放射性同位素电池_百度百科
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放射性同位素电池简称同位素电池Nuclear battery 或Atomic battery)由放射性同位素的衰变能转换为电能的机制有十几种如放射性同位素温差发电器(Radioisotope thermoelectric generator,简称RTG)辐射伏特效应衰变耦合磁共振往复式震荡悬臂梁热离子发射衰变能-光能-电能等
放射性同位素温差发电器是美国科学家于1956年元月16日研制成功是第一个成功的同位素电池立即用于美国各种航天器载设备的供电减轻发射重量确保设备连续工作是美国航天居于领先地位的关键技术和产品这种温差发电器是由一些性能优异的半导体材料如碲化铋碲化铅锗硅合金和硒族化合物等把许多材料串联起来组成另外还得有一个合适的热源和换能器在热源和换能器之间形成温差才可发电放射性同位素电池的热源是它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式向外放出比一般物质大得多的能量这种很大的能量有两个令人喜爱的特点一是蜕变时放出的能量大小速度不受外界环境中的温度化学反应压力电磁场的影响因此以抗干扰性强和工作准确可靠而著称另一个特点是蜕变时间很长这决定了放射性同位素电池可长期使用放射性同位素电池采用的放射性同位素来主要有－90Sr－90半衰期为28年－238Pu－238 89.6年钋－210Po-210半衰期为138.4天等长半衰期的同位素将它制成圆柱形电池燃料放在电池中心周围用热电元件包覆放射性同位素发射高能量的α射线在热电元件中将热量转化成电流
放射性同位素电池的核心是目前常用的换能器叫静态热电换能器它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差从而发电它的优点是可以做得很小只是效率颇低目前热利用率只有10%～20%大部分热能被浪费掉
在外形上放射性同位素电池虽有多种形状但最外部分都由合金制成起保护电池和散热的作用次外层是辐射屏蔽层防止辐射线泄漏出来第三层就是换能器了在这里热能被转换成电能最后是电池的心脏部分放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量第一个放射性同位素电池是在日由美国人制成的它重1800克在280天内可发出11.6度电在此之后核电池的发展颇快1961年美国发射的第一颗人造卫星探险者1号上面的无线电发报机就是由核电池供电的1976年美国的海盗1号海盗2号两艘宇宙飞船先后在火星上着陆在短短5个月中得到的火星情况比以往人类历史上所积累的全部情况还要多它们的工作电源也是放射性同位素电池因为火星表面温度的昼夜差超过100℃如此巨大的温差一般化学电池是无法工作的放射性同位素是核电池中的心脏部分作为核电池的能量来源同位素放射源都必须满足以下条件: 半衰期长(以保证电池的长寿命)功率密度高放射性危险性小容易加工经济和易于屏蔽等现有的放射性同位素超过2500 多种其中可用于核电池的核素有近十种 如90Sr147Pm238Pu60Co63Ni 等空间应用中最为合适的是衰变中放出α粒子的放射性同位素如238Pu 和210Po它们的外照射剂量低所需屏蔽重量小可以大大节省发射费用目前美国在空间飞行器上均使用238Pu在偏僻地区使用的核电池可以选用90Sr 作为放射源90Sr 经济易得 它本身就是裂变堆的主要放射性废物之一可以从核电站的放射性废物中提取 