门训练的技术人员; 实验中需要采取必要的防护措施; 同位素效应问题.
三、同位素法的基本依据
一种元素的同位素具有相同的化学性质 自然界中核素的丰度是一个确定的值
以碳元素为例,稳定同位素有12C和13C两种形式,分别占 总额含量的98.893%和1.107%(共100%)。
吸收作用
带电粒子使物质的原子发生电离和激发的过 程中,射线的能量全部耗尽,射线不再存在称做 吸收作用。
带电粒子在物质中沿运动轨迹所经过的距 离称为射程。 带电粒子的能量损失与粒子的动能和吸收 物质的性质有关,所以射程能比较直观地 反映带电粒子贯穿本领的大小。
(二)光子与物质的相互作用
1 光电效应 2 康普顿效应 3 电子对生成
(3) β+衰变(正电子衰变)
由于核内中子缺乏致使放射出正电子的衰变,称 为正电子衰变或β+衰变。 如; 18 F → 18 O +β+ + v + Q 正电子的特性: 射程只有1~2mm,主要用于医学显像诊断。