Преимущества и недостатки авторадиографии

На практике при сравнении сцинтилляторов, сочетаемых с данными ФЭУ, вводят понятие сцинтилляционной эффективности. Сцинтилляционная эффективность учитывает как число фотонов, испускаемых сцинтиллятором на единицу поглощенной энергии, так и чувствительность данного ФЭУ к этим фотонам. Обычно сцинтилляционную эффективность данного сцинтиллятора определяют путем сравнения со сцинтилляционной эффективностью сцинтиллятора, принятого за эталон.

Процессы люминесценции (высвечивания) фосфора делят на два вида: флуоресценции и фосфоресценции. Если высвечивание происходит непосредственно во время возбуждения или в течение промежутка времени порядка 10 -8 сек, то процесс называется флуоресценцией. Интервал 10 -8 сек выбран потому, что он по порядку величины равен времени жизни атома в возбужденном состоянии для так называемых разрешенных переходов. Хотя спектры и длительность флуоресценции не зависят от вида возбуждения, выход же флуоресценции существенно зависит от него. Так при возбуждении кристалла б-частицами выход флуоресценции почти на порядок меньше, чем при фотовозбуждении. Под фосфоресценцией понимают люминесценцию, которая продолжается значительное время после прекращения возбуждения. Но основное различие между флуоресценцией и фосфоресценцией заключается не в длительности послесвечения. Фосфоресценция кристаллофосфоров возникает при рекомбинации электронов и дырок, возникших при возбуждении. В некоторых кристаллах возможно затягивание послесвечения за счет того, что электроны и дырки захватываются «ловушками», из которых они могут освободиться, лишь получив дополнительную необходимую энергию. Отсюда очевидна зависимость длительностифосфоресценции от температуры. В случае сложных органических молекул фосфоресценция связана с пребыванием их в метастабильном состоянии, вероятность перехода из которого в основное состояние может быть малой. И в этом случае будет наблюдаться зависимость скорости затухания фосфоресценции от температуры. Сцинтилляционные детекторы основаны на регистрации люминесценции, вызываемой действием излучения на люминофоры, в которых энергия излучения преобразуется в световые вспышки(сцинтилляции). Люминофоры, используемые для этих целей, обычно называются сцинтилляторами. В качестве сцинтилляторов используются различные вещества (твёрдые, жидкие, газообразные).

