第5章同位素分析技术.ppt

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1、第5章 同位素分析技术,第5章 同位素分析技术 5.同位素稀释分析方法(Isotope dilution analysis,ID)1.直接稀释法 由稀释前后总活度不变,有:只需部分分离，测定 Sm。,例题 测定152.6mg蛋百质水解液中甘氨酸的含量。为此，将比活度为96.2cpm/mg的5.07mg14C-甘氨酸加到水解液，混均后分离出部分纯的甘氨酸，测得其比活度51.3cpm/mg。则,2.反向同位素稀释(inverse isotope dilution analysis)又称逆稀释，用于测定射性物质，分析公式：则，,例题 测定小球藻14CO2光合作用生成的14C-蛋白质中谷氨酸的含量。为

2、此，取适量14C-蛋白质水解，从中分离出部分纯的谷氨酸，测得其比活度为254dpm/mg.在同样试样的水解液中，加入10.7mg非标记谷氨酸，混合均匀后，分离出部分纯的谷氨酸，测得其比活度为191dpm/mg。则,3.亚化学计量稀释法(substiochiometry istope dilution analysis)从稀释系统和示踪剂原液分离出等量的化合物，同时测量，则因 有：等量分离可利用，难溶化合物的溶解度一定，一定电量下电解质的析出量一定，吸附剂的饱和吸附量一定，不足萃取剂的饱和萃取量一定等性质。,4.改进的亚化学剂量法(improved substiochiometry istope

3、 dilution analysis)1）定量示踪法 在分析样品时，同时取含待测物已知的标样，分别加入等量的标记物，则：,若 则 若用亚化学剂量法分离出等量待测物，则 该法不必知道所加入标记物的量w0，从而避免由其因质量小不易准确测量产生的误差。,2)平行稀释法 该法与上法类似，但当标记物的加入量不能忽略时，分析时，可取两份等量样品wx，分别加入不同量的标准待测物w1和w2，然后再加等量标记物，此时其量可忽略，因此：若采用亚化学计量法分离，使，有 则,5.在现代仪器尤其是质谱分析中，同位素稀释法常作为一种内标计量分析的手段。举例 Max haldimann et al.Direct deter

4、mination of yrinary iodine by inductively coupled plasma mass spectrometry using isotope dilution whih iodine-129.Clinical chemistry1998;44(4):817-824 碘是合成人体甲状腺激素所必需微量营养元素，甲状腺激素在为维持机体能量代谢，促进人体骨骼发育，脑发育和垂体的支持作用中具有重要的生理作用，在碘缺乏地区，推行加碘盐是预防碘缺乏疾病的国家行动，测定尿碘的浓度是指导补碘的基本依据，而129I同位素稀释ICPMS是一种最准确的测定尿碘的方法。,理论：碘是单

5、同位素元素，核素为127I，为此只能以其长寿命的放射性同位素129I作为内标。样品添加内标后，混合物中碘同位素核素的原子个数比，相应于ICP-MS测定的129I与127I的强度比值R，即 式中，n为碘的摩尔数，a为碘的同位素127或129的丰度，下角标s和u分别代表内标和尿样。,重排上式，并假设，则尿样中未知 碘的摩尔数为 考虑到质谱过程可能发生同位素质量歧视效应，使得测定的R值带有系统偏差，应引入一系统校正因子f,该因子可由对确切知道同位素构成的标样测定而确定，即,式中，Rtrue是标准中确切已知的同位素比值，而 Rexp是质谱实际测定的同位素比值。最终，用ICP-MS测定尿碘的同位素稀释计

6、量关系式为,5.2 体外放射分析(in vitiro radioassay)在体外条件下，以放射性标记的配体为示踪剂，以竞争或非竞争性免疫结合为基础，以放射性检测为定量手段的超微量物质分析技术。竞争 放射免疫分析 抗体-抗源 非竞争 免疫放射分析类型 结合蛋白-激素 竞争性结合蛋分析 受体-配体 竞争性受体-体配体分析,1.放射免疫分析(Radioimmunoassy,RIA)建立在待测抗原物质对标记抗原与限量特异性抗体的结合竞争抑制基础上的将免疫学反应高度特异性与放射性测量高度灵敏性相结合的一种超微量分析方法。特点：灵敏度高(10-9 10-12g)，特异性强，重现性好，抗体可用免疫学方法根

