Кіріспе
Радиоактивті трасер, радиотрасер немесе радиоактивті таңба – бір немесе бірнеше атомы радионуклидпен (радиоактивті атом) алмастырылған табиғи қосылыстың синтетикалық туындысы. Радиоактивті ыдырауының нәтижесінде, ол химиялық реакциялардың механизмін зерттеу үшін радиоизотоптың реактивтерден өнімдерге дейінгі жолын қадағалау арқылы қолданылуы мүмкін. Радиобелгілеу немесе радиотрассировка – бұл изотоптық таңбалаудың радиоактивті түрі. Биологиялық контексте радиоизотоптық трасерлерді қолданатын тәжірибелер кейде радиоизотоптық қоректендіру тәжірибелері деп аталады. Сутегі, көміртегі, фосфор, күкірт және йодтың радиоизотоптары биохимиялық реакциялардың жолын қадағалау үшін кеңінен қолданылған. Радиоактивті трасерді жасуша немесе тіндер сияқты табиғи жүйедегі заттың таралуын немесе сұйықтық ағынын қадағалау үшін ағын трасері ретінде де пайдалануға болады. Радиоактивті трасерлер табиғи газ өндірісінде гидравликалық жарылыс арқылы туындаған жарықтардың орналасқан жерін анықтау үшін де қолданылады. Радиоактивті трасерлер түрлі бейнелеу жүйелерінің негізін құрайды, мысалы, ПЭТ сканерлері, СПЕКТ сканерлері және техноций сканерлері. Радиокөміртектік талдау үшін изотоптық таңба ретінде көміртегінің табиғатта кездесетін 14 изотопы қолданылады.
A radioactive tracer, radiotracer, or radioactive label is a synthetic derivative of a natural compound in which one or more atoms have been replaced by a radionuclide (a radioactive atom). By virtue of its radioactive decay, it can be used to explore the mechanism of chemical reactions by tracing the path that the radioisotope follows from reactants to products. Radiolabeling or radiotracing is thus the radioactive form of isotopic labeling. In biological contexts, experiments that use radioisotope tracers are sometimes called radioisotope feeding experiments. Radioisotopes of hydrogen, carbon, phosphorus, sulfur, and iodine have been used extensively to trace the path of biochemical reactions. A radioactive tracer can also be used to track the distribution of a substance within a natural system such as a cell or tissue, or as a flow tracer to track fluid flow. Radioactive tracers are also used to determine the location of fractures created by hydraulic fracturing in natural gas production. Radioactive tracers form the basis of a variety of imaging systems, such as, PET scans, SPECT scans and technetium scans. Radiocarbon dating uses the naturally occurring carbon 14 isotope as an isotopic label.
Көміртек
11C позитрондық эмиссия арқылы ыдырайды, жартылай ыдырау периоды шамамен 20 минутты құрайды. 11C позитрондық эмиссиялық томографияда жиі қолданылатын изотоптардың бірі. 14C бета-ыдырау арқылы ыдырайды, жартылай ыдырау периоды 5730 жылды құрайды. Ол Жер атмосферасының жоғарғы қабатында үздіксіз өндіріледі, сондықтан қоршаған ортада іздік мөлшерде кездеседі. Дегенмен, табиғи 14C-ті трассировкалық зерттеулерде пайдалану тиімді емес. Оның орнына, ол көміртекте шамамен 1,1% мөлшерде табиғи түрде кездесетін 13C изотопын нейтрондық сәулелендіру арқылы жасалады. 14C органикалық молекулалардың метаболизм жолдары арқылы өтуін зерттеу үшін кеңінен қолданылған.
Қалдық
15O позитрондық эмиссия арқылы 122 секунд ішінде ыдырайды. Ол позитрондық эмиссиялық томографияда пайдаланылады.