Сцинтиллятор может быть органическим (кристаллы, пластики или жидкости) или неорганическим (кристаллы или стекла). Используются также газообразные сцинтилляторы. Неорганические сцинтилляторы. Неорганические сцинтилляторы представляют собой кристаллы неорганических солей. Практическое применение в сцинтилляционной технике имеют главным образом галоидные соединения некоторых щелочных металлов. Для увеличения светового выхода таких сцинтилляторов вводятся специальные примеси других элементов, называемых активаторами (например, таллий). Сцинтиллятор, построенный на основе кристалла NaJ(Tl), обладает большим световым выходом. В качестве твёрдотельных неорганических сцинтилляторов используются, NaCl(AgCl), NaI (активированный Tl), LiI(Eu), LiF(Eu), CsI(Tl), KI(Tl), Bi4Ge3O12 (BGO) и др. Все они позволяют выращивать крупные кристаллы, которые затем соответствующим образом обрабатываются. Эти сцинтилляторы применяются для регистрации г-излучения, так как обладают большим средним порядковым номером Z и высокой плотностью. Малой гигроскопичностью обладают кристаллы CsI, которые могут использоваться в сцинтилляционных счётчиках даже в атмосферных условиях. Перечисленные сцинтилляторы обладают, относительно близкими временами высвечивания порядка 10 -6 сек, что в основном определяет порядок разрешающего времени счётчика на их основе. Сравнительно новыми являются сцинтилляторы на основе кристаллов ортогерманата висмута (Bismuth Germanate Oxide)- BGO. Имея большую плотность, по сравнению с NaI, BGO-детекторы обладают значительно большей эффективностью регистрации г-излучения, особенно в высокоэнергетической области. Так, для достижения одинаковой точности измерений спектрометров на базе BGO и NaI, последнему необходимо увеличить время экспозиции в 3,3 раза. К недостаткам BGO можно отнести малую светосилу и довольно невысокое разрешение, по сравнению с традиционными сцинтилляторами. Ожидается внедрение в радиометрию кристаллов вольфрамата кадмия - CdWO4 (CWO), по ряду характеристик превосходящих BGO. Также имея высокую эффективность регистрации, CWO-сцинтилляторы обладают лучшим разрешением, большим световыходом и его низкой температурной зависимостью от окружающей температуры. Cцинтилляционные кристаллы бромида лантана, легированные церием, LaBr3(Ce) обладают более высоким энергетическим разрешением и коротким временем высвечивания, чем традиционные кристаллы NaI(Tl), Энергетическое разрешение для энергии гамма-излучения 662 кэВ составляет 2,9 % (19 кэВ) (для кристалла NaI(Tl) аналогичного размера при тех же условиях, разрешение равно 6%), а также более высокой эффективностью регистрации и хорошей температурной стабильностью. Потому устройство детектирования на основе LaBr3(Ce) позволят уверенно анализировать образцы со сложными спектрами гамма-излучателей. Высокое разрешение напрямую ведет к улучшению качества идентификации радионуклидов в исследуемых образцах; значения минимально измеряемой активности, за идентичные интервалы времени, уменьшаются и как следствие уменьшаются времена измерения образцов для достижения требуемого результата; высокая температурная стабильность устройств детектирования позволяет эффективно применять их при тяжелых температурных воздействиях внешней среды. Существует большое количество сцинтилляторов, весьма эффективных, но из них не удаётся вырастить большие кристаллы для детекторов. Например, ZnS(Tl) - обладает малой гигроскопичностью, высокой конверсионной эффективностью, достигающей 20-25% и практически независимой от энергии регистрируемых частиц. В этой связи следует также упомянуть ZnS(Ag) используемый для регистрации б- излучения. Сульфид цинка широко применяется при изготовлении детекторов как мелкокристаллический порошок, в виде тонного слоя, нанесённого на прозрачную основу, например, оргстекло. Такие детекторы имеют невысокое разрешающее время 10 -3 сек, но с успехом используются при регистрации тяжёлых заряженных частиц. Если к такому порошку подмешать боросодержащий компонент, например В2О3 - получим хороший детектор для регистрации медленных и тепловых нейтронов (по ядерной реакции 3 2 10 5 В n б Li , к тому же малочувствительной к сопутствующему г- излучению. Для регистрации медленных и тепловых нейтронов пригодны также детекторы на основе LiI и LiF, допированные 6 Li: нейтроны вызывают реакцию 6 Li(n, б)T с образованием частиц высокой энергии. Но они одновременно регистрируют и г-фон, который может быть далее дискриминирован в аппаратуре. Процесс возникновения сцинтилляций можно представить при помощи зонной теории твердого тела. В отдельном атоме, не взаимодействующем с другими, электроны находятся на вполне определенных дискретных энергетических уровнях. В твердом теле атомы находятся на близких расстояниях, и их взаимодействие достаточно сильно. Благодаря этому взаимодействию уровни внешних электронных оболочек расщепляются и образуют зоны, отделенные друг от друга запрещенными зонами. Самой внешней разрешенной зоной, заполненной электронами, является валентная зона. Выше ее располагается свободная зона - зона проводимости. Между валентной зоной и зоной проводимости находится запрещенная зона, энергетическая ширина которой составляет несколько электронвольт. Если в кристалле имеются какие-либо дефекты, нарушения решетки или примесные атомы, то в этом случае возможно появление энергетических электронных уровней, расположенных в запрещенной зоне. При внешнем воздействии, например при прохождении через кристалл быстрой заряженной частицы, электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости. В валентной зоне останутся свободные места, обладающие свойствами положительно заряженных частиц с единичным зарядом и называемые дырками. Описанный процесс и является процессом возбуждения кристалла. Возбуждение снимается путем обратного перехода электронов из зоны проводимости в валентную зону, происходит рекомендация электронов и дырок. Во многих кристаллах переход электрона из зоны проводимости в валентную происходит через промежуточные люминесцентные центры, уровни которых находятся в запрещенной зоне. Указанные центры обусловливаются наличием в кристалле дефектов или примесных атомов. При переходе электронов в две стадии испускаются фотоны с энергией, меньшей ширины запрещенной зоны. Для таких фотонов вероятность поглощения в самом кристалле мала и поэтому световой выход для него много больше, чем для чистого, беспримесного кристалла. Органические кристаллические сцинтилляторы. Молекулярные силы связи в органических кристаллах малы по сравнению с силами, действующими в неорганических кристаллах.