7、据需要制备。,1)基本概念 抗原(Antigen,Ag)能刺激动物的免疫系统产生抗体(免疫原性)，并与所产生的抗体能特异性结合(反应原性)的物质。抗原决定簇（Antigenic determinant)在抗原分子表面决定抗源与抗体特异性作用的特殊基团，又称为表位(epitope)。半抗原(hapten)具有反应原性而不具有免疫原性的小分子物质。,人工抗原(Artificial antigen)把半抗原与载体蛋白分子(人、牛血清蛋白)共键结合形成的抗原物质。标记抗原(Labelled antigen)被放射性核素标记的抗原。抗体(Antibody,Ab)由抗原刺激动物机体产生的免疫球蛋白，存在于

8、血清中，所以常又称为抗血清，能与相应的抗原特异性结合。,2)基本反原理*Ag+Ab*Ag.Ab F+B Ag Ag.Ab Ag（应变量）与*Ag.Ab（自变量）间存在着逆函数关系，可予以定量。,K1,K2,定量关系演释,Ag*Ag Ab Bound Free B F B/F,0.67,0.33,1,0.50,0.50,2,0.5,0.33,0.67,0.2,0.17,0.83,竞争放射分析原理示意图,3）基本试剂 标准抗原 用于测定反应剂量曲线或制备标记抗原，纯 度应90%。标记抗原 多肽类抗原常用碘标 原理 用氧化剂如氯胺T使 I*-氧化成 I*，然后去取代肽分子中酪氨酸残基苯环上的氢原子。

9、,抗体免疫制备途径：1）人工抗原的制备具有重要生物意义的小分子半抗原 植物激素生物活性物质药物(农药)半抗原+蛋白质载体(HSA，BSA)蛋白半抗原,偶联剂激活羧基(半抗原上)使之与氨基(蛋白上)缩合生成(CONH)。在氨基间搭桥。能在酪氨酰，组氨酰或赖氨酰残基间搭桥的双功能重氮盐。,碳二亚胺法,混合酸酐法,戊二醛法,琥珀酸酐法,重氮化的对氨基苯甲酸法,2）抗血清的免疫制备用抗原接种免疫动物，其成熟的B细胞克隆受到抗原刺激后，产生分泌并分泌特异抗体到血清和体液中。实际上血清中的抗体是多种单克隆抗体的混合物，因此称之为多克隆抗体。,鉴定：a.滴度血清中抗体的浓度。定义为B/T%50%时抗血清的稀

10、释倍数。b.特异性抗原抗体反应的专一程度。特异性高，则抗干扰能力强。用抗原类似物交叉反应率描述。在Ab和Ag*一定下，分别测定抗源及其类似物的反应剂量曲线B/B0%-f(Ag),求出B50后按下式计算 交叉反应(%)C.亲合力抗原抗体结合强度。由平衡常数衡量决定，亲和力强，检测灵敏度高。,3）单克隆抗体Monoclonal antibody,McAb:由单个B细胞克隆产生的针对单一抗原决定簇的同源抗体。制备过程 1.致敏淋巴细胞的准备；2.骨髓瘤细胞的准备；3.细胞融合；4.选择性培养；5.抗体分泌细胞的筛选；6.克隆化过程；7.单克隆抗体的制备取,抗原,致敏淋巴细胞,骨髓瘤 细胞,融合,选择

11、性 培养,抗体分泌细胞筛选,克隆化,单抗制取,单抗纯化,单抗鉴定,致敏淋巴细胞,骨髓瘤细胞,离心 1000rpm 10min,50%PEG 1ml,培养液 10ml,离心 1000rpm 7min,37。C摇动、由慢渐快1min、静止1.5min,加入HAT培养液悬浮细胞，置于培养孔内,HAT选择培养原理,核苷酸从头合成途径（de novo synthesis）,核苷酸补救合成途径（salvage synthesis）,核苷酸,DNA,氨基碟呤（A）,次黄嘌呤（H）,胸腺嘧啶核苷（T）,次黄嘌呤核 次黄嘌呤（H）单磷酸 A 嘌呤类核苷酸 糖氨基酸 核苷酸 DAN 核苷酸 嘧啶类核苷酸 胸腺嘧啶