仅全世界核电站每年产生的核废料中就有5000kgSr用它发电既是对核电站废料中的放射性同位素的再利用也是能源短缺时代的一个考虑大海的深处也是放射性同位素电池的用武之地在深海里太阳能电池根本派不上用场燃料电池和其他化学电池的使用寿命又太短所以只得派核电池去了例如现在已用它作海底潜艇导航信标能保证航标每隔几秒钟闪光一次几十年内可以不换电池人们还将核电池用作水下监听器的电源用来监听敌方潜水艇的活动还有的将核电池用作海底电缆的中继站电源它既能耐五六千米深海的高压安全可靠地工作又少花费成本令人十分称心在医学上放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏它们的能源要求精细可靠以便能放入患者胸腔内长期使用以前在无法解决能源问题时人们只能把能源放在体外但连结体外到体内的管线却成了重要的感染渠道很是使人头疼现在可好了眼下植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳内装150毫克钚238整个电池只有 160克重毫克体积仅 18立方毫米它可以连续使用10年以上1969 年7月21日人类第一次成功地登上月球使用的是阿波罗11号飞船在月球表面的静海区着陆之后进行了一系列科学实验例如采集岩石样品测定太阳风等等很多人或许还能记得当时人们都在屏住呼吸从电视屏幕上观看人类第一次登上月球的情景观看船长阿姆斯特隆和飞行员奥德林在月面上手舞足蹈的动人场面
在阿波罗11号飞船上安装了两个放射性同位素装置其热功率为15瓦用的燃料为钚－238但是阿波罗11号上的放射性同位素装置是供飞船在月面上过夜时取暖用的也就是说它仅仅用于提供热源所以该装置又叫做ALRHApolo Lunar RI Heater装置意思是阿波罗在月球上用的放射性同位素发热器但是在后来发射的用于探索月面的阿波罗宇宙飞船上安装的放射性同位素装置全部是为了发电用的这就是SNAP－27A装置它用的燃料是钚－238设计的电输出功率为63.5瓦整个装置重量为31千克设计寿命为一年主要是用于阿波罗月面探查的一系列科学实验月球上的一天等于地球上的27天黑夜的时间占一半一夜约为地球上的两周太阳电池在黑夜期间完全停止工作与此同时处于背阳的月面其温度会急剧下降好几百度从酷热一下变成了严寒的世界为了使卫星上的地震仪磁场仪以及其它机械能正常工作必须利用余热进行保温在阿波罗12号飞船上首次装载的放射性同位素电池SNAP－27A装置其寿命远远超过设计时考虑的一年并能连续供给70瓦以上的电力完全符合预期的设计要求由于这一实验获得成功.后来在1970年发射的阿波罗14号以及随后的阿彼罗15号16号17号等飞船上都相继安装了SNAP－27A装置
放射性同位素电池极其贵重而且使用钚-238的放射性同位素电池我国还不能生产十几年前我国从俄罗斯买过一枚放射性同位素电池大小相当于2#干电池输出功率500mW可以连续输出200多年当时买来的价格折合3000万元人民币科学家在严密的防护下打开它结构看起来很简单但是研究了几年也没有结果不知道怎么做出来的我国第一个钚－238同位素电池已在中国原子能科学研究院诞生了同位素电池的研制成功填补了我国长期以来在该研究领域的空白标志着我国在核电源系统研究上迈出了重要的一步
同位素电池是利用放射性同位素衰变过程释放的热能通过热电偶转换成电能具有尺寸小重量轻性能稳定可靠工作寿命长环境耐受性好等特点能为空间及各种特殊恶劣环境条件下的高空地面海上和海底的自动观察站或信号站等提供能源同位素电池在美俄等国已实际应用用于航天器的能源供应
随着我国空间探测的进一步发展包括的启动以及未来深空探测的需求为我国航天器提供稳定持久的能源已提到议事日程上来作为迄今为止航天器仪器设备最理想供电来源的同位素电池成为航天技术进步的重要标志掌握同位素电池制备的一系列关键技术并具备自主研制生产能力显得尤为重要
2004年原子能院同位素所承担了百毫瓦级钚－238同位素电池研制任务在两年时间里要完成总体设计和一系列相关工艺研究研制出样品
同位素所和协作单位并按制定的研究方案开展了大量的模拟实验示踪实验热实验等工作最终检测表明电池性能完全达到了技术指标要求辐射防护检测的各项指标均符合国家安全要求中国第一个钚－238同位素电池诞生了
我国第一个钚－238同位素电池的研制成功是我国在核电源系统研究领域的重大突破为继续探索开发空间能源打下了坚实的基础