Поэтому взаимодействующие молекулы практически не возмущают энергетические электронные уровни друг у друга и процесс люминесценции органического кристалла является процессом, характерным для отдельных молекул. В основном электронном состоянии молекула имеет несколько колебательных уровней. Под воздействием регистрируемого излучения молекула переходит в возбужденное электронное состояние, которому также соответствует несколько колебательных уровней. Возможны также ионизация и диссоциация молекул. В результате рекомбинации ионизованной молекулы, она, как правило, образуется в возбужденном состоянии. Первоначально возбужденная молекула может находиться на высоких уровнях возбуждения и через короткое время (~10 -11 сек) испускает фотон высокой энергии. Этот фотон поглощается другой молекулой, причем часть энергии возбуждения этой молекулы может быть израсходована на тепловое движение и испущенный впоследствии фотон будет обладать уже меньшей энергией по сравнению с предыдущим. После нескольких циклов испускания и поглощения образуются молекулы, находящиеся на первом возбужденном уровне; они испускают фотоны, энергия которых может оказаться уже недостаточной для возбуждения других молекул и, таким образом, кристалл будет прозрачным для возникающего излучения. Благодаря тому, что большая часть энергии возбуждения расходуется на тепловое движение, световой выход (конверсионная эффективность) кристалла сравнительно невелик и составляет несколько процентов. Рис. 3. Упаковка кристалла: 1 - алюминиевая крышка ; 2 -дюралевый корпус; 3 - отражатель из оксида магния; 4 - стекло. В качестве твёрдых органических сцинтилляторов часто используются монокристаллы антрацена (C14H10), стильбена (C14H12), нафталина (C10H8) с антраценом (5%), толан (дифенилацетилен) и др. Все органические сцинтилляторы обладают по сравнению с неорганическими, меньшими временами высвечивания и меньшей плотностью. Детекторы на их основе отличаются хорошей разрешающей способностью, обычно 10 -6 - 10 -8 сек, но меньшей эффективностью к г- излучению. Обычно они, в различном конструктивном оформлении используются для регистрации и спектрометрии б- и в-частиц. Монокристаллы стильбена и толана, например, легко выращиваются до больших размеров и имеют самые короткие времена высвечивания. Стильбен хотя и обладает несколько меньшим световым выходом, чем антрацен, но зато длительность сцинтилляции у него значительно меньше (7*10 -9 сек), чем у антрацена, что позволяет использовать его в тех экспериментах, где требуется регистрация очень интенсивного излучения. Рис. 4. Схема контейнера типа А. Кристаллические сцинтилляторы выпускаются для счёта и спектрометрии. Иногда в них делается колодец, для обеспечения 4р- геометрии.