12、核苷 胸腺嘧 单磷酸 啶核苷（T）A：氨基碟呤，叶酸拮抗物；TK：胸腺嘧啶核苷激酶；HGPRT次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核苷转换酶,HGPRT,TK,内源合成,外源合成,细胞组合 HGPRT 生长状态淋巴细胞+骨髓瘤+长期生长淋巴细胞+淋巴细胞+短期生长骨髓瘤+骨髓瘤 不能生长未融合淋巴细胞+短期生长未融合骨髓瘤 不能生长,选择培养的细胞类型 骨髓瘤细胞（HGPRT-，或TK-),淋巴细胞（HGPRT+，或TK+）,HGPRT；次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核苷转换酶；TK:胸腺嘧啶核苷激酶,有限稀释克隆法,计数,103/ml,102/ml,10/ml,0.5-2/孔,单克隆抗体的制取与鉴定制取：体外培养罐法体

13、内腹腔接种纯化：盐析、层析、制备型HPLC鉴定：特征鉴定Ig类型、亲和力、效价、特异性决定簇鉴定是否针对同一决定簇,分离试剂 使游离抗原与抗原-抗体复合物相互分离的试剂。,超微量的抗体-抗原复合一般不沉淀，需加入沉淀剂使其与游离抗原分离，才能分别测定。双抗法 一抗与抗原(标记+待测)温育，平衡后，加大量二抗使一抗-抗原复合物沉淀，离心分离进行测定。,吸附法 萄聚糖炭末法，炭粒外包以萄聚糖构成沉淀剂，小分子可通过萄聚糖的筛孔被活性碳吸附，而抗原一抗体被拒留在反应液中，通过离心可使二者分离。,固相法 抗体被包被或交联在固体表面，形成固相抗体，抗原与固相抗体温育平衡后，倾去反应液，洗涤固相表面，即可

14、达到分离目的。,4）应用举例 牛奶中孕酮含量的RIA测定 用于妊娠和卵巢机能疾病诊断。试剂和仪器1)测定药盒 3H标孕酮15000dpm/0.05ml，抗体(1100)。2)水溶性闪烁液，液闪。3)萄聚糖炭末(DCC)及磷酸盐缓冲液(PBS)。4)供试奶样。,操作步骤测试奶样 取0.1ml全奶用PBS稀释至1ml，再取0.1ml供试。对照奶样(孕酮极低)，准备同上。反应剂量标准8ng标准孕酮加入0.5mlPBS，取0.05ml即得800pg，连续稀释至400，200，50，25pg。抗体0.1ml，用6ml PBS稀释(16000)。分析过程见表,奶样中孕酮的RIA,奶样中孕酮的RIA,样中孕

15、酮的RIA,振荡1min；迅速放入营40C冰水浴静止10min；离心 10min(3000r/min)；倒出上清液至盛5ml闪烁液瓶中，经24h后测定。,奶样中孕酮的RIA注：NSB非特异结合率，测定结果用作本底。B0 零管结合率，为不加待测孕酮时相应的标记孕酮的最大结合率。,2.免疫放射分析（Immunoradiometric assay,IRMA)基于过量标记抗体Ab*对待测抗原的非竞争性免疫结合全量放射测量的微量分析方法。Ag+*Ab=Ag.*Ab+*Ab,结合率（%）,Ag剂量,RIA,IRMA和RIA曲线形态比较,IRMA,IRMA和RIA的比较,IRMA的主要优点 稳定性好、灵敏度

16、佳 1.标记抗体稳定性比标记抗原好 2.可以检测到10-15/g 3.温育的影响小IRMA应用主要限制 1.不适宜测定小分子物质 2.需要大量的抗体，直到单克隆抗体的产生才得以普及推广。,3放射受体-配体分析基础 受体是指在生物系统中，在细胞表面存在的介导信号传递的，与其内源性配基，如神经递质、激素、免疫因子、生长因子等结合并启动后续反应的特定物质。放射受体配体分析，可以通过对受体进行定位显像或定量测定，以研究其生理与药理学效应。如神经递质、激素的作用机制，细胞水平的调控机制、疾病药理的机制等。,1.质量作用定律 式中，R,L为游离受体和配基的浓度，RL为复合物浓度。2.饱和曲线 对与一定数量