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看　　父亲今年才57岁，无吸烟史，无血痰，胸闷，只是经常腰背疼痛　　今年居然检查出肺癌，并且告诉我们已经是晚期，对此开始我们不敢接受这个事实，但是还是要决定如何治疗。　　
医生说同位素锶89的毒副作用很大，一般是作为放化疗最后才用的，因此要先对部分骨转移部位采用姑息放疗减痛，求求天涯的医生有谁对同位素锶89的毒副作用比较了解的，帮帮我，告诉我一下毒副作用真的那么大吗？
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　　我现在还是一名异地求学的学生，即不能在身边照顾父亲，又没有能力在经济上支持家里，父母一生辛劳培养我，我只恨自己无能，还不能给父亲享福就……
　　远距离杀伤医生你还在吗？我不止一次在小数点-林林的贴子面前落泪，因为让我想到很多，我在里面看到了好多热心人，远距离医生，还在吗？能帮帮我分析一下吗？
　　父亲去年12月因右背疼痛2个月夜不能睡，不能进食油腻，做彩超发现整个胆囊内几乎充满结石，于今年的正月初八到我们市区医院做了腹腔镜胆囊摘除手术，术后胸部正位片发现肺部基地段有一2x2cm的阴影，再做胸部侧位片发现病灶附近胸椎呈压缩性改变。于是再做ct增强扫描，ct诊断：左下肺癌，并向右后肋骨，胸椎多发转移。
　　抱歉，漏掉了，希望还能看的见。当地医师说的很对，同位素治疗应当摆在治疗顺序的最后，因为他对血液系统的损伤很大，一个晚期患者身体本来就较差，再出现骨髓抑制的话，麻烦就大了。一线的治疗应该是全身化疗，配合以中轴及承重骨放疗及双磷酸盐药物治疗，不行的话加强镇痛治疗，使用同位素治疗要非常慎重。
　　同位素治疗将使病人得再生障碍性贫血，最后要靠输血维持生命，我母就是如此，最后停止输血，生命结束。
　　谢谢远距离杀伤医生。　　
因为担心父亲的身体坚持不了化疗的痛苦，最后决定只针对骨转移部位做姑息性放疗止痛，然后就出院回家了，现在父亲的疼痛有所缓解了，但是出院时医生开的药是愈通，芬必得，阿片片，全部是止痛类的药物，都不知道该怎么办？
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如果两个质子数目相同但中子数目不同则他们仍有相同的原子序在周期表是同一位置的元素所以两者就叫有放射性的称为放射性同位素,没有放射性并且大于1050年的则称为并不是所有同位素都具有放射性特&&&&点原子核很不稳定公&&&&式N=N0e- λt作&&&&用把物体内部的情况显示在照片上等发展方向利用它的射线等
自19世纪末发现了以后到20世纪初人们发现的已有30多种而且证明有些放射性元素虽然放射性显著不同但化学性质却完全一样
1910年F.索迪提出了一个假说存在着和放射性不同而其他性质相同的变种这些变种应处于周期表的同一位置上称做
不久就从不同得到一种铅的是206.08另一种则是2081897年W.汤姆逊发现了电子1912年他改进了测电子的仪器利用磁场作用制成了一种磁分离器的前身当他用进行测定时无论氖怎样提纯在屏上得到的却是两条抛物线一条代表质量为20的氖另一条则代表质量为22的氖这就是第一次发现的即无放射性的同位素当F.W.制成第一台后进一步证明氖确实具有不同的两种并从其他70多种元素中发现了200多种同位素到目前为止己发现的元素有109种只有20种元素未发现稳定的但所有的元素都有放射性同位素大多数的天然元素都是由几种的混合物约300多种而放射性同位素竟达1500种以上
的发现使人们对的认识更深一步这不仅使元素概念有了新的含义而且使的基准也发生了重大的变革再一次证明了决定元素化学性质的是而不是放射性radioisotope是不稳定的它会变放射性的很不稳定会不间断地自发地放射出直至变成另一种稳定这就是所谓放射性同位素在进行的时候可放射出γ射线和等但是放射性同位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的速度不受温度压力电磁场等外界条件的影响也不受元素所处 状态的影响只和时间有关放射性衰变的快慢通常用半衰期来表示半衰期即一定数量放射性数目减少到其初始 值一半时所需要的时间如P(磷)－32的是14.3天就是说假使原来有100万个P(磷)－32原子经过14.3天后只剩下50万个了半衰期越长说明衰变得越慢半衰期越短说明衰变得越快半衰期是放射性同位素的一特征常数不同的放射性 同位素有不同的半衰期衰变的时候放射出的种类和数量也不同