Пластмассовые сцинтилляторы. Пластмассовые сцинтилляторы представляют собой твердые растворы флуоресцирующих органических соединений (n-Терфенил, 2,5-Дифенилоксазол, 1-Фенил-2-[4-бифенил]- этилен и др.) в подходящем прозрачном веществе. Например, растворы антрацена или стильбена в полистироле, или плексигласе. Концентрации растворенного флуоресцирующего вещества обычно малы и составляют несколько десятых долей процента или несколько процентов. Рис. 5. Контейнер типа Ж с колодцем. Так как растворителя много больше, чем растворенного сцинтиллятора, то, естественно, регистрируемая частица производит в основном возбуждение молекул растворителя. Энергия возбуждения в дальнейшем передается молекулам сцинтиллятора. Очевидно, что спектр испускания растворителя должен быть более жестким, чем спектр поглощения растворенного вещества, или по крайней мере совпадать с ним. Экспериментальные факты показывают, что энергия возбуждения растворителя передается молекулам сцинтиллятора за счет фотонного механизма, т. е. молекулы растворителя испускают фотоны, которые затем поглощаются молекулами растворенного вещества. Возможен и другой механизм передачи энергии. Так как концентрация сцинтиллятора мала, то раствор оказывается практически прозрачным для возникшего излучения сцинтиллятора. Пластмассовые сцинтилляторы характеризуются: малым временем высвечивания порядка 10 -8 - 10 -9 сек, удовлетворительной устойчивостью к воздействию облучений, пропорциональной зависимостью высот импульсов сцинтилляций от энергии излучения. Сцинтилляционная эффективности лучших пластмассовых сцинтилляторов достигает 70% эффективности монокристаллов стильбена. Ценным свойством пластмассовых сцинтилляторов является их прозрачность к собственному излучению. Сцинтиллирующие пластмассы легко изготовляются, механически обрабатываются и дают интенсивное свечение. В качестве примера можно назвать твёрдые растворы терфенила или антрацена в полистироле. Фосфоры-пластики могут быть изготовлены больших объёмов и любой формы (блочные детекторы, плёнки, капилляры и т.п.). Пластмассовые сцинтиллирующие детекторы имеют эффективности ниже введённого вещества-сцинтиллятора из-за меньшей его концентрации на единицу объёма детектора. Зато такие детекторы не боятся механических воздействий, влаги и могут эксплуатироваться в диапазоне температур (-190 - +70 о С). Их применяют для регистрации заряженных частиц. Они чувствительны также и к г-излучению. Органические сцинтилляторы в кристаллическом и заполимеризованном виде используются для регистрации быстрых нейтронов благодаря эффекту упругого их рассеяния в материале детектора и возникающим при этом ядрам отдачи. Однако в каждом случае следует оценить степень влияния на результат сопровождающего нейтронный поток г-излучения. Жидкие органические сцинтилляторы представляют собой растворы флуоресцирующих веществ в прозрачных растворителях, мало поглощающих энергию излучения в фиолетовой и ультрафиолетовой частях спектра. Растворители являются очищенные м-ксилол, толуол, фенилциклогексан, сцинтиллирующими добавками n-Терфенил, 2,5-Дифенилоксазол (ППО), 1,4-Ди-[2-(5-фенилоксазолил)]-бензол (ПОПОП), 2,5-Ди- (1-нафтил)-1,3,4-оксадиазол, 1-Фенил-2(4-бифенил)-этилен, Кватерфенил и др. Наибольшим световым выходом обладает сцинтиллятор, изготовленный при растворении р-терфенила в ксилоле при концентрации растворенного вещества 5 г/л. Ценным свойством жидкостных сцинтилляторов является малое время высвечивания (10 -8 - 10 -9 сек), хорошая прозрачность для собственного излучения и возможность изготовлять их в любых объёмах и сосудах. Механизм флуоресценции в жидких сцинтилляторах аналогичен механизму, происходящему в твердых растворах - сцинтилляторах. Использование жидкостей позволяет получать неограниченные объёмы фосфоров. Жидкостной детектор обычно представляет собой стеклянный сосуд, по диаметру катода ФЭУ, наполненный сцинтиллирующим раствором и установленный непосредственно на фотокатод ФЭУ. Измеряемый радиоактивный образец помещается внутрь жидкого объёма или смешивается с жидким сцинтиллятором. Для повышения эффективности такого жидкостного счётчика - максимум спектра излучения паратерфенила сдвигают к максимуму чувствительности фотокатода используемого ФЭУ путём добавок в раствор сцинтиллятора, в рекомендованных пропорциях, так называемых «сдвигающих добавок». В качестве таких добавок часто используют стандартные препараты РОРОР, РРО и др. Жидкостные сцинтилляционные детекторы широко применяются в радиометрии образцов, содержащих низкоэнергетические в-частицы. Ихприменяют и для регистрации г-излучения, а также нейтронов. В последнем случае в органических жидкостях растворяют вещество, в котором нейтроны вызывают ядерную реакцию с образованием заряженной частицы. Однако в больших потоках нейтронов (более 10 12 нейтрон/см 2 /сек) практически детекторы на основе традиционных органических растворителях выходят из строя. Для работы с большими нейтронными потоками используется проточный сцинтилляционный детектор нейтронов, использующий в качестве индикатора известную ядерную реакцию 6 Li + n > б + T. Детектор состоит из пленки 6 Li (3х3 мм) толщиной 10 мкм, заключенной в майларовую оболочку толщиной 1 мкм, которая служит для изоляции лития от окружающей среды и создания (помещенной в алюминиевую рамку) конструкции, которая омывается с двух сторон потоком жидкого фторсодержащего сцинтиллятора. Свет сцинтилляции с каждой стороны через свой световод попадает на фотокатод своего фотоумножителя. Направления потоков сцинтиллятора, нейтронного потока и снимаемого светового потока на фотоумножитель взаимоперпендикулярны, что позволяет, в принципе, защитить ФЭУ от нейтронного облучения. В результате ядерной реакции на 6 Li б-частица и тритий регистрируются по разные стороны пленки 6 Li (в различных объемах сцинтиллятора) каждый своим ФЭУ, которые включены на совпадение, что позволяет существенно снизить фон.

