Upload
irena-brander
View
237
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Hoofdstuk 7Radioactieve merkers• Algemeen
Voorwaarden voor gebruik Selectie van radiotracers Productie Voor- en nadelen van gebruik
• Isotoopverdunning (IDA) • Radio-immuno assay (RIA)
en analoge methoden (ELISA)
Algemene beschouwingen
• 1913 (Von Hevesy) 210Pb als merker voor bodem plant migratie-studies
• Merkers– verloop van chemische reactie/fysisch proces volgen– plaats van chemische verbinding/modificatie aanduiden
(bvb. in een specifiek orgaan van een levend wezen)
• Radioactieve merkers– bevatten radionuclide eenvoudige activiteitsmeting– kwalitatieve informatie: bv. toestand van een systeem– kwantitatieve informatie: concentratiebepaling
Voorwaarden voor gebruik• Hoofdveronderstellingen
– radioactief bestanddeel gedraagt zich op exact dezelfde wijze als niet-actief bestanddeel
– geen verstoring van het te bestuderen systeem• bvb. door uitgezonden straling, …• tracer meestal in kleine hoeveelheden aanwezig
• Isotoop-effect– meestal weinig belangrijk, maar vele uitzonderingen– radio-isotoop massa-verschil t.o.v. stabiel isotoop
soms andere reactiesnelheid– Soms ander vibratiegedrag: fund,A-B hangt af van
– entropieveranderingen andere evenwichtskonstanten
– combinatie van kinetische/entropische/energetische verschillen
BA
BAAB mm
mm
Selectie van radiotracers
• Rekening houden met– fysische/chemische compatibiliteit
bv. 125I of 131I bij studie van schildklieractiviteit
– halfwaardetijd (toediening bij mensen)• kort genoeg: meetbare activiteit tijdens experiment• lang genoeg: minstens even lang als total duur exp.
– stralingstype: vermijden van storingen (,)– praktische overwegingen:
• kostprijs, beschikbaarheid (merker, detector)
Productie vanradiotracers
• natuurlijk voorkomende: – 3H, 14C, Th-, U-isotopen
• artificiële aanmaak– in nucleaire reactoren
/diverse versnellers– (n,) reacties
-, -actieve radionucliden– fissieproducten– uitgebreide reeks
commerciële radionucliden
Nuclide t1/2 Stralingstype3H 12,3 y 14C 5730 y 24Na 14,96 h 32P 14,28 d
36Cl 3 x 105 y
40K 1.3 x 109 y 42K 12,36 h 45Ca 163 d 51Cr 27,7 d 56Mn 2,58 h 52Fe 8,28 h 59Fe 44,5 d 60Co 5,3 y 65Zn 243,8 d 67Ga 3,26 d 72Ga 14,1 h 75Se 119,8 d 82Br 35,3 h 90Sr 29,1 y
99Mo-99mTc 65,9 h - 6,0 h 128I 25 min
133mXe 5,24 d 137Cs 30,17 y 140Ba 12,75 d 192Ir 73,8 d 198Au 2,69 d 204Tl 3,78 y 210Pb 22,3 y
Voor- en nadelen
• Voordelen– verbeteren van de gevoeligheid gebruik van lage merkerconcentraties (toxiciteit)– minder dure detectieapparatuur (bv. MS)– autoradiografische detectie (bvb. bij
gelelectroforese)
– vervalproces: niet beïnvloed door T, licht, ci, pH
• Nadelen– laboratoria: gepaste uitrusting/toelatingen– radioactief afval– inbouw soms duur/tijdrovend
Isotoop verdunning (IDA)
• Principe– specifieke activiteit verandert niet
tijdens chemische processen
• Direct IDA
– gekende hoeveelheid (massa) radiotracer y+ onbekende hoeveelheid x (inactief)
y
AS y
yx
AS yx
ya
Amx
yxyx
yx
yx
m
a
Na afscheiden, zuiver en wegen:
Isotoop verdunning (IDA)
• Voorbeeld: onbekende Co oplossing– toegevoegd: y = 7,5 mg 60Co in 10 mL, A = 340 cpm– na mengen: Co-neerslag via electrodepositie,
– massa Co: mx+y = 10,3 mg, activiteit: ax+y= 178 cpm
