ایزوتوپ های ردیاب
هیدروژن
تریتیوم بوسیله پرتوافکنی نوترونی عنصر 6Li
6Li + n → 4He + 3H
تو لید می شود. تریتیوم نیم عمر 4500+-8 روز دارد(تقریبا 12.32 سال)، و با تابش بتا واپاشیده می شود. الکترون های تولید شده انرژی متوسط 5.7keV دارند. چون الکترون های تابش شده نسبتا انرژی کمی دارند، بازده آشکارسازی بوسیله شمارشگر سوسوزن نسبتا کم است. هر چند ام های هیدروژن در همه ترکیبات آلی تولید می شوند، از این رو تریتیوم بسیار به عنوان ردیاب در مطالعات زیست شیمی استفاده شده است.
کربن
11C بوسیلع تابش پوزیترون با نیم عمر 20 دقیقه واپاشیده می شود. 11C یکی از ایزوتوپ هایی است که اغلب در پرتونگاری مقطعی تابش پوزیترون(PET) استفاده می شود.
14C بوسیله واپاشی بتا واپاشیده می شود، با نیم عمر 5730 سال. این بطور پیوسته در اتمسفر بالای زمین تولید می شود پس برای ردیابی در محیط از آن استفاده می شود.
هرچند از اتفاقی که به صورت طبیعی در 14C می افتد برای مطالعات ردیاب عملی نیست. در عوض این توسط پرتوافکنی نوترونی ایزوتوپ 13C ساخته شده، که به صورت طبیعی در کربن در حدود 1.1% اتفاق می افتد. 14C به طور وسیعی برای ردیابی پیشرفت مولکول های آلی از میان خط سیر متابولیزم استفاده شده است.
نیتروژن
13N توسط تابش پوزیترون با نیم عمر 9.97 دقیقه واپاشی می کند. این بوسیله واکنش هسته ای زیر تولید می شود
1H + 16O → 13N + 4He
13N در پرتونگاری مقطعی تابش پوزیترون(PET scan) استفاده شده است.
اکسیژن
15O توسط تابش پوزیترون با نیم عمر 122 ثانیه واپاشی می کند. این نیز در پرتونگاری مقطعی تابش پوزیترون(PET scan) استفاده شده است.
فلور
18F با تابش پوزیترون با نیم عمر 109 دقیقه واپاشیده می شود. با بمباران پروتونی 18O در یک سیکلوترون یا شتاب دهنده خطی تولید می شود. این یکی از ایزوتوپ های مهم در صنعت رادیو داروسازی است. برای برچسب دار کردن fluorodeoxyglucose(FDG) برای کاربرد در PET اسکن ها استفاده شده است.
فسفر
32P توسط بمباران نوترونی 32S تولید می شود.
32S + n → 32P + p
با واپاشی بتا با نیم عمر 14.29 روز واپاشیده می شود. معمولا برای مطالعه فسفوریلاسیون پروتئین توسط کینازها در زیست شیمی استفاده شده است.
33P بوسیله بمباران نوترونی 31P به نسبت کم ساخته می شود. این هم چنین یه تابنده بتا است، با نیم عمر 25.4 روز. اگرچه از 32P خیلی گران تر، الکترون های تابش شده انرژی کمتری دارند، وضوح بهتری دارند، برای مثال در ترتیب دهی DNA.
هر دو ایزوتوپ ها برای برچسب گذاری نوکلئوتید ها و دیگر انواعی که حاوی یک گروه فسفات باشند،مفید هستند.
گوگرد
35S بوسیله بمباران نوترونی 35Cl تولید می شود
35Cl + n → 35S + p
بوسیله واپاشی بتا با نیم عمر 87.51 روز واپاشیده می شود. برای برچسب گذاری آمینواسیدهای متیونین و سیستئین حاوی گوگرد استفاده شده است.وقتی یک اتم گوگرد بوسیله یک اتم اکسیژن در گروه فسفات روی یک نوکلئوتید جایگزین می شود، یک thiophosphate ( PS4-xOx3- ) تولید شده است، پس 35S برای ردیابی یک گروه فسفات می تواند استفاده شود.
تکنتیوم
99mTc یک رادیوایزوتوپ همه کاره است. به آسانی در یک ژنراتور تکنتیوم 99-m، بوسیله واپاشی 99Mo تولید می شود.