Проточный жидкосцинтилляционный детектор для регистрации высоких потоков нейтронов. Концентрация флуоресцирующего вещества обычно мала и регистрируемая частица возбуждает в основном молекулы растворителя. В дальнейшем энергия возбуждения передается молекулам флуоресцирующего вещества. Широко развивается техника жидкостно-сцинтилляционных измерений, при которых препараты радиоактивных веществ вводятся (растворяются, эмульгируются и т.п.) непосредственно в жидкостно- сцинтилляционную смесь, что обеспечивает простоту приготовления препаратов, выгодные геометрические условия измерений, исключает потери, связанные с ослаблением излучения. Так как в органических сцинтилляторах возбуждаются молекулярные уровни, которые излучают в ультрафиолетовой области для согласования со спектральной чувствительностью регистрирующих светустройств (ФЭУ и фотодиодов) используются светопреобразователи, которые поглощают ультрафиолетовое излучение и переизлучают видимый свет в области 400 нм. Газовые сцинтилляторы. При прохождении заряженных частиц через различные газы в них наблюдалось появление сцинтилляций. Наибольшим световым - выходом обладают тяжелые благородные газы (ксенон и криптон). Большим световым выходом обладает также смесь ксенона и гелия. Присутствие в гелии 10% ксенона обеспечивает световой выход, даже больший, чем у чистого ксенона. Ничтожно малые примеси других газов резко уменьшают интенсивность сцинтилляций в благородных газах. Для исследования заряженных частиц малых энергий (< 0,1 Мэв) и осколков деления ядер в качестве сцинтилляторов применяются газы (Табл. ), в основном - инертные газы (Xe, Kr, Ar, He), из которых основным является ксенон. В этом случае катод фотоумножителя помещается в соответствующий светоизолированный газонаполненный объём. Измеряемый радиоактивный объект помещается также в этот газонаполненный объём. Спектры излучения этих благородных газов находятся в фиолетовой области спектра. Экспериментально было показано, что длительность вспышек в благородных газах мала (10 -9 -10 -8 сек), а интенсивность вспышек в широком диапазоне пропорциональна потерянной энергии регистрируемых частиц и не зависит от их массы и заряда. Газовые сцинтилляторы обладают малой чувствительностью к г- излучению. Газы обладают линейной зависимостью величины сигнала от энергии частицы в широком диапазоне энергий, быстродействием и возможностью менять тормозную способность изменением давления. Кроме того, источник может быть введён в объём газового сцинтиллятора. Однако газовые сцинтилляторы требуют высокой чистоты газа и специального ФЭУ с кварцевыми окнами (значительная часть излучаемого свет лежит в ультрафиолетовой области).