17、（RT)固定）和一定亲合力（Kd固定）的受体，随配基浓度上升，培基结合物RL先快后慢上升，最后达到饱和，所有受体都被结合。,3.Scatchard作图 重排:得著名的Scatchard函数 当RT和Kd固定，RL/L-RL是线性关系，其斜率为1/Kd,即亲合常数的倒数，横截距为RT,即受体数量。,4.Hill函数及系数 若受体有多于1个以上的配基结合位点，则 上式直线的斜率称为Hill系数。若受体：配基=1：1，则n=1;若受体：配基=1:2,则n=2。,4.非放射性碘标记-电感耦合等离子体质谱免疫分析体系 以非放射性127I为标记原子，采用溴代琥珀酰胺(NBS)法，对含有络氨酸残基的抗原或抗

18、体进行标记，制得127I标记抗体或抗原。免疫反应测定时，将结合的标记物与游离的标记物分离后，用用稀氨水溶液将碘洗脱并经ICP-MS检。该体系标记反应步骤简便，标记率高、标记物稳定、活性好，无放射性危害。同时，用ICP-MS检测，尽管卤素的电离电位较高，但碘的第一电离能为1045 eV，在氩等离子体中只能达到大约25的电离，和其他分析方法相比，还是具有比较高的灵敏度。参考文献：李景喜等.非放射性碘标记一电感耦合等离子体质谱用于免疫分析研究.植物生态学报,2010,34(2):170178,5.非放射性标记免疫分析技术 1)酶联免疫分析（enzyme immunoassay,EIA)用酶作为标记物

19、标记抗原（抗体），以酶促底物反应产物 的颜色作为检测信号的免疫分析方法。酶及底物：辣根过氧化酶邻苯二胺 碱性磷酸酶P-硝基酚磷酸盐 测定模式:竞争性 非竞争性,免疫分析类型（用途，分离及分析技术）免疫测定 均相（Ab-AgE酶活性改变，与AgE相区分）(不分离F与B)液相（EIA)非均相 标记抗原类型（分离F与B)固相（ELISA)标记抗体 光镜水平 免疫组化 电镜水平 酶标测定简便，使用范围较广，但因酶反应对环境条件敏感，定量性较差。,非均相液相法非均相固相法（固定抗原）,均相酶标抗原,2)化学发光免疫分析（chemical luminescent immunoassay,CLIA）用某些发

20、光物质标记抗原（抗体），当其被氧化时，可被化学反应激发而发光，以其发光作为检测信号的免疫测定法。直接化学发光物质标记法 标记物为吖啶脂，该类化合物结构上都有吖啶环，在过氧化氢阴离子（HO-2)作用下，形成电子激发态中间体N-甲基吖啶酮，其退激是放出=395nm,430nm的光子。,酶标化学发光分析 以过氧化酶作为标记，发光物质作为酶的底物的免疫分析。a.氨基邻苯二甲酰肼类 如鲁米诺，异鲁米诺，在酶和启动发光剂（NaOH+H2O2)作用下发光。b.环1，2-二氧乙烷衍生物 为磷酸脂酶设计的底物，含金刚烷基，在碱性磷酸酶作用下脱去磷酸根形成中间体，中间体自发性断裂的同时发出光子。,电化学发光免疫分

21、析 标记物为三联吡啶钌(Ru(bpy)32+),当用磁性微珠链接并吸附到电极表面诱使电化学发光而作为检测信号的免疫分析法。主要特点，在氧化剂TPA不断的到补充时，发光可周而复始进行。,ECLIA体系结构图,3)时间分辨荧光免疫分析（time resolved fluorescence,TRF)以鳖合三价镧系元素铕（Eu)、铽（Tb)、镝（Dy)、钐（Sm)为标记物标记抗原（抗体），利用其荧光延迟发射的特性，以与短寿命背景荧光时间相区分的性质进行检测的免疫分析方法。分析光谱学性质 1)激发光谱带较宽（300-500nm),有利于增强激发，提高信号强度；2）发射谱带较窄(10nm),有利于排除干扰