99Mo → 99mTc + e− + νe
ایزوتوپ مولیبدنوم نیم عمر تقریبا 66 ساعتی دارد(2.75 روز)، پس ژنراتور عمر مفید حدود 2 هفته دارد. بیشتر ژنراتورهای تجاری 99mTc از ستون رنگ نگاری استفاده می کنند، به طوری که 99Mo در تشکیل مولیبدات، MoO42 به اسید آلومینا (Al2O3 ) جذب می شود. وقتی 99Mo واپاشیده می شود پرتکنتات TcO4 را تشکیل می دهد، که بخاطر تک بارش به آلومینا کمتر مقید است.
گذاشتن محلول نمک معمولی در بین ستون ثابت 99Mo ، محلول 99mTc را می شوید، در محلول نمک حاوی 99mTc مثل نمک سدیم محلول از پرتکنتات. را نتیجه می دهد.
پرتکنتات با عامل کاهشی مثل Sn2+ و رباط رفتار کرده است. پیوندهای متفاوت پیچیدگی های هماهنگی راتشکیل می دهند که افزایش تکنتیوم وابستگی برای مکان های خاصی در بدن انسان را به دنبال دارد.
99mTc با تابش گاما واپاشی می کند، با نیم عمر 6.01 ساعت. این نیم عمر کوتاه تضمین می کند که غلظت رادیوایزوتوپ ها در بدن به طور موثری در طی چند روز به صفر می رسد.
ید
123I بوسیله پرتوافکنی پروتونی 124Xe تولید می شود. ایزوتوپ سزیم تولید شده ناپایدار بوده و به 123I واپاشیده می شود. ایزوتوپ معمولا به عنوان مثال ید و یودیت هیپو (IO-) در محلول هیدروکسید سدیم رقیق تولید کرده است، با خلوص ایزوتوپی بالا.
123I هم چنین در آزمایشگاه ملی Oak Ridge بوسیله بمباران نوترونی 123Te تولید شده است.
123I توسط گیراندازی الکترون با نیم عمر 13.22 ساعت واپاشیده می شود. پرتو گاما 159keV تابش شده در پرتونگاری مقطعی رایانه ای تابش تک فوتون (SPECT) استفاده شده است. پرتو گاما 127keV نیز تابش می شود. 125I بسیار در اردیو ایمنی شناختی استفاده شده است بخاطر نیم عمر نسبتا بالا و توانایی برای آشکارسازی با شمارشگر های گامای حساس.
129I در محیط به عنوان نتیجه ای از آزمایش سلاح های هسته ای در جو وجود دارد. هم چنین درحوادث فجیع چرنوبیل و فوکوشیما تولید شده بود. 129I با نیم عمر 15.7 میلیون سال واپاشی می کند، با تابش گاما و بتای کم انرژی. این به عنوان یک ردیاب استفاده نشده، اگرچه وجودش در اندامگان زنده، شامل انسان، می تواند با اندازه گیری پرتو گاما مشخص شود.
ایزوتوپ های دیگر
ایزوتوپ های بسیار دیگری در مطالعات رادیو داروسازی استفاده شده است. گسترده ترین آنها که استفاده شده 67Ga برای اسکن های گالیوم است. 67Ga بخاطر این استفاده شده است که شبیه 99mTc، پرتو گاما دهنده و پیوندهای مختلفی می توانند به یون Ga3+ بچسبد، تشکیل یک هماهنگی پیچیده می دهد که وابستگی انتخابی برای مکان های خاصی در بدن انسان دارد.
مترجم و گردآورنده: مجید میرزایی http://reactorphysics.blogfa.com/
ردیاب های رادیواکتیو و ایزوتوپ های ردیاب
-
armin57ghazal
نام: آرمین
محل اقامت: تهران
عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۱/۶ - ۱۹:۲۷
پست: 484-
سپاس: 579
- جنسیت:
تماس:
-
armin57ghazal
نام: آرمین
محل اقامت: تهران
عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۱/۶ - ۱۹:۲۷
پست: 484-
سپاس: 579
- جنسیت:
تماس:
ردیاب های رادیواکتیو
ردیاب های رادیواکتیو
یک ردیاب رادیواکتیو، یا برچسب رادیواکتیو، یک ترکیب شیمیایی است به صورتی که یک یا دو اتم توسط یک رادیوایزوتوپ جایگزین شده اند، پس با چشم پوشی از واپاشی رادیواکتیوش می تواند برای کشف سازوکار واکنش های شیمیایی توسط ردیابی مسیری که رادیوایزوتوپ از واکنش دهنده ها تا فراورده ها دنبال می کند، استفاده شود.
