核技术在实验核医学中的应用

刘斯禹+韩雪+郭天超+高瑜+郭天飞+刘心怡

摘 要：随着核技术的迅速发展，许多交叉学科应运而生。核医学作为一种和平利用核技术的学科，凭借其具有的灵敏、简便、准确等优点，受到了广泛关注。该文将对核技术在实验核医学中的应用进行介绍，内容包括同位素标记技术、同位素失踪技术、放射自显影技术、中子活化技术、体外放射分析技术。核技术在医学中的应用是核技术应用的一大进步，也大大促进了医学的发展。

关键词：实验核医学 同位素 中子活化分析 体外放射分析

中图分类号：O571 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（c）-0139-02

核技术是一门以核科学为基础的，基于原子核科学理论的现代技术，也被称为核科学技术。核科学技术发源于19世纪，经过100多年的发展，仍然保持着旺盛的活力，是现代科学中一个非常重要的研究领域。核技术的应用是人们合理利用原子能的重要体现，随着核技术的发展以及核技术的应用，核技术在工业、农业、环保、医疗器械、材料、食品、国家安全等领域以及多种学科的基础研究中的应用日益广泛[1]。

20世纪30年代起，核技术已开始被应用于医疗领域，经过近年来的发展，核医学已经发展成为一门建立在核技术和医学之上的，涉及电子技术、计算机技术、化学、物理和生物学等现代科学技术的新兴学科。核探测方法不仅具有灵敏、简便的优点，还可以反映人体内生理、生化过程及组织内脏器形态，这为基础研究和临床诊断开辟了新的途径[2]。

1 实验核医学

实验核医学是利用核素或核射线进行生物医学研究的一类理论研究的统称，与计算机技术、电子技术、物理等其他学科有着广泛的交叉，其内容主要包括同位素标记技术、同位素示踪技术、放射自显影技术、中子活化分析和体外放射分析技术等。尽管目前核医学的发展正面临挑战，以纯基础研究为主的实验核医学的发展受到资金投入的限制，但其作为核医学基础这一地位不可动摇[3]。

2 核技术在实验核医学中的应用

2.1 同位素标记技术

同位素标记技术在应用于生物分子中时，主要分为两大类，稳定同位素标记和放射性同位素标记。二者原理不同，稳定同位素标记利用对象包括无放射性的稳定同位素和无放射性的普通同位素，利用体内标记技术或者体外标记技术，分别对生物分子进行标记，然后对二者进行比较分析，确定相对含量的变化[4]。

Oda等人[5]曾利用体内标记技术将两组生长情况完全一致的酵母分别置于含有14N核素 和15N核素的培养基中进行培养，并且成功的得到了14N核素和15N核素标记的酵母；Krijgsveld等人[6]做了进一步的工作，他们将15N标记的大肠杆菌和酵母作为多细胞生物线虫和果蝇的饲料，成功将15N引入到多细胞生物的蛋白质中。C、H、P等同位素对蛋白质的成功标志，促进了对药物蛋白质组学的研究[7]。

2.2 同位素示踪技术与放射自显影技术

同位素示踪技术与同位素标记技术的原理基本相同，利用核素对特定组分进行标记之后，通过观察特定组分的转移情况进行分析研究，主要用于药学的研究。

庄毅等[8]曾利用32P、15N和86Rb核素进行标记，利用同位素示踪技术证实了天麻块茎以蜜环菌菌丝体作为主要营养源，除此之外，周围土壤中的营养物质是其另一营养来源。兰进等[9]做了进一步的研究，利用同位素示踪技术确保了天麻在蜜环菌菌丝体不存在的情况下，依旧可以从周围土壤中获取营养。

放射自显影技术是一种特殊的同位素示踪结束，其以放射性核素作为示踪剂，放射性核素发射出来的带电离子（α或β粒子）能够与卤化银进行反应，从而产生潜影，通过观察银粒位置与数量，进行定位、定量分析。罔昌奎[10]曾利用放射自显影术鉴定特异抗体，并发现放射自显影技术能够克服检测血清特异抗体时往往出现假阳性结果这一问题。

2.3 中子活化分析

随着中子源、探测器技术的迅速发展，近年来中子活化分析技术取得了巨大进步。中子活化分析主要是使中子与待测物质中的稳定性核素发生反应，生成放射性核素，通过分析放射性核素发出的特征射线，确定核素的含量。中子活化分析可以被分为离体中子活化分析和活体中子活化分析。利用中子活化分析技术可以完成测量生物体内某一元素的总含量等基础研究，为生理学、营养学的研究开辟了道路[11]。

2.4 体外放射分析技术

体外放射分析技术建立于上个世纪中叶，是一种在试管内进行的以放射性核素标记的配体和结合体的反应为基础的技术，主要用于微量生物活性物质的检测。由Berson和Yalow[12]创立的放射免疫分析技术是体外放射分析技术中建立最早的、应用最广的技术，这项技术是放射化学和免疫学的有机结合，具有较高的特异性和灵敏度[13]。

在我国，放射免疫分析技术起步于20世纪60年代，由于具有价格低廉、准确性高、稳定性好等优点，一经建立，应用广泛，尤其是在基层医院，有相当的基础。据报道，截至2012年，我国每年有超过3 000万的患者会接受放射免疫分析技术的检查[14]。尽管目前放射免疫分析技术由于其环境污染等缺点已被逐步淘汰，但是，它在促进医学发展方面有着不可取代的作用。

3 结语

核技术的发展促进了核医学的产生，核医学是和平利用核能的有效手段，将核技术广泛应用于医学是一次伟大的进步。核医学在我国有100年左右的发展历史，而临床应用的历史仅有半个世纪，作为一个比较年轻的学科，仍然具备着旺盛的发展活力。

参考文献

[1] 黄江.核技术应用中若干技术问题研究[D].华中科技大学，2013.

[2] 容铁华.核技术、核仪器在医学中的应用[C]//中国仪器仪表学会医疗仪器分会.首届中国仪器仪表学会医疗仪器分会学术会议论文集.中国仪器仪表学会医疗仪器分会，1993：8.

[3] 张永学.实验核医学面临的挑战和角色转变[J].中华核医学与分子影像杂志，2015，35（5）：337-339.

[4] 欧阳玥，孙晓红，闫静，等.稳定同位素标记技术在生物分子相对定量分析研究中的应用与进展[J].科学通报，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] 张晓玲，赵秀丽，武峰，等.同位素标记相对和绝对定量技术在药物蛋白质组学研究中的应用[J].中国医药指南，2011，9（28）：5-8.

[8] 庄毅，王荣珍，张卫芳，等.天麻的第二营养来源研究[J].植物分类与资源学报，1983（1）.

[9] 兰进，李京淑.同位素示踪法研究天麻第二营养源[J].核农学报，1993，7（4）：249-252.

[10] 罔昌奎.放射自显影术在鉴定特异抗体中的应用[J].细胞与分子免疫学杂志，1987（1）：106-107.

[11] 王海婴，夏世钧.中子活化分析在医学、生物学中的应用（综述）[J].疾病预防控制通报，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] 贺佑丰.放射免疫分析及其进展[J].同位素，1993（2）：116-124.

[14] 王丁泉.放射免疫分析技术的发展现状与展望[J].标记免疫分析与临床，2012，19（4）：249-251.