22、；,3)Stoke位移较大（250-300nm),有利于与激发光相区分；4）荧光寿命较长（60-900S),Eu3+为714 S,而一般生色团1-100 S，蛋白质1-10 S，所以延迟测量可消除背静干扰；5）标记稳定，可保存1-2年。,波长,300 400 500 600 700,Stakes,吸光度,Stakes位移示意图,激发光,荧光,光强度,激发,短寿命荧光,长寿命荧光,延迟时间,测量时间,铕螯合物的激发、发射光谱,LUMINO准自动化学发光免疫分析仪器,中国与国际免疫诊断现状,4）各种体外分析法的比较,化学发光与酶免的对比表,化学发光与放免的对比表,化学发光与时间分辨荧光的对比：,5

23、.3中子活化分析(neutron activation analysis,NAA)1.分析原理 原理 利用中子核反应将待测核素转变成放射性核素，而进行放射性分析的一种核素分析方法。按中子能量不同，可分为热中子或快中子活化两类。热中子一般利用（n,r）反应激活样品，其热中子俘获截面大.快中子利用（n,p）,(n,)反应激活样品。,稳定核素 放射性核素 稳定核素 即稳定核素经中子俘获核反应，被活化转变成放射性核素。如,基于中子活化技术的煤炭全元素在线分析系统的研究,基于中子活化技术的煤炭全元素在线分析系统,步骤 活化分四个步骤，除样品制备外，其余分三个为：辐照 选择对待测反应截面大，且干扰反应小的

24、一定能量和通量的中子照射样品，使待测核素部分转变成为放射核素。冷却 在停止照射到测量过程，让样品等待的一段时间t2,目的是让一些短寿命干扰核素衰变掉，或对被照射样品做必要的放化分离。,测量和数据分析 通过对活化核素放出射线能量和强度的测量，对待测样品进行定性和定量分析。待测核素活化后的射线强度在简单情况下为,其中，W待测核素的重量；Na阿伏加德勒常数；中子对该核素的活化截面，是能量的函数；探测装置对某种射线的探效率；活化核的衰变常数,t1-照射时间，t2-冷却时间。,计量,由上式可知，在相关参数确定后，根据射线的能量，可定性核素，根据射线强度的测量可由上式求得含量，这种方法称为绝对测量，为了避

25、免相关参量测量的繁杂和不确定性，常采取相对测量。相对测量 待测样品和该元素含量已知的标准在相同条件下活化和测量，此时：式中，x-待测样品，s-标准。,特点 非破坏性、多元素（周期表几乎所有元素）同时分析,灵敏度高（10-6-10-10）,准确度高（1%）。,2.活化分析的干扰反应 此处的干扰是指活化过程本身可能产生的干扰反应。1)样品中不同元素可能通过不同核反应产生同一种被鉴定的核素，如,这类干扰无法在探测中排除，但通过选择中子能量或活化前作必要分离，可尽量减少干扰。在热中子活化时，因,(n,p)反应截面远小于（n,r）的,问题并不严重，但在快中子活化时，应考虑是否存在干扰。2）其它核素被活化

26、产生能量相近的射线，这种干扰可利用核素的半衰期不同，选择适合冷却时间，或采用高分辨率探测器将它们区分开来。,3.分析设备和辐照条件选择活化的设备主要有，辐照中子源，样品传送及放化分离设备，射线探测和分析设备。辐照源有：反应堆、同位素中子源（如，Ra-Be）、裂变中子源（中子管）和加速器。同位素中子源体积小，便于携带；反应堆中子通量最大，尤其是高通量的热中子，其反应截面大，分析灵敏度高，可供分析元素多。中子管主要用于野外作业。,样品辐照条件 选择反截面大，干扰反应小的中子反应类型，以生成放射性核素的半衰期和射线能量适合的核素，辐照时间一般为放射性核素的2-3个半衰期，中子通量视反应截面和元素含量