放射性是一个不稳定的每个也有很多每组同位素的原子序虽然是相同但却有不同的如果这原子是有放射性的话它会被称为物理放射性核种或放射性同位素放射性会进行从而放射出和
和都把放射性的技术应用在我们的食品水和身体健康等事项上不过他们也察觉到危险性因而制订使用的安全守则有些放射性是天然存在的有些则是人工制造的放射性数目的减少服从指数规律随着时间的增加放射性的数目按减少用公式表示为 N=N0e- λt这里N为经过t时间衰变后剩下的放射性原子数目N0为初始的放射性原子数目λ为是与该种放射性性质有关的常数λ=y(t) =e-0.693t/τ其中τ指对放射性强度等计算单位采用了SI 我国于1986年正式执行在SI中放射性强度单位用贝柯勒尔becquerel表示简称贝可为1秒钟内发生一次符号为Bq1Bq=1dps=2.703×10-11Ci该单位在实 际应用中减少了换算步骤方便了使用放射性放射出的碰到各种物质的时候会产生各种效应它包括射线对物质的作用和物质对射线的作用两个相互联系的方面例如能够使照相底片 和核子乳胶感光使一些物质产生荧光可穿透一定厚度的物质在穿透物质的过程 中能被物质吸收一部分或者是散射一部分还可能使一些物质的分子发生电离 另外当射线到人动物和植物体时会使生物体发生生理变化与物质的 相互作用对核射线来说它是一种和能量损耗过程对受照射物质来说 它是一种对外来能量的物理性反应和吸收过程
各种由于其本身的性质不同与物质的相互作用各有特点这种特点还常与物质的密度和原子序数有关通过物质时主要是通过电离和激发把它的辐射给物质其射程很短一个1兆电子伏1MeV的在空气中的射程 约1.0&厘米在铅金属中只有23微米μm运动 方向会发生改变产生是一种连续的电磁辐射它发生的几率与的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能被不太厚的铝层等吸收的穿透力最强射程最大1MeV的r射线 在空气中的射程约有米之远r射线作用于物质可产生和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1.技术可以把物体内部的情况显示在照片上
2.测定技术方面的应用古生物年龄的测定对生产过程中的材料厚度进行监视和控制等
3.用放射性作为
4.用放射性的作为航天器人造心脏能源等
5.利用放射性的杀伤力转恶为善治疗癌症灭菌以及进行催化反应等放射性的应用是沿着以下两个方向展开的
1.利用它的
放射性也能放出和r射线 α射线由于贯穿本领强可以用来检查金属内部有没有沙眼或裂纹所用的设备叫α射线探伤仪甚至直接消灭害虫人体内的癌细胞比正常细胞对 射线更敏感因此用射线照射可以治疗恶性肿瘤这就是医生们说的放疗
和天然放射性物质相比人造放射性的放射强度容易控制还可以制成各种所需的形状特别是它的半衰期比天然放射性物质短得多因此放射性废料容易处理由于这些优点在生产和科研中凡是用到时用的都是人造放射性同位素不用天然放射性物质
2.作为一种放射性的跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的(只是的数量不同)这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有 化学反应却带有放射性标记用仪器可以探测出来这种原子叫做示踪原子
棉花在结桃开花的时候需要较多的把磷肥喷在棉花叶子上也能吸收但是什么时候的吸收率最高磷能在作物体内存留多长时间磷在作物体内 的分布情况等用通常的方法很难研究如果用磷的放射性制成肥料喷在棉花叶面然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的上面的问题就很容易解决
