核技術在實驗核醫學中的應用

劉斯禹+韓雪+郭天超+高瑜+郭天飛+劉心怡

摘 要：隨著核技術的迅速發展，許多交叉學科應運而生。核醫學作為一種和平利用核技術的學科，憑借其具有的靈敏、簡便、準確等優點，受到了廣泛關注。該文將對核技術在實驗核醫學中的應用進行介紹，內容包括同位素標記技術、同位素失蹤技術、放射自顯影技術、中子活化技術、體外放射分析技術。核技術在醫學中的應用是核技術應用的一大進步，也大大促進了醫學的發展。

關鍵詞：實驗核醫學 同位素 中子活化分析 體外放射分析

中圖分類號：O571 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0139-02

核技術是一門以核科學為基礎的，基于原子核科學理論的現代技術，也被稱為核科學技術。核科學技術發源于19世紀，經過100多年的發展，仍然保持著旺盛的活力，是現代科學中一個非常重要的研究領域。核技術的應用是人們合理利用原子能的重要體現，隨著核技術的發展以及核技術的應用，核技術在工業、農業、環保、醫療器械、材料、食品、國家安全等領域以及多種學科的基礎研究中的應用日益廣泛[1]。

20世紀30年代起，核技術已開始被應用于醫療領域，經過近年來的發展，核醫學已經發展成為一門建立在核技術和醫學之上的，涉及電子技術、計算機技術、化學、物理和生物學等現代科學技術的新興學科。核探測方法不僅具有靈敏、簡便的優點，還可以反映人體內生理、生化過程及組織內臟器形態，這為基礎研究和臨床診斷開辟了新的途徑[2]。

1 實驗核醫學

實驗核醫學是利用核素或核射線進行生物醫學研究的一類理論研究的統稱，與計算機技術、電子技術、物理等其他學科有著廣泛的交叉，其內容主要包括同位素標記技術、同位素示蹤技術、放射自顯影技術、中子活化分析和體外放射分析技術等。盡管目前核醫學的發展正面臨挑戰，以純基礎研究為主的實驗核醫學的發展受到資金投入的限制，但其作為核醫學基礎這一地位不可動搖[3]。

2 核技術在實驗核醫學中的應用

2.1 同位素標記技術

同位素標記技術在應用于生物分子中時，主要分為兩大類，穩定同位素標記和放射性同位素標記。二者原理不同，穩定同位素標記利用對象包括無放射性的穩定同位素和無放射性的普通同位素，利用體內標記技術或者體外標記技術，分別對生物分子進行標記，然后對二者進行比較分析，確定相對含量的變化[4]。

Oda等人[5]曾利用體內標記技術將兩組生長情況完全一致的酵母分別置于含有14N核素 和15N核素的培養基中進行培養，并且成功的得到了14N核素和15N核素標記的酵母；Krijgsveld等人[6]做了進一步的工作，他們將15N標記的大腸桿菌和酵母作為多細胞生物線蟲和果蠅的飼料，成功將15N引入到多細胞生物的蛋白質中。C、H、P等同位素對蛋白質的成功標志，促進了對藥物蛋白質組學的研究[7]。

2.2 同位素示蹤技術與放射自顯影技術

同位素示蹤技術與同位素標記技術的原理基本相同，利用核素對特定組分進行標記之后，通過觀察特定組分的轉移情況進行分析研究，主要用于藥學的研究。

莊毅等[8]曾利用32P、15N和86Rb核素進行標記，利用同位素示蹤技術證實了天麻塊莖以蜜環菌菌絲體作為主要營養源，除此之外，周圍土壤中的營養物質是其另一營養來源。蘭進等[9]做了進一步的研究，利用同位素示蹤技術確保了天麻在蜜環菌菌絲體不存在的情況下，依舊可以從周圍土壤中獲取營養。

放射自顯影技術是一種特殊的同位素示蹤結束，其以放射性核素作為示蹤劑，放射性核素發射出來的帶電離子（α或β粒子）能夠與鹵化銀進行反應，從而產生潛影，通過觀察銀粒位置與數量，進行定位、定量分析。罔昌奎[10]曾利用放射自顯影術鑒定特異抗體，并發現放射自顯影技術能夠克服檢測血清特異抗體時往往出現假陽性結果這一問題。