27、而定，样品一般采用气动传送管道送到辐照部位，再由辐照部位传到测量部位，探测信号通过电缆送到分析仪上。这样既可避免高剂量对人的危害，又可进行短半衰期核素的测量。现在探测器多为高分辨的Ge（Li）探测器。,4.测量和数据分析 活化后的放射性测量 半衰期和能谱测量 1)衰变曲线法 对于短寿命的放射性核素，可由衰变曲线的测定进行定量分析。只有一种核素的简单情况下，照射结束时的射线的强度，与不同测量时刻的强度为一指数关系。,如果活化后生成两种以上的放射性核素，在任意时刻测得的放射性强度是各种放射线强度之和。即 用最小二乘法拟合或用剥谱法将混合衰变曲线分解，以得到各个单个组分的衰变曲线。,2）能谱法 测定

28、活化样品的能谱，确定某一特征峰下的总计数，则刻度转换矩阵可求得相应核素的含量。该方法可进行多元素同时分析，准确度较高，但因探测效率限制，灵敏度受到有影响。3）特征射线寿命法 为以上两种方法的结合。即选一特征能量峰，测量衰变曲线。,5.样品制备 一般只需原始形态的样品，无需分离纯化。因为中子活化灵敏度很高，在准备样品时要特别注意对样品可能污染。植物样品 选取样本，洗净表面，盛聚乙稀小袋，在干燥箱干燥，用不锈钢刀切取试样，称量50-100mg,用包药纸包上，封入聚乙稀小袋，装入石英盒，辐照。植物标准样品 将已知量的分析成分配成所需浓度，滴加在直径2cm的滤纸，装入聚乙稀袋。,动物样品 毛发等固态样

29、品，用稀硝酸、蒸馏水洗净，风干；半固态脏器，冷冻干燥；液态样品，渗透在滤纸上干燥,取100-300mg装入尼龙小袋。土壤样品 风干、过2mm筛，取100mg装入聚乙稀袋，辐照。,6.应用,环境学中的应用 1）环境微量元素背景值研究 研究意义 未受或极少到受人类活动影响的自然环境、水域、土壤和大气中固有的物质组成和各种化学元素的自然含量水平，称为背景值。背景值研究是环境科学的一项基础性工作，它可为环境监测与评价以及污染预测与防治提的科学决策提供依据。,实验方法及特点 a.水环境样品 贮存 水样中的元素背景含量极低，用容器存放过程，要防止被污染或微量金属离子被器壁吸附，因此常用HNO3酸化至PH=

30、1-2,进行贮存。浓集 冷冻干燥，残渣用作中子活化，优点是减少了操作中环境对样品污染的可能，同时无试剂空白的影响；低温蒸发，使100ml水浓缩至1 ml,转移到聚乙稀薄膜上，烘干作中子活化。该方法制样简便快速。,照射与测量 样品和标准封装于同一容器，经一定时间照射和衰变，转移至聚乙稀测量瓶测量。质量控制 空白实验表明样品预浓缩不会引起显著污染；灵敏度 对稀有和稀土元素，方法高于其它方法；精密度 1%；准确度 与标准参考物在10%范围一致。,b.土壤样品 采取有代表性未污染样品、风干剔除残根和瓦砾、粉碎、研磨过100筛，在干燥器中保存，称量50mg左右，用高纯铝箔包裹、照射。标准制备，准确吸取标

31、样滴加在6mm滤纸片，自然干燥，用铝箔包裹、照射。准确度和精密均在好于10%。c.气体样品 用抽滤法收集气溶胶，过滤前后在恒温条件称量滤膜的干重，然后照射、测量。,2)大气污染来源及贡献 气溶胶化学元素的组成及其浓度 由元素浓度的粒经分布，富集特征说明气溶胶不同组分的来源，人为活动对大气的干扰。污染源对环境的负荷及贡献率 以大气为例，20世纪70年代前，常采用扩散模型进行研究。因需要的污染物排放参数，气象参数及气溶胶的动力学参数难以准确得到，70年代后，开始采用受体模型。受体模型假设样品气溶胶的化学组分是所有污染源按负荷权重的线性迭加结果。,有关关系如下：设样品的气溶胶质量为各污染排放源的贡献