人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的放射性碘131然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病
近年来有关生物大分子的结构及其功能的研究几乎都要借助于放射性isotopic tracer method是利用作为对研究对象进行标记的微量分析方法示踪实验的创建者 是HevesyHevesy于1923年首先用212Pb研究铅盐在豆科植物内的分布和转移继后Jolit和Curie于1934年发现了以及其后生产方法的建立等为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障所利用的或稳定性核素及它们的化合物与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的 只是具有不同的性质 但是稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低可获得的种类少价格较昂贵其应用范围受到限制而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度测量方法简便易 行能准确地定量准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点
1.灵敏度高
可测到10-14－10-18克水平即可以从1015个非放射性中检出一个放射性原子它比目前较敏感的天平要敏感108-107倍而迄今最准确的化学分析法很难测定到10-12克水平
2.方法简便
放射性测定不受其它非放射性物质的干扰可以省略许多复杂的物质分离步骤体内时可以利用某些放射性释放出穿透力强的r在 体外测量而获得结果这就大大简化了实验过程做到非破坏性分析随着液体闪烁计数的发展14C和3H等发射软的放射性同位素在医学及生物学实验 中得到越来越广泛的应用
3.定位定量准确
放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些技术相结合如病理组织切片技术电子显微镜技术等可以确定在组织器官中的定量分布并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平水平乃至分子水平
4.符合生理条件
在放射性实验中所引用的的化学量是极微量的它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的体内生理过程仍保持正 常的获得的分析结果符合生理条件更能反映客观存在的事物本质 放射性同位素示踪法的优点如上所述但也存在一些缺陷2H是1H的两倍当用3H2O作时它在普通H2O中的含量不能过大否则会使水的物理常数对的渗透及粘性等都会发生改变但在一般的实验中由效应引起的误差常在内可忽略不计放射性释放的利于追踪测量但射线对生物体的作用达到一定剂量时会改变机体的生理状态 这就是放射性同位素的因此放射性同位素的用量应小于安全剂量严格控制在生物机体所能允许的范围之内以免实验对象受辐射损伤而得错误的结果设计一个放射性的示踪实验应从实验的目的性实验所具备的条件和对放射性的防护水平三方面着手考虑δ =n/n表示放射性标记的分子数n与总分子数标记的加未标记的n之比采用来实现所研究课题预期目的全部或一部分一般须经 过实验准备阶段实验阶段和放射性废物处理三个步骤
一实验准备阶段
选定放射性的λqδ的值必须足够大以保证实验所需要的灵敏度而又要尽可能地小使得在该实验条件下辐射自分解可忽略一般情 形是根据实验目的和实验周期长短来选择具有合适的衰变方式辐射类型和且放射毒性低的放射性同位素在任何一种生产方法中生产步骤很可 能包含或多或少的因而示踪实验人员需要了解某个及其周围的那些元素的化学性质因为它们有可能成为此放射性的杂质