رادیوایزوتوپ های هیدروژن، کربن، فسفر، گوگرد، و ید برای ردیابی مسیر واکنش های زیست شیمیایی استفاده شده اند. یک ردیاب رادیواکتیو هم چنین می تواند برای دنبال کردن یک توزیعی از یک ماده با یک سیستم طبیعی از قبیل یک سلول یا بافت، استفاده شود. ردیاب های رادیواکتیو هم چنین برای تعیین محل شکستگی هایی که توسط شکست هیدرولیکی در تولید گاز طبیعی ایجاد شده است، استفاده شده اند. ردیاب های رادیواکتیو اساس سیسنم های تصویر برداری گوناگونی را تشکیل می دهند، مثل اسکن های PET، اسکن های SPECT و اسکن های تکنتیوم.
روش شناسی
ایزوتوپ های یک عنصر شیمیایی فقط در عدد جرمی فرق دارند. برای مثال، ایزوتوپ های هیدروژن را می توان به صورت ، و ،با عدد جرمی که در بالا سمت چپ است، نوشت. وقتی هسته اتمی یک ایزوتوپ ناپایدار است، ترکیبات حاوی این ایزوتوپ رادیواکتیو هستند. تریتیوم مثالی از ایزتوپ رادیواکتیو است.
اصل مخفی استفاده از ردیاب رادیواکتیو این است که یک اتم در ترکیب شیمیایی توسط اتم دیگر، با همان ترکیب شیمیایی، جایگزین می شود. بهر حال اتم جایگزین، یک ایزوتوپ رادیواکتیو است. این فرایند اغلب برچسب گذاری رادیواکتیو نامیده می شود. قدرت تکنیک به علت این حقیقت است که واپاشی رادیواکتیو بیشتر از واکنش های شیمیایی انرژی ده است. بنابراین، ایزوتوپ رادیواکتیو در غلظت های کم می تواند حضور داشته باشد و حضورش توسط آشکارساز های تابشی حساس مثل شمارشگر گایگر و شمارشگر سوسوزن آشکار شود. گئورگ دو هوسی در سال 1943 جایزه نوبل شیمی را " برای کارش روی استفاده رادیوایزوتوپ ها به عنوان ردیاب ها در مطالعه فرایندهای شیمیایی" برد.
دو راه اصلی که ردیاب های رادیواکتیو استفاده شده اند وجود دارد:
وقتی یک ترکیب شیمیایی برچسب خورده واکنش شیمیایی انجام می دهد یک یا بیشتر محصولات حاوی برچسب رادیواکتیو خواهد بود. تحلیل چیستی اتفاقی که برای ایزوتوپ رادیواکتیو می افتد اطلاعات مفصلی درباره مکانیزم واکنش شیمیایی تهیه می کند.
یک ترکیب رادیواکتیو برای یک اندامگان(ارگانیسم) مطرح شد و رادیوایزوتوپ روشی برای ساخت یک تصویر نمایشی ارائه می دهد به طوری که ترکیب و محصولات واکنش حول اندامگان توزیع شده باشند.
تولید
رادیوایزوتوپ هایی که معمولا استفاده می شوند نیم عمر کمی دارند و به همین خاطر اتفاقی نمی افتد. آنها توسط واکنش های هسته ای تولید می شوند. یکی از فرایندهای مهم جذب نوترون توسط یک هسته اتمی است، طوری که عدد جرمی عنصر به ازای هر نوترون جذبی 1 عدد افزایش می یابد. برای مثال
13C + n → 14C
در این مورد عدد جرمی زیاد می شود، اما عنصر تغییری نمی کند. در موارد دیگر هسته تولیدی ناپایدار بوده و واپاشی می کند، نوعا پروتون، الکترون( ذره بتا) یا ذره آلفا تابش می کند. وقتی یک هسته یک پروتون از دست می دهد عدد جرمی آن یکی کم می شود. برای مثال
32S + n → 32P + p
پرتوافکنی نوترون در راکتور هسته ای انجام شده، پس مطالعه ردیاب ها نزدیک به خود راکتور انجام شده است. روش اصلی دیگر استفاده شده برای ترکیب رادیوایزتوپ ها بمباران کردن پروتون است. پروتون تا انرژی های بالا در سیکلوترون یا شتاب دهنده خطی شتاب داده می شود.
مترجم: مجید میرزایی
یک ردیاب رادیواکتیو، یا برچسب رادیواکتیو، یک ترکیب شیمیایی است به صورتی که یک یا دو اتم توسط یک رادیوایزوتوپ جایگزین شده اند، پس با چشم پوشی از واپاشی رادیواکتیوش می تواند برای کشف سازوکار واکنش های شیمیایی توسط ردیابی مسیری که رادیوایزوتوپ از واکنش دهنده ها تا فراورده ها دنبال می کند، استفاده شود.