32、和，即 设排放源排放元素的重量浓度为，为第j个排放源排出i元素的量。,设，表示排放源的贡献率，且考 虑到误差因素，则样品中某元素的浓度为：以上为一多元线性方程，方程的系数，可通过对各排放源的分析得到，因此 可用最小二乘法确定。,生命科学研究中的应用 1）微量元素与疾病的关系 微量元素参加生物的各种代谢活动,其缺乏或过多，均会引起代谢失调，甚至并发多种疾病。中子活化因具有灵敏度高，准确度良好，多元素分析，无试剂空白，非破坏分析的优点，常用于微量元素与疾病关系的研究。,2）元素赋存状态的分析 元素的化合态和赋存状态，如在细胞或亚细胞中的分布，在各种酶、核酸、糖等大分子的含量，决定着其生物学特性。把

33、中子活化与化学或生化分离方法相结合，进行素赋存状态分析是中子活化分在生科学研究应用的一个重要方面。3）在公共卫生 研究地方病起用因，环境有害元素对建康危害的调查。,例 同步辐射荧光研究肝细胞癌组织和癌旁组织微粒体内的金属蛋白分布 目的：研究肝癌组织和癌旁组织的微粒体中金属蛋白的分布特征的差异，以寻找肝癌的指示微量元素及赋存形式。方法：用差速离心法提取肝癌组织和癌旁组织的微粒体组分，用等电聚焦分离微粒体内的蛋白质，用同步辐射X 荧光（SRXRF）测定各蛋白条带内微量元素的含量得到金属蛋白分布信息。结果：癌组织的等电点（pI）为5.9 的含铁条带中铁含量仅为癌旁组织相应条带的40%，在pI 为9.

34、3 的条带中铜、锌的含量分别是癌旁组织的2 倍和3.5 倍。参见：董元兴等.核技术，2006,29（9）：641-645,活化示踪 用稀有稳定核素作为示踪剂示踪,然后用中子活化法对样品进行分析,既避免了放射性核素示踪过程核辐射对人及环境的不利影响，又充分利用了放射测量灵敏的特点。,元素的溯源性分析,在微量元素分析中,常需标准物进行测量比对,中子活化被认为是对标准物定值最准确最精密的方法。-中子活化,-原子吸收,-荧光,-发射-质谱,5.4 稀释质谱分析(IDMS)1.原理 稀释质谱分析是在样品中定量加入富含待测元素稀有同位素核素的内标，使其与样品充分混合，通过质谱法测定样品中元素的同位素丰度及

35、其改变，以达到定量待测元素含量的方法。为了消去其它因子的影响,该法一般选择待测元素的一对稀有同位素核素同时进行丰度测定,并用其比率进行相关计算。,公式推导 设：为样品或内标中某待测元素的原子个数；下角标 分别表示样品或内标;分别为样品、内标和混合样中元素的同位素丰度，下角标 表示所选的一对同位素核素。则对待测同位素对有关系:,（1）（2）：（3）（4）,（5）（6）（7）（8）,2.特点 1)为绝对测量法 2)无需对待测元素定量分离,也不需对分离效率进行校正，内标与样品混合均匀后,同位素丰度比在分离过程中保持恒定,分离不会影响定量。3)精确度和准确度高 将化学测定转换为同位素丰度测定，由于质谱

36、选择性的筛选作用消除其它干扰离子，且比率的测定能够消除其它因子的干扰，因此测量精度高。定量准确性由所加入内标的准确性决定，一般用容重法确定，因此准确度高。4)适应元素范围宽 具有多同位素的元素都可用此法。5)灵敏度 10-9-10-12g,3.IDMS 在环境样品分析中的应用水 水是最重要的环境介质，水中微量元素的含量会直接影响人体健康。沉积物 近年来海(河)底沉积物在环境样品的测试中占有很大的比重。参考文献：周霄等.同位素稀释质谱法测量环境样品中的微量元素.质谱学报,2001,22(4):1-10,5.4 参数文献 1.同位素稀释电感耦合等离子体质谱测量植物与人发标准物质中铅.高等学校化学学

37、报,2002,23(9):1689-1691.2.同位素稀释质谱法测量环境样品中的微量元素.质谱学报,2001,22(4):1-17 3.同位素稀释质谱法测量水样品中的痕量镉和铅.环境化学,2000,19(4):369372 4.同位素稀释质谱法测量大米中微量镉的研究,质谱学报,20(4)12913 5.同位素稀释质谱在化学计量学中的应用.质谱学报19(2),1621,5.4 参数文献 6 同位素稀释质谱测定微量铁的国际合作研究.质谱学报,12(3)1-5 7 同位素稀释质谱测定人尿中微量镍、铜、铅.核化学与放射化学，1917（1）:3842。8 锌同位素比值和含量的双稀释质谱测量法.核化学与