放射性都衰变经过或不经过中间状态到处于的子体核素衰变时伴随各种形式的辐射如αβ-β+γX放射等在选 择时示踪实验人员要仔细研究衰变纲图并使得放射性废物容易处理在实际工作中使用的放射性同位素的半衰期应该与实 验需要持续的时间t相适应如对于某个实验t/τ=0.04时应所选放射性同位素的衰变校正为3.5%而t/τ=0.10时应选放射性同位素的衰变校正为6.6%t/τ=0.15时应选用其衰变校正为10%
在体外条件一般选用半衰期较长而适中既利于探测又易于防护和保存的放射性示踪剂体内示踪条件下若实验周期短应选用短且能放出一定强度r物放射性若实验周期长如需要将动物活杀后对组织脏器分别测定的则应选用半衰期较长放射性同位素此外根据 实验目的来选用定位的或不定位的标记例如研究氨基酸的14C应标记在上只有这种的氨基酸才能在脱羧后产生14CO2 而有些实验不要求特定位置标记只须均匀标记即可
选择放射性还必须同时满足高化学纯度高放射性的要求在制备期间贮存期间以用试验体系中所使用的溶剂酶 等可能会产生化学杂质放射化学杂质及辐射自分解引起的放射性杂质这些杂质的存在使得示踪实验中使用的示踪剂不纯而或多或少影响实验的结果甚 至会导致错误结论 氚标记的3H－TdR和3H－UR是两种常用的前者有效地结合到DNA中后者则掺入到 RNA中它们的辐射分解速度随比较放射性的增高及保存时间的延长而增加在不同温度和不同溶液中的稳定性也不同经保存八年的3H-TdR约有35%辐 射分解为3H－胸腺嘧啶并导致二醇和水合物的形式在实验中这杂质会很快掺入细胞并与很可能是蛋白质结合而不是与DNA和RNA相结合这 些杂质用DNA酶和RNA酶处理细胞都不除去3H－TdR和3H－UR贮存在-20℃的冷冻溶液中辐射分离速度要比+2℃增加3－4倍但低温度- 140℃对贮存也有利在允许对示踪实验人员在选择保存放射性时会有所启发
2.放射性的选择
测量方法的选择取决于种类对于通常可用硫化锌晶体核乳胶等方法探测对高的可用云母窗塑料及核乳胶测定对于能量低的β射线可用测量对于则用G-M计数管铊闪烁晶体探测目前大多数实验室主要采用晶体闪烁和液体闪烁计数法两种测量方式
同一台探测仪器对不同量的具有不同的最佳工作条件在实验准备阶段要检查探测器是否已调有所用示踪的工作条件否则需要用一定量的示踪剂作为或选用该同位素的标准源把探测器的最佳工作条件调整好并且要保证探测器性能处于稳定可靠的状态
探测最佳工作条件的选择方法一种是测坪曲线另一种是找最好的品质因素对于光电倍增管在理论上不存在坪plateau但随着的增 加在一定范围内数变化较小形成一段较小的电压脉冲曲线通常也称其为坪测坪曲线的方法固定根据其的大小初选 一个广 大器增益放大倍数和甄别器不断地改变高压由低到高均匀增加伏度每改变一次高压都测定一次本底和的计数率最后作出高压本底计数 率和高压放射源计数曲线用同样的方法作另一个甄别阈值放大倍数不变下的高压计数率曲线这样反复多作几条曲线相品质因素f=ns/nb 式中ns指某种放射性样品的计数率找最好品质因素的方法与 测坪曲线一样作出几条高压－F或f的关系曲线在几条曲线中选择峰值最高的曲线这根曲线的峰值所对应的条件高压甄别阈放大倍数等就是该仪 器对被测的最佳工作条件最佳品质因素不一定恰好落在坪上有的在坪附近有的却在坪的下端着眼于把的整个能谱峰都计下来的示 踪实验者主张取坪所对应的工作条件而着眼于优值者主张取最佳品质因素所对应的工作条件也有人折衷如果某仪器本底很低光电倍增管很低和能 谱分辩高二者应该相差不大同一台仪器的最佳工作条件随仪器的使用期延长而有所改变不同的放射性其最佳工作条件不同因此核探测仪器的最佳 工作条件具有专属性并且要经常通过选择其不同时期的最佳工作条件更不能不问被测的种类而千篇一律地使用同一个工作条件