Specifieke activiteit van Co: 178 cpm/10,3 mg = 17,3 cpm/mg massa Co+60Co in neerslag: 340 cpm/17,3 cpm/mg = 19,6 mg massa Co in neerslag: 19,6 – 7,5 mg = 12,1 mg
yAa
mx
yx
yx
Toepassingen van IDA
• Kwantitatieve isolatie is moeilijk/onmogelijk– bvb. bepaling van I- in halogenide-mengsel– 128I als merker toevoegen– neerslag van halogeniden:
I- (H2SO4, MnO2) oxideren tot I2 I2-damp zuivere I2-damp condenseert op koud oppervlak
– I- bepaling op basis van massa/activiteit condensaat
• Kwantitatieve isolatie mogelijk maar tijdrovend– bvb. Co in staal (snelle procedure tijdens staalproductie)– oplossen van vloeibaar staal in zuur + toevoegen 60Co– Electrodepositie massa/activiteit van Co
Toepassingen van IDA
• Sporenniveau/grote verliezen tijdens analyse– o.a. bij neerslagvorming aan wanden van recipiënten– bvb. 10-100 ppm Sr in mineraalkorrels– toevoegen van Sr-radioisotoop na oplossen/scheiding
maakt kwantitatieve bepaling van al het Sr overbodig
• Enkel gedeeltelijke analyse mogelijk– bvb. bepaling totaal bloedcelvolume patiënt/proefdier
– injectie met 52Fe (t½ = 8,3 h) of 59Fe (t½ = 44,5 d)
– na 1 h (evenwichtinstelling): afname 1 mL bloed Schatting totale Fe-hoeveelheid, totaal bloedcelvolume
Stabiele-isotoop IDA
• Massaspectrometrische isotoopverhouding– oplossing met onbekende hoeveelheid Sr (m)– Natuurlijke abundanties: 88Sr: 82.58%, 84Sr: 0.56%– toevoegen van 1.0 pg 84Sr
+ bepaling van de isotoopverhouding
• Algemeen geval: binair isotoopmengsel AX/BX– oorspronkelijk: A, B isotoopfracties
– spike: A, B; met massa y
pg6,910,1
0,50
0056,0pg0,1
8258,0
][
][84
88
mm
m
Sr
Sr
yV
Vx
yx
yxV
ABAB
BABA
BB
AAAB
]X[
]X[B
A
Radio-immuno assay (RIA)
• Antigenen en antilichamen– lichaamsvreemde stoffen: antigenen– reactie van immunologisch systeem: anti-lichamen
• Antilichamen – Immunoglobulinen: IgA, IgM, IgD, IgE, IgG (gamma)– Y-vormige structuur
– Specifiekeantigen- antilichaamreactie
Merking van antilichamen
• Inbouw van 125I (-straler, t½ = 59,4 d)– ook 3H, 14C: vloeibare scintillatiemeting– inbouw in aromatische ringen van aminozuren
TyrosineHistidine
– chloramine-T iodinatie• Zachte oxidatie
van 125I- naar 125I+
• Electrofiele additie op aromatische ringen
– andere methoden
Competitieve RIA
• Procedure1. samenbrengen van (serum)staal +
reagentia2. incubatieperiode (Ag-Al +Ag*-Al binding)3. afscheiding van de Ag-Al + Ag*-Al
complexen4. activiteitsmeting
• Competitie tussen– te doseren anti-gen: Ag– gemerkte equivalent: Ag*
Competitieve RIA
• Onbekende serum oplossing– te doseren hoeveelheid: CAg
– toegevoegd: CAg* en CAl (substoichiometrisch)
– zelfde affiniteit tussen antilichaam en gewone/gemerkte antigenen
– Verhouding gewone/gemerkte complexen
]*][[
]*[
]][[
][
AlAg
AlAg
AlAg
AlAgK
]*])[[]([
]*[][
AlAgAg
AlAgAlAg
Ag
Ag
C
C
Ag
Ag
AlAg
AlAg *
][
*][
][
]*[
RIA calibratiecurven
• Reeks standaardoplossingen (CAg)– met identieke hoeveelheid CAg*, CAl toegevoegd
– substoichiometrische hoeveelheid Al: CAl [Ag* - Al]+[Ag - Al]
– [Ag*]+[Ag] = (CAg* – [Ag* - Al]) - (CAg – [Ag - Al]) CAg* – CAg + CAl
*])[]([
]*[][
*][
]*[
][
][*
AgAg
AlAgAlAg
Ag
AlAg
Ag
AlAg
F
B
AlAgAg
Al
CCC
C
F
B
*
RIA calibratiecurven
• Schema: verband tussen CAg en (B/F)
Linearisatie v/d calibratiecurve
• (B/F) vs. log CAg
• Logit transformatie: logit(y) = ln[y/(1 - y)]
AgAlAgAg
Al
AlAgAgAl
AlAgAgAl CbaCCC
C
CCCC
CCCC
F
Blog
2ln
)(1
)(lnlogit
**
*