[理学]9章放射性核素制备及其应用.ppt

* 第9章 放射性核素的制备及其应用 随着核反应堆、加速器等核设施的迅速发展，放射性核素在工业、农业、国防、环保和医药等领域得到了广泛的应用。到目前为止,已被利用的放 射性核素有200余种，放射性标记化合物已达到数千种。 9.1 放射性核素的制备 迄今为止已发现的放射性核素有2800种，其中常用的有200多种，它们分为两大类：天然放射性核素和人工放射性核素。 9.1.1反应堆生产放射性核素 反应堆是一种强大的中子源，其中子通量一般为1010～1013 cm-2·s-1，可通过反应堆的(n,α)、(n,p)、(n,f)及(n,γ)反应和次级核反应来生产放射性核素。 (n,f)反应可产生大量的分裂产物，是放射性核素的重要来源之一。 ●(n,α)、(n,p)反应所需中子的能量较高，在热中子反应堆中，反应的截面都很小，仅少数几种轻元素（6-Li、4-N、32-S、35-Cl）可发生这类反应。由于这两种反应的产核与靶核分属不同的元素，故可用化学分离方法制得无载体的放射性核素。 ●(n,γ)反应生产放射性核素具有产额高成本低等优点而被广泛采用。产核和靶核是同位素而难以用化学方法分离，因而产品的比活度受到限制。 9.1.2加速器生产放射性核素 加速器有回旋加速器、静电加速器、高压加速器、直线加速器等。用回旋加速器加速的粒子轰击靶可引起(p,n)、(p,α)、(d,n)、(d,2n)、(d,α)、(α,n)、(α,2n)等核反应。 加速器生产放射性核素有以下特点： (1)核 反应的产核和靶核一般是不同的元素，因此可用化学法分离，从而获得放射性纯度和比活度都很高的放射性核素； (2)可生产反应堆不能生产的缺中子放射性核素； (3)由于(n,γ)反应截面低，反应堆无法生产碳、氮、氧等轻元素，即使能生产，其半衰期不是太长，就是太短，不适合于医用。而加速器能方便的生产。 9.1.3从乏燃料后处理中提取放射性核素 反应堆乏燃料是提取放射性核素的重要原料。这些放射性核素都集中在后处理厂的高放废液和废气中。 9.1.4制备放射性核素的其他方法 1）放射性核素发生器； 2）用放射性同位素中子源照射来获得微量的放射性核素； 3）用热核中子闪曝合成超铀元素。 9.2 放射性核素示踪法 9.2.1放射性核素示踪法的一般原理及特点 原理：是利用放射性核素作为示踪原子，通过放射性的测量以显示其存在的位置、数量及其转变过程，从而跟踪观察研究对象的运动变化情况。 特点： 灵敏度高； 测量方法简便； 能揭示原子、分子的运动规律及其他方法难以发现的规律。 9.2.2放射性核素示踪法的类型 1）简单示踪法 将放射性核素机械地结合或附着于研究对象上，然后通过探测放射性来观察研究对象的运动情况。 2）物理混合示踪法 将放射性核素与研究对象充分进行物理混合，然后通过测量放射性活度的变化来弄清研究对象的行为和性质的方法。 3）标记化合物示踪法 根据放射性核素与其稳定同位素除了同位素效应外在化学和生物学性质上完全相同的前提下，利用放射性标记化合物对同类化合物进行示踪。 9.2.3放射性示踪剂的选择 选择何种同位素作为示踪剂是由实验目的和示踪方法决定的。考虑因素：放射性示踪核素的半衰期；辐射类型和能量，用作示踪剂的主要是β和γ放射性核素；放射性示踪剂的比活度必须足够高，要求测量时样品中的活度至少大于本底计数率标准偏差的3倍。 9.3 放射性核素在医学、生物学中的应用 （1）放射性药物及其应用 放射性药物是指在医学上使用的含有放射性核素的化合物或生物物质的统称。根据其临床应用的目的不同可分为两类： 1）治疗用放射性药物； 2）诊断用放射性药物。 放射性药物除了符合药物的一般要求外，还需满足以下要求?1）放射性核素及其衰变产物应对机体基本无害，且容易从体内廓清； 半衰期较短； 有较高的化学纯度，放射性纯度和放化纯度； 有适宜于探测的射线； 有适宜的比活度。 9.3.2放射免疫技术 放射免疫包括放射免疫分析法(RIA)、放射免疫显像(RII)和放射免疫治疗(RIT)。 1）放射免疫分析法是将免疫反应与放射性核素示踪技术相结合的一种体外测定方法。原理：利用放射性核素标记的抗原(*Ag)和试样中的非标记抗原(Ag)在与物异抗体(Ab)结合成抗原-抗体复合物(*Ag- Ab和Ag- Ab)的过程中,两者发生竞争性反应： Ab+ *Ag *Ag- Ab Ab+ Ag Ag- Ab 当*Ag和Ab的量固定时，若样品中的Ag（待测物质）的含量增高，则*Ag被稀释的程度就增加， *Ag- Ab和生成量就减少。只要将未结合的*Ag与*Ag- Ab分离，并分别测定它们的活度，即可从*Ag- Ab的结合百分率与Ag浓度的标准竞争曲线