为了达到准确地计数可以长时间一次计数或短时间多次测量两者达到的基本相同为避免外界因素的影响在实际工作中取短时间多 次测量较为合理适用在测量样品的放射性时本底是一个重要影响因素本底高则和都增大尤其在计数较低时本底对标准误和标准误差 的影响就愈大从而影响实验结果的精度而且为了达到一定的精度势别要增加样品的测量时间根据的在实验中如果样品数量少选择tN= 1.4tb的比例式中tN为样品时间tb为本底测量时间较为合理如果样品数量较多是一大批样品则延长本底测量时间tb取tb的时间 均值而tN则可相对短这样可节省时间有利于缩短实验周期对于示踪实验设计来说样品中所含的要求是使其放射性计数率大于或等于本底计 数的10－20倍
3.进行非放射性的模拟实验把实验全过程预演一遍
同位素示踪实验要求准确仔细稍有疏忽或考虑不周就匆忙进行正式实验既容易导致实验失败又会造成和其它实验用品的浪费还会增加 放射性废物增加实验室本底水平使实验者接受不必要的所以模拟实验不仅可以检查正式实验中所用器材药品是否合格又可以操作人员进行训练 以保证正式实验能顺利进行
二正式实验阶段
1.选择放射性的剂量
必须能经得起稀释使其最后样品的放射性不能低于本底一般来说放射性同位素在生物体内不是完全均匀地被稀释可能在某些器官组织 细胞某些分子中有选择性地蓄积蓄积的部分放射性就会很强在这种情况下应以相关部位对的蓄积率来考虑示踪剂用量在切片保温酶反 应等实验中应依据实验目的及反应体积的不同来考虑的用量通常小于一个微或几个微居里 由于放射性存在辐射效应应该 根据使用的的种类将用量控制在之内maximun permissible dose以免因剂量过大所造成的辐射效应给 实验带来较大的误差
2.选择给入途径
整体示踪实验时应根据实验目的选择易吸收易操作的给入途径一般给予的数量体积小要求给予的剂量准确防止可能的损失和不必要的污染体外示踪实验时应根据实验设计的实验步骤的某个环节加入一定剂量的示踪到反应系统中去力求操作准确仔细
3.放射性生物的制备
根据实验目的和的标记放射性的性质制备放射性生物样品其中放射性同位素的性质是生物样品制备形式的主要依据不论采用何种测量方法都应该对作定量采集对某些放射性分散的样品应当作适当浓集如测 定组织内蛋白质的放射性应对蛋白质作提取处理然后制备成相应的测量样品有些样品需采用但灰化法对易挥发的或易挥发的组织样品不合适
4.放射性样品的测量
测量方法分为绝对测量和相对测量绝对测量是对样品的实有作测量求出样品中标记的实际衰变率在作绝对测量时要纠正一些 因素对测量结果的影响这些因素包括仪器探头对于的相对射线被探头接收后被计数的几率反散射 放射源的自吸收影响等等但是当样品与探头之间相距较远时由于样品 与探头之间形成的相对较小所以两者计数率的差异会显著减小在用纸片法测量3H的时要注意纸片在闪烁瓶中的位置一批样品应该 一致如果是将滤纸剪成圆状作支持物圆片的直径最好与闪烁瓶底的直径相等保证滤纸在闪烁瓶内的位置固定减小对放射性测量的影响可以从三方面 入手⑴选择探测窗大的探测器如光电倍增管作探头的探测器⑵在制备时注意尽量将样品做成点状源这样当样品的较弱时由于距离探测窗 较近而有可能造成的水平位移的影响就可以忽略⑶无论样品距离探测窗远近样品都应置于探测窗的垂直轴线上以减少样品与探测窗之间的相对
三放射性去污染和放射性废物处理
放射性实验无论是每次实验或阶段性实验结束后都可能有不同程度的放射性污染和放射性废物的出现因此在实验结束后要作去污染处理和放射性废物处理必要时在实验过程进行中就要作除污染和清理放射性废物的工作
在生物化学和分子生物学中的应用
放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作 用近几年来在原基础上又有许多新发展如和技术稳定性同位素示踪技术电子显微镜技术与其它新技 术相结合等由于这些技术的发展使生物化学从静态进入动态从细胞水平进入分子水平阐明了一系列重大问题如遗传密码RNA-DNA逆 转录等使人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径下面仅就示踪技术在生物化学和分子生物学中应用的几个主要方面作一介绍
1.物质代放谢的研究