رادیوایزوتوپ های هیدروژن، کربن، فسفر، گوگرد، و ید برای ردیابی مسیر واکنش های زیست شیمیایی استفاده شده اند. یک ردیاب رادیواکتیو هم چنین می تواند برای دنبال کردن یک توزیعی از یک ماده با یک سیستم طبیعی از قبیل یک سلول یا بافت، استفاده شود. ردیاب های رادیواکتیو هم چنین برای تعیین محل شکستگی هایی که توسط شکست هیدرولیکی در تولید گاز طبیعی ایجاد شده است، استفاده شده اند. ردیاب های رادیواکتیو اساس سیسنم های تصویر برداری گوناگونی را تشکیل می دهند، مثل اسکن های PET، اسکن های SPECT و اسکن های تکنتیوم.
روش شناسی
ایزوتوپ های یک عنصر شیمیایی فقط در عدد جرمی فرق دارند. برای مثال، ایزوتوپ های هیدروژن را می توان به صورت ، و ،با عدد جرمی که در بالا سمت چپ است، نوشت. وقتی هسته اتمی یک ایزوتوپ ناپایدار است، ترکیبات حاوی این ایزوتوپ رادیواکتیو هستند. تریتیوم مثالی از ایزتوپ رادیواکتیو است.
اصل مخفی استفاده از ردیاب رادیواکتیو این است که یک اتم در ترکیب شیمیایی توسط اتم دیگر، با همان ترکیب شیمیایی، جایگزین می شود. بهر حال اتم جایگزین، یک ایزوتوپ رادیواکتیو است. این فرایند اغلب برچسب گذاری رادیواکتیو نامیده می شود. قدرت تکنیک به علت این حقیقت است که واپاشی رادیواکتیو بیشتر از واکنش های شیمیایی انرژی ده است. بنابراین، ایزوتوپ رادیواکتیو در غلظت های کم می تواند حضور داشته باشد و حضورش توسط آشکارساز های تابشی حساس مثل شمارشگر گایگر و شمارشگر سوسوزن آشکار شود. گئورگ دو هوسی در سال 1943 جایزه نوبل شیمی را " برای کارش روی استفاده رادیوایزوتوپ ها به عنوان ردیاب ها در مطالعه فرایندهای شیمیایی" برد.
دو راه اصلی که ردیاب های رادیواکتیو استفاده شده اند وجود دارد:
وقتی یک ترکیب شیمیایی برچسب خورده واکنش شیمیایی انجام می دهد یک یا بیشتر محصولات حاوی برچسب رادیواکتیو خواهد بود. تحلیل چیستی اتفاقی که برای ایزوتوپ رادیواکتیو می افتد اطلاعات مفصلی درباره مکانیزم واکنش شیمیایی تهیه می کند.
یک ترکیب رادیواکتیو برای یک اندامگان(ارگانیسم) مطرح شد و رادیوایزوتوپ روشی برای ساخت یک تصویر نمایشی ارائه می دهد به طوری که ترکیب و محصولات واکنش حول اندامگان توزیع شده باشند.
تولید
رادیوایزوتوپ هایی که معمولا استفاده می شوند نیم عمر کمی دارند و به همین خاطر اتفاقی نمی افتد. آنها توسط واکنش های هسته ای تولید می شوند. یکی از فرایندهای مهم جذب نوترون توسط یک هسته اتمی است، طوری که عدد جرمی عنصر به ازای هر نوترون جذبی 1 عدد افزایش می یابد. برای مثال
13C + n → 14C
در این مورد عدد جرمی زیاد می شود، اما عنصر تغییری نمی کند. در موارد دیگر هسته تولیدی ناپایدار بوده و واپاشی می کند، نوعا پروتون، الکترون( ذره بتا) یا ذره آلفا تابش می کند. وقتی یک هسته یک پروتون از دست می دهد عدد جرمی آن یکی کم می شود. برای مثال
32S + n → 32P + p
پرتوافکنی نوترون در راکتور هسته ای انجام شده، پس مطالعه ردیاب ها نزدیک به خود راکتور انجام شده است. روش اصلی دیگر استفاده شده برای ترکیب رادیوایزتوپ ها بمباران کردن پروتون است. پروتون تا انرژی های بالا در سیکلوترون یا شتاب دهنده خطی شتاب داده می شود.
مترجم: مجید میرزایی