38、放射化学，1994，16（3）:142150 9 同位素稀释质谱法用于河水钾的测量溯源性研究.质谱学报2002，23（1）:7-10,5.4分类检索条件构造(isotope dilution mass spectrometry)and(heavy metal)(isotope dilution mass spectrometry)and(Pb)(isotope dilution mass spectrometry)and(Cd)(isotope dilution mass spectrometry)and(Cr)(isotope dilution mass spectrometry)and(H

39、g)(isotope dilution mass spectrometry)and(Cu)(isotope dilution mass spectrometry)and(Zn),5.4分类检索条件构造(isotope dilution mass spectrometry)and(Se)(isotope dilution mass spectrometry)and(As)(isotope dilution mass spectrometry)and(Mo)(isotope dilution mass)and(creatinine)(isotope dilution mass spectromet

40、ry)and(cholesterol)(isotope dilution mass spectrometry)and(vitamin)(isotope dilution mass)and(indolebutyric acid),4.5分类检索条件构造(isotope dilution mass spectrometry)and(folates)(isotope dilution mass spectrometry)and(methoxypyrazines)(isotope dilution mass spectrometry)and(PCDD)(isotope dilution mass sp

41、ectrometry)and(pesticide)(isotope dilution mass spectrometry)and(hormone)(isotope dilution mass spectrometry)and(biochemical)(isotope dilution mass spectrometry)and(nitrate),5.5质子荧光分析(particle induced X-ray emission,PIXE)1.原理 用质子来照射样品靶,样品中原子的内壳层电子被质子逐出,原子外壳层的电子填充内壳空穴时,多余能量以瞬发特征射线放出,射线的频率或能量与原子序数存在称为

42、莫塞莱式的关系，因此用射线分析谱仪测定射线谱,由能量峰的位置可鉴别核素,由能量峰的面积可确定其含量。,PIXE 粒子束与原子相互作用的物理图像,X-ray(Auger e-),Electron,粒子束,靶原子,莫塞莱关系,MLK,1S1/2,2P3/22P1/22S1/2,3d5/23d3/22P3/22P1/22S1/2,L线系,K线系,特征X射线能级图解,跃迁定则:l=1j=0,1,PIXE分析实验设备:,束流准直器,靶,靶室,入射束流,吸收片,准直光栏,Si(Li)探测器,束流积分仪,主放,高压,多道分析器,液氮容器,加速器,2.特点 是一种非破坏性多元素同时分析的方法,因此不改变原始样

43、品中各元素间的固有关系，且该法灵敏度高,准确性好,分析元素范围可与中子活化法互补。样品一般作薄样品测量，常用于环境分析，气溶胶样品直过滤在滤膜上进行测定。,3.应用举列 1)卫生健康 1不同硒含量水平地区儿童红血球含量测定.核技术,1997,20(7):431434 2山东省胃癌高低发区人发中微量元素分析.山东大学学报,1996,31(1)5559 3骨骼样品方法测定法研究.原子能科学技术,1997,31(4)355359 4分析稻谷中微量元素.原子能科学技术2000,34(增)6567,2)大气环境 1.分析与受体模型应用于大气溶胶源解析.北京师范大学学报,1994,30(4)47342 2

44、.发电厂附近大气溶胶元素浓度监测.环境科学,1996,15(6)505509 3.太平洋及南极陆缘大气气溶胶来源及物理化学特征.1997,9(4)243253 4.在大气环境研究中的应用.原子核物理评论,1997,14(3)158160 5.华北清洁地区气候溶胶特征及来源研究.环境化学,1998,17(1)3844,6.北京中心和远郊区农村冬天大气的溶胶研究,北京师范大学学报,1998,34(3)13601364 7.西安市空气颗粒物污染特征及来源分析,气候与环境研究,2000,5(1)5157 8.北京冬春气溶胶化学成分及其分布研究.气候与环境研究,2000,5(1)612 9.北京大气细粒态气候溶胶的成分析,中国环境科学,2000,21(5)432-435,