体内存在着很多种物质究竟它们之间是如何转变的如果在研究中应用适当的物作分析这些物质中同位素含量的变化就可以知道 它们之间相互转变的关系还能分辩出谁是前身物谁是产物 分析存在于物质分子的哪些上可以进一步推断各种物质之间的转变机制为了 研究及其代谢采用标记前身物的方法揭示了胆固醇的生成途径和步骤实验证明凡是能在体内转变为的化合物都可以作为生成 胆固醇的原料从到胆固醇的全部生物合成过程至少包括36步化学反应在鲨烯与胆固醇之间就有二十个中间物胆固醇的生物合成途径可简化为:乙酸 →甲基二羟→胆固醇 又如在研究肝脏胆固醇的来源时用放射性同位素标记物3H－胆固醇作静脉注射的实验说明放射性大部分进入肝脏再出现在粪 中且甲状腺素能加速这个过程从而可说明肝脏是处理的主要器官甲状腺能降低血中胆固醇含量的机理在于它对血浆胆固醇向肝脏转移过程的加速作用
2.物质转化的研究
物质在机体内相互转化的规律是生命活动中重要的本质内容在过去的物质转化研究中一般都采用用离体酶学方法但是离体酶学方法的研究结果 不一定能代表整体情况示踪技术的应用使有关物质转化的实验的周期大大缩短而且在离体整体无细胞体系的情况下都可应用操作简化测定灵敏 度提高不仅能定性还可作定量分析结果发现它们的两部分的放射性比值基本相等从而证明了产物 dGMP的戊糖就原标记物GMP的戊糖而没有别的来源否则产物dGMP的碱基和核糖的比值一定与原标记物GMP的两部分比值有显著差别这个实验说明 戊糖脱氧是在与戊糖不分记的情况下进行的从而证明了脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接转化而来的并不是核糖核苷酸先分解成核糖与碱基碱基再重新接上脱氧杭核糖无细胞的实验可以分析物质在细胞内的转化条件例如以3H-dTTP为前身物作DNA掺入的示踪实验按一定的实验设计掺入后测定 产物DNA的放射性作为新合成的DNA的检出指标
阐明生物体内物质处于不断更新的动态平衡之中是放射性同位素示踪法对生命科学的重大贡献之一向体内引入适当的在不同时间测 定物质中同位素含量的变化就能了解该物质在体内的变动情况定量计算出体内物质的计算出物质的更新速度和更新时间等等机体内的各种物质都在有 大小不同的代谢库的大小可用求也
4.生物样品中微量物质的分析
在放射性示踪技术被应用之前由于制备样品时的丢失而造成回收率低以及测量灵敏度不高等问题使得对正常功能起很重要作用的微量物 质不易被测定近年来迅速发展应用愈来愈广泛的radioimmunoassay技术是一种超微量的分析方法它可测定的物质300多 种其中激素类居多包括类固醇激素多肽类激素非肽类激素蛋白质物质环核苷酸酶肿瘤相关的抗原抗体以及病原体微量药物等其它物质
5.最近邻序列分析法Nearest neighbour-sequence analysis method
放射性示踪技术是分子生物学研究中的重要手段之一对的研究从DNA复制RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作 用最近邻序列分析法应用示踪技术结合酶切理论和统计学理论研究证实了DNA分子中排列规律在体外作合成DNA的实验分四批进行每批用 一种不同的32P标记32P标记在5'C的位置上在完全条件下合成后用特定的酶打开5'C－P键使原碱基上通过戊糖5'C相连 的32P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上 此外放 射性示踪技术对分子生物学的贡献还表现在⑴对过程中三个连续阶段即的起始延伸和终止的研究⑵的分离和纯化⑶核酸末端核 苷酸分析⑷核酸结构与功能的关系⑸RNA中的如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等为了更好地应用放射性除了有赖于的高质量和核探测器的高灵敏度外关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用
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