4. Введение радиоактивной метки в биологический препарат: in vitro и in vivo

Если синтез белка или нуклеиновой кислоты ведут в полной ферментативной системе in vitro (в пробирке) с использованием радиоактивно меченых низкомолекулярных предшественников, то оценить включение радиоактивности в биополимер можно с использованием счета радиоактивности конечного продукта на фильтре. Для задержания белков или нуклеиновых кислот после осаждения их из реакционной смеси трихлоруксусной кислотой (ТХУ) или этанолом можно использовать фильтры из толстой фильтровальной бумаги или стекловолокна с размером пор 0,45-1,2 ц. Второй вариант предполагает использование имеющихся в продаже мембранных фильтров из нитроцеллюлозы (без осаждения). В этом случае задержание продукта реакции на фильтре обусловлено его сорбцией. Нитроцеллюлоза прочно сорбирует щелочные белки, рибосомы и однонитевые (денатурированные) молекулы ДНК. Следует отметить, что в случае использования бумажных или стекловолокнистых фильтров часть радиоактивного продукта проникает в глубь фильтра, а на мембранном - весь он тонкой пленкой распределяется по поверхности. С точки зрения надежного контакта со сцинтиллятором второй вариант предпочтительнее. Но мембранные фильтры намного дороже бумажных или стекловолокнистых. Для данной цели удобны фильтры диаметром 24 мм, что позволяет легко вносить их во флаконы сцинтилляционного счетчика.

В колбу Бунзена вставляют на резиновой пробке кольцевую подложку для фильтра из нержавеющей стали в виде решетки с кольцевым шлифованным фланцем. На нее кладут фильтр , а на фильтр ставят резервуар, выточенный из такой же стали и тоже со шлифованным фланцем. Фланцы сжимают пружинными зажимами. Такая легко разборная конструкция удобна для манипуляций с фильтром.

В резервуар заливают реакционную смесь со взвешенным в ней осадком исследуемого продукта (в первом варианте) или без осадка (во втором варианте) и при небольшом разрежении отсасывают жидкость. Радиоактивные предшественники вымывают 5-6 раз сменяя в резервуаре промывную жидкость, не способную растворить осадок. (Например, ту же, в которой велось осаждение полимера)

Если фильтров много, то, пронумеровав их предварительно по краю карандашом, можно промывку вести "в объеме", большими партиями, сменяя промывную жидкость каждые 15 минут и периодически встряхивая ее. Последние промывки в любом случае ведут этанолом, затем эфиром для полного удаления воды во время последующей сушки фильтров. Это особенно важно для "объемных": бумажных и стекловолокнистых фильтров, где вода должна быть полностью удалена из внутренних пор, так как просчет радиоактивности осадка на фильтре ведут во флаконе с чистым толуоловым сцинтиллятором. Остатки воды в порах могут преградить сцинтиллятору доступ к радиоактивному веществу. Хорошо высушенный фильтр в толуоловом сцинтилляторе выглядит однородно полупрозрачным. Сушку ведут на воздухе при комнатной температуре 15-20 минут (до исчезновения запаха эфира). Положение "объемного" фильтра во флаконе, - лежа на дне или стоя на ребре, - не играет существенной роли. Вспышки света при испускании (3-электронов все равно "засвечивают" всю жидкость во флаконе и будут замечены обоими ФЭУ. Впрочем, мембранный фильтр, все-таки, лучше положить на дно пленкой вещества вверх.

В случае малых объемов инкубационной смеси даже в первом варианте использования фильтров не обязательно проводить реакцию и осаждение полимера в объеме для последующего сбора осадка фильтрованием. До 50 мкл реакционной смеси можно просто нанести на бумажный фильтр и дать жидкости впитаться. Эту операцию можно провести за один прием для нескольких десятков пронумерованных фильтров, ряд за рядом наколотых булавками на слой резины, так чтобы они ее не касались. Затем резину с фильтрами помещают во влажную камеру, термостатированную при температуре ферментативной реакции. По ее окончании фильтры вместе с булавками снимают и помещают в большой стакан, заполненный 5%-ным раствором ТХУ или этанолом. Осаждение полимера будет происходить внутри фильтров. (С булавок фильтры снимать не следует, так как булавки предохраняют их от слипания) Там же, в стакане производят и все промывки. Затем фильтры снова накалывают на резину, сушат и помещают во флаконы со сцинтиллятором в порядке их номеров.