2.3 中子活化分析

隨著中子源、探測器技術的迅速發展，近年來中子活化分析技術取得了巨大進步。中子活化分析主要是使中子與待測物質中的穩定性核素發生反應，生成放射性核素，通過分析放射性核素發出的特征射線，確定核素的含量。中子活化分析可以被分為離體中子活化分析和活體中子活化分析。利用中子活化分析技術可以完成測量生物體內某一元素的總含量等基礎研究，為生理學、營養學的研究開辟了道路[11]。

2.4 體外放射分析技術

體外放射分析技術建立于上個世紀中葉，是一種在試管內進行的以放射性核素標記的配體和結合體的反應為基礎的技術，主要用于微量生物活性物質的檢測。由Berson和Yalow[12]創立的放射免疫分析技術是體外放射分析技術中建立最早的、應用最廣的技術，這項技術是放射化學和免疫學的有機結合，具有較高的特異性和靈敏度[13]。

在我國，放射免疫分析技術起步于20世紀60年代，由于具有價格低廉、準確性高、穩定性好等優點，一經建立，應用廣泛，尤其是在基層醫院，有相當的基礎。據報道，截至2012年，我國每年有超過3 000萬的患者會接受放射免疫分析技術的檢查[14]。盡管目前放射免疫分析技術由于其環境污染等缺點已被逐步淘汰，但是，它在促進醫學發展方面有著不可取代的作用。

3 結語

核技術的發展促進了核醫學的產生，核醫學是和平利用核能的有效手段，將核技術廣泛應用于醫學是一次偉大的進步。核醫學在我國有100年左右的發展歷史，而臨床應用的歷史僅有半個世紀，作為一個比較年輕的學科，仍然具備著旺盛的發展活力。

參考文獻

[1] 黃江.核技術應用中若干技術問題研究[D].華中科技大學，2013.

[2] 容鐵華.核技術、核儀器在醫學中的應用[C]//中國儀器儀表學會醫療儀器分會.首屆中國儀器儀表學會醫療儀器分會學術會議論文集.中國儀器儀表學會醫療儀器分會，1993：8.

[3] 張永學.實驗核醫學面臨的挑戰和角色轉變[J].中華核醫學與分子影像雜志，2015，35（5）：337-339.

[4] 歐陽玥，孫曉紅，閆靜，等.穩定同位素標記技術在生物分子相對定量分析研究中的應用與進展[J].科學通報，2013（27）：2762-2778.

[5] Oda Y，Huang K，Cross F R，et al.Accurate quantitation of protein expression and site-specific phosphorylation[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，1999，96（12）：6591-6596.

[6] Krijgsveld J，Ketting R F，Mahmoudi T，et al.Metabolic labeling of C.elegans and D.melanogaster for quantitative proteomics[J].Nature Biotechnology，2003，21（8）：927-931.

[7] 張曉玲，趙秀麗，武峰，等.同位素標記相對和絕對定量技術在藥物蛋白質組學研究中的應用[J].中國醫藥指南，2011，9（28）：5-8.

[8] 莊毅，王榮珍，張衛芳，等.天麻的第二營養來源研究[J].植物分類與資源學報，1983（1）.

[9] 蘭進，李京淑.同位素示蹤法研究天麻第二營養源[J].核農學報，1993，7（4）：249-252.

[10] 罔昌奎.放射自顯影術在鑒定特異抗體中的應用[J].細胞與分子免疫學雜志，1987（1）：106-107.

[11] 王海嬰，夏世鈞.中子活化分析在醫學、生物學中的應用（綜述）[J].疾病預防控制通報，1990（2）：110-115.

[12] Berson S A，Yalow R S.Quantitative aspects of the reaction between insulin and insulin-binding antibody[J].Journal of Clinical Investigation，1959，38（11）：1996-2016.

[13] 賀佑豐.放射免疫分析及其進展[J].同位素，1993（2）：116-124.

[14] 王丁泉.放射免疫分析技術的發展現狀與展望[J].標記免疫分析與臨床，2012，19（4）：249-251.