радиоакт ивных изот опов

Детекция биополимеров с использованием
радиоакт ивных изот опов
Дост оинст ва :
 не изменяют химических и физических свойств молекул;
 возможно избирательно детектировать отдельные
молекулы и группы атомов;
Недост ат ки :
 опасность при работе;
 недолговечность (время жизни обратно
пропорционально чувствительности);
 невозможность управлять интенсивностью метки;
Типы радиоактивного распада.
α-распад (избыток массы):
+ 42He (α) + γ
x
yN
→
x-4
y-2N
238
92 U
→
234
90 Th
+ 24He + γ
β+-распад (избыток протонов):
p+ → n + β+ + ν (+ E)
β--распад (избыток нейтронов):
18
F
9
→
18
8O
+β++ν+Q
n → p+ + β- + ν (+ E)
P → S , S → Cl, C → N, H → He
14
C
6
→
14
7 N
–
+β +ν+Q
-
K-захват (недостаток нейтронов):
p+ + e- → n
125
53 I
→
125
52 Te
+ν+γ
Основные свойства радиоактивных веществ
Интенсивность распада (активность):
1 dps (расп./сек) = 60 dpm (расп./мин) = 1 Bq (Бк)
1 Сi (Ки) = 3.7·1010 dps
Удельная интенсивность(скорость) распада:
dA/dt = kA
A = A0 eKt
t / T½
Период (время) полураспада T½ A = A0 · (½)
 Удельная (молярная) активность (УА) - активность 1 моль;
(носитель, теоретическая и практическая УА)
 Объёмная активность - концентрация р/а атомов;

N
Энергия испускаемых частиц:
3H 14C
32P
 Свободный пробег β-частицы
пропорционален ее энергии.
 Радиолиз, типы радиолиза.
Стабилизаторы.
E, КэВ
18.6
156
1708
Свойства наиболее широко применяемых изотопов
ИЗОТОП
T½
Теоретическая
УА, Ки/ммоль
Макс. энергия излучения,
КэВ
β-
γ
3H
12.3 года
29
19
-
14С
5730 лет
0.062
156
-
32P
14.3 суток
9200
1700
-
33P
24 суток
≈ 7000
≈ 200
-
35S
87.4 суток
≈ 1500
167
-
125I
60 суток
≈ 2000
6
35
МАТЕРИАЛ
Энергия, КэВ
Макс.
свободный пробег
β-частиц
H2O, биоткань,
орг.стекло,
пласт.
Воздух
Алюминий,
Стекло.
10
3*10-4 мм
2 мм
1*10-3 мм
100
0.01 мм
12 см
0.1 мм
500
0.2 мм
150 см
1 мм
1000
0.4 мм
380 см
2 мм
1500
0.7 мм
600 см
3 мм
Детекция β- и γ излучения
Газоразрядные счетчики:
V (сигнал)
βE
время
"слепая" зона
зона чувствительности
R
Hans Geiger
CPM
макс
насыщение
фон
DPM
(1882-1945),
изобретатель
одноименного
счетчика
Недостатки счетчика Гейгера:
 Энергия частиц должна быть значительной ( 32P);
 CPM / DPM (эффективность счета) зависит от :
 положения образца (телесный угол окна разрядника);
 состава, размеров и формы образца (гашение);
 величины CPM (насыщение);
Регистрация с использованием сцинтилляторов:
излучение  возбуждение молекул  свет
ФЭУ
Образец
ФЭУ Схема совпадений
твердые сцинтилляторы
– регистрация высоко энергичного γ-излучения
жидкие сцинтилляторы:
– регистрация β-излучения, в т.ч. низких энергий
 возбуждается неск. молекул ароматических растворителей
(толуол, диоксан, ксилол – первичные сцинтилляторы)
 релаксация в тепло или свет
время жизни возб. состояния 10-8 – 10-9 сек.
время между соударениями 10-13 сек.
=> 105 – 104 столкновений до релаксации.
вторичные сцинтилляторы (сместители спектра):
N
O
2,5-дифенилоксазол (ППО), 0.5%, 363 нм
N
O
N
O
n-бис[2-(5-фенилоксазоил)]бензол (ПОПОП), 0.01%, 417 нм
толуол ППО ПОПОП
ФЭУ
300
363
417
λ, нм
Интенсивность светового импульса (количество фотонов)
пропорциональна
энергии частицы
I
N
3H
14C
32P
E, КэВ
I
Тушение сцинтилляции:
 химическое тушение (примеси – "ловушки" энергии);
 оптическое тушение;
Излучение Черенкова:
излучение света при торможении β-частиц (>265 КэВ)
при движении в среде (воде) со скоростью > скорости света.
Авторадиография
Фотоэмульсии:
односторонняя
эмульсия
подложка
двусторонняя
эмульсия
усиливающ.
эмульси
экран
я
подложка
препарат
Использование радиопрепаратов для исследования
тонкой структуры биополимеров
Detecting the DNA kinks in a DNA-CRP complex in solution with iodine-125 radioprobing
V.N.Karamychev et al. Nature structiral biol., 1999, V.6, N.8, pp.747-750
Site-specific strand breaks in RNA produced by 125I radiodecay
E.K. Gaidamakova et al, Nucleic Acids Research, 2002, Vol. 30 No. 22