Разумеется, при использовании фильтров эффективность счета снижается по сравнению с просчетом препарата, растворенного в сцинтилляторе. Некоторая часть энергии (3-электронов теряется на соударения с материалом осадка и пространственной сеткой фильтра. Однако Р-электрон, потерявший часть энергии, вовсе не обязательно уже неспособен вызвать световую вспышку в сцинтилляторе. А для счета важно только число импульсов в минуту, а не их амплитуда (за исключением счета двойной метки). Тем не менее, следует контролировать тормозящие факторы - толщину и плотность осадка, а также и самого фильтра, с тем, чтобы по возможности уменьшить число импульсов, оказавшихся не просчитанными из-за слишком большой потери энергии по дороге к сцинтиллятору.

In vivo.

Проще всего предоставить непростую, а иногда и небезопасную операцию введения метки самой природе. Для этого в питательную среду вносят радиоактивно меченый предшественник синтеза интересующего нас вещества в организме. Проще всего это сделать для бактерий. Меченый по тимидин за 1 час легко включается в ее ДНК до уровня, составляющего около 10% внесенной в среду радиоактивности. Точно так же метят ДНК в животных клетках, растущих в культуре ткани.

Импульсную метку в иРНК бактерий осуществляют путем введения в питательную среду С-урацила или того же Р-ортофосфата - после исчерпания или отмывки нерадиоактивного фосфора. Ввиду быстроты протекания процессов метаболизма у бактерий продолжительность такого импульса должна быть небольшой (10-30 сек.). После чего жизнедеятельность бактерий надо немедленно прекратить, например, вылить их суспензию на мелко раздробленный лед, содержащий азид натрия.

Метку в бактериальные белки, как и в белки высших организмов в культуре клеток, удобнее всего вносить с помощью меченого по С или S метионина. Напомню, что метионин является незаменимой аминокислотой (т.е. не синтезируется в самом организме) для клеток всех высших животных и некоторых бактерий. Кроме того, с него начинается синтез любого белка, что позволяет следить за началом этого процесса.

Введение метки через диету животных практически не используется, так как радиоактивные изотопы по путям метаболизма включаются во многие биологические молекулы. Кроме того разбавление радиоактивной метки происходит за счет собственных запасов организма, например, незаменимых аминокислот, полученных в результате катаболизма (расщепления) собственных белков. Все это требует большого расхода дорогостоящих радиоактивных препаратов и связано с повышенной степенью радиационной опасности.

Здесь уместно заметить, что радиоактивная метка вводится, точнее сказать, создается в аминокислотах, нуклеотидах и других биологических значимых молекулах путем специального облучения в атомных реакторах. Каталоги специализированных зарубежных фирм содержат многие сотни наименований радиоактивно меченых молекул. Чего, к сожалению, нельзя сказать об отечественной продукции

Заключение

Метод меченых атомов широко используется в современном мире. Его применяют для решения как фундаментальных, так и прикладных биологических проблем, изучение которых другими методами затруднено или невозможно. Существенное для биологии преимущество метода меченых атомов состоит в том, что использование изотопных индикаторов не нарушает целостности организма и его основных жизненных отправлений. С применением меода меченных атомов связаны многие крупные достижения современной биологии, определившие расцвет биологических наук во 2-й половине 20 в.

Трудно переоценить его значение. Он применяется в разных областях науки и техники и позволяет глубже и полней познать законы природы, облегчить труд человека и спасти сотни тысяч людей от преждевременной смерти.

Список использованных источников

1. Авдонин П.В., Ткачук В. А, Рецепторы и внутриклеточный кальций. 1994. - Наука, Москва. - С.29-42.

2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементы человека, Медицина. М. - 1991.

3. Гааль, Э., Медьеши Г., Верецкеи Л. Электрофорез в разделении биологических макромолекул. М.: Мир, 1982.

4. Гекселер К., Экштайн Э. Аналитические и препаративные лабораторные методы. М.: Химия, 1994.

5. Дарбре А. Практическая химия белка. М.: Мир, 1989.

6. . Остерман Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот. М.: Наука, 1985.

7. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и центрифугирование. М.: Наука, 1981.

8. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. М.:МЦНМО, 2002.

9. Практикум по биохимии. Под редакцией С.Е.Северина и Г.А.Соловьёвой. М.: Издательство МГУ, 1989

10. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-3/23.htm

11. http://mikroorganizmy.ru/azot-v-udobrenii/metod-mechenyx-atomov.html

Размещено на Allbest.ru