Фтор
18F негізінен β-эмиссия арқылы ыдырайды, жартылай ыдырау периоды 109,8 минутты құрайды. Ол циклотрон немесе сызықтық бөлшектер үдеткішінде 18O-ны протонмен бомбалау арқылы жасалады. Бұл радиофармацевтикалық өнеркәсіпте маңызды изотоп болып табылады. Мысалы, ПЭТ сканерлеуге қолданылатын фтордеоксиглюкоза (ФДГ) жасау үшін пайдаланылады. 123I сондай-ақ Оук Ридж Ұлттық зертханаларында 123Te-ны протонмен бомбалау арқылы өндірілген. 123I электрондарды ұстап алу арқылы 13,22 сағаттық жартылай ыдырау периодымен ыдырайды. Шығарылатын 159 кэВ гамма сәулесі бір фотондық эмиссиялық компьютерлік томографияда (SPECT) қолданылады. Сонымен қатар 127 кэВ гамма сәулесі де шығарылады. 125I салыстырмалы түрде ұзақ жартылай ыдырау периоды (59 күн) және гамма-санағыштармен жоғары сезімталдықпен анықталу қабілетіне байланысты радиоиммуноанализдерде жиі қолданылады. 129I атмосферадағы ядролық қару сынақтарының нәтижесінде қоршаған ортада кездеседі. Ол Чернобыль және Фукусима апаттарында да пайда болды. 129I 15,7 миллион жылдық жартылай ыдырау периодымен төмен энергиялы бета және гамма-эмиссияларды шығарады. Ол трассер ретінде қолданылмайды, бірақ оның тірі организмдерде, адамдарды қоса алғанда болуын гамма сәулелерін өлшеу арқылы анықтауға болады.
Басқа изотоптар
Көптеген басқа изотоптар арнайы радиофармакологиялық зерттеулерде қолданылған. Галлий сканерлеуі үшін ең көп қолданылатыны – 67Ga. 67Ga қолданылуының себебі, 99mTc сияқты, ол гамма сәулелерін шығарады және әртүрлі лигандтарды Ga3+ ионына байланыстыруға болады, нәтижесінде адам денесіндегі нақты бір аймақтарға таңдамалы жақындыққа ие болатын координациялық кешен пайда болады. Гидравликалық жарылыстарда қолданылатын радиоактивті маркерлердің кең тізімін төменде кездестіруге болады.
Қолданбалар
Зат алмасу зерттеулерінде тритий және 14C белгіленген глюкоза глюкозаның сіңірілу жылдамдығын, май қышқылдарының синтезін және басқа да метаболизм процестерін өлшеу үшін глюкоза тұтқаларында жиі қолданылады. Радиоактивті трассерлер кейде адамдарға жасалатын зерттеулерде қолданыла берсе де, қазіргі уақытта адамдарға жасалатын тұтқалық зерттеулерде 13C сияқты тұрақты изотоптардың трассерлері жиірек қолданылады. Радиоактивті трассерлер сондай-ақ адамдар мен тәжірибелік жануарлардағы липопротеиндер метаболизмін зерттеу үшін де пайдаланылады. Медицинада трассерлер бірқатар тесттерде қолданылады, мысалы, авторадиографияда және ядролық медицинада 99mTc, соның ішінде бір фотонды эмиссиялық компьютерлік томография (SPECT), позитронды эмиссиялық томография (PET) және сцинтиграфия. Helicobacter pylori анықтау үшін қолданылатын карбамидтік тыныс алу тестінде, көбінесе 14C белгіленген карбамид дозасы қолданылады. Егер белгіленген карбамид асқазандағы H. pylori бактериясымен метаболизмделсе, науқастың демінде белгіленген көмірқышқыл газы табылады. Соңғы жылдары радиоактивті емес 13C изотопымен байытылған заттарды қолдану, пациенттің радиацияға ұшырауын болдырмау үшін артықшылыққа ие әдіс болып табылады. Гидравликалық жарылыстарда радиоактивті трассер изотоптары гидравликалық жарылыс сұйықтығымен бірге инъекция профилін және пайда болған жарықтардың орналасуын анықтау үшін инъекцияланады. Ұлттық қауіпсіздік комитетінің (NRC) мәліметінше, ең көп қолданылатын трассерлерге антимон 124, бром 82, йод 125, йод 131, иридий 192 және скандий 46 жатады.