放射分析

利用放射性核素及核射線對各種元素或化合物進行體外分析（主要是定量分析）的各種方法，統稱放射分析。主要方法有：放射分析法、放射化學分析、活性分析、激發X射線螢光分析法、穆斯堡爾共振譜、正電子堙沒法、核磁共振法等。

基本介紹

• 中文名：放射分析
• 外文名：radiometric analysis
• 用途：定量分析
• 特點：準確度高，分析速度快
• 套用領域：醫學等

簡介

放射性核素用於分析工作的優點：①可以根據射線的種類及能量在複雜系統中識別被測對象，在多數情況下可大大簡化樣品的提純分離工作；②通過放射性測量來定量，靈敏度很高，探測極限常可比一般物理、化學方法小三至六個數量級。

最早套用的一种放射分析是核素稀釋法。它的基本原理是：結構相同的標記物與非標記物混合後，兩者在分離純化過程中行為相同，標記物被稀釋的倍數可從比放射性下降的倍數計算出來，只要知道兩者中任何一個的量，就可根據比放射性的變化求出另一者的量。核素稀釋法靈敏度不很高，但由它派生出來的求整體代謝庫的稀釋法及求標記物含量的反稀釋法仍有廣泛用途。

由核素稀釋法發展形成的另一种放射分析技術是競爭放射分析法。它所用的標記物也與被測物結構相同，其工作原理是：使兩者與特異結合試劑發生競爭性結合。被測物越多，結合物中標記物越少，根據結合物的放射性可定出被測物的量。這種方法套用面廣，靈敏度高，操作簡便，現已成為套用最多的放射分析法。

另一些放射分析技術所用標記物結構與被測物不同，它們的工作原理主要是使標記物與被測物結合，最後根據複合物的放射性推算被測物的量。結合反應屬一般化學反應者稱為核素衍生物分析法，屬抗原抗體反應者稱免疫放射分析法。同樣的原理也用於分析激素的受體及血漿中激素的特異結合蛋白。把放射性核素的套用與酶反應結合起來的放射分析有兩類。一類是利用標記底物轉化為標記產物的速度測定酶的活力，稱為酶的放射分析法。另一類則是以酶和標記物為工具，對某些待測物定量，稱為放射酶促分析法。

活化分析法是用中子或帶電粒子轟擊被測樣品，使其中某些元素具有放射性，然後根據所發射的射線的性質判別元素種類，根據射線的量求該元素的量。

隨著核物理基本理論及核技術的發展，體外放射分析也不斷增添新的內容。例如利用穆斯堡爾效應可測量含鐵大分子中鐵原子的化學狀態及電子組態在生命過程中的變化，利用擾動角關聯方法可研究疾病時液態生物大分子構型的變化。

放射分析技術的發展正在引起醫學化驗及生化技術的深刻變化。一方面，一些老的技術正在被放射分析技術所取代，如很多激素的測定現已大多採用放射免疫分析法；另一方面，許多原來無法測定的微量物質正逐漸獲得可靠的測定方法，如體液及組織中的多種稀有元素、環核苷酸、前列腺素、丘腦下部的激素等。

簡史

20世紀初，隨著天然放射性的發現，就開始探索將天然放射性核素用於分析化學中，以簡化操作、提高分析的靈敏度。1912年G.赫維西等人首次用放射性鉛（210Pb）作指示劑測定鉻酸鉛的溶解度。1925年R.埃倫伯格以放射性鉛（212Pb）作指示劑用沉澱法分析天然鉛。1932年赫維西等人為了測定花崗岩中的微量鉛，在分析樣品之前，向樣品溶液中加入已知比活度的放射性鉛,用同位素稀釋法進行鉛的分析,得到滿意的結果。所有這些都為放射性指示劑在分析化學中的套用提供了條件。隨後在萃取、沉澱、吸附、滴定、蒸發等分析操作中也得到廣泛的套用。1934年F.約里奧－居里和I.約里奧－居里發現人工放射性，E.費密等人又提出在熱中子作用下幾乎所有元素都能感生放射性。1936年赫維西和H.萊維首次利用（n，γ）核反應，成功地分析了氧化釔中的鏑和氧化釓中的銪等雜質，開闢了活化分析的新領域。隨後，1938年G.T.西博格等人第一次進行了帶電粒子活化分析。隨著反應堆和各種加速器的建立，多道譜儀的不斷改進和微處理機的推廣運用，活化分析得到飛躍的發展。50年代開始又逐步發展和完善了利用核現象的微量分析技術（即核分析技術）。其中有通過正電子與物質相互作用來研究物質微觀結構的正電子湮沒技術、原子核無反衝的γ射線共振吸收──穆斯堡爾效應──的套用，還有離子束背散射分析、核反應分析、溝道效應的套用和70年代發展起來的粒子激發 X射線螢光分析等。放射分析化學由於具有靈敏度高、取樣量小、可以不破壞樣品等優點而受到重視並得到迅速發展。

分析方法

放射分析化學中常用的方法分為兩類：①放射性同位素作指示劑的方法，如放射分析法、放射化學分析、同位素稀釋法等；②選擇適當種類和能量的入射粒子轟擊樣品，探測樣品中放出的各種特徵輻射的性質和強度的方法，如活化分析、粒子激發 X射線螢光分析、穆斯堡爾譜、核磁共振譜、正電子湮沒和同步輻射等。

放射分析法

用放射性核素、放射性標記化合物作指示劑，通過測定其放射性來確定待測非放射性樣品含量的分析方法。用在容量分析中的放射分析法叫做放射性滴定。

放射化學分析

利用適當的方法分離、純化樣品後，通過測定放射性來確定樣品中所含放射性物質數量的技術。如通過測定天然放射性核素鉀40（半衰期為1.28×109年，豐度為0.111%）的放射性而求鉀含量的方法。 　同位素稀釋法 　將已知比活度的、與待測物質相同的放射性同位素或標記化合物，與樣品混合均勻，分離純化其中一部分，測定其比活度。根據混合前後比活度的改變，即同位素稀釋倍數來計算待測物的含量。（見同位素稀釋法、亞化學計量分析）

活化分析

利用核反應使待測樣品中的穩定核素轉變為放射性核素後，由核反應截面、粒子注量率、射線能量、半衰期和放射性活度來確定待測物的含量。可分為中子活化分析、帶電粒子活化分析和光子活化分析。活化分析作為高靈敏度核分析技術，在生物樣品分析和高純材料中微量材料的分析，以及在環境科學、考古學和法醫學等領域廣泛套用。

激發X射線螢光分析法

當α 、β、γ或X射線作用於樣品時，由於庫侖散射，軌道電子吸收其部分動能，使原子處於激髮狀態。由激發態返回基態時發射特徵X射線，根據此特徵X射線的能量和強度來分析元素的種類和含量。其靈敏度很高，用途很廣。

穆斯堡爾共振譜

即無反衝條件下的核γ射線共振譜。由於分辨能力非常高，對核外電子狀態的微小變化也能測定，因此可以得到化學位移、分子內的結合狀態及分子間相互作用等核外電子的信息。已用於鐵、錫、銪、銩、鉭等的物理、化學狀態的分析中。（見穆斯堡爾譜學）

正電子湮沒法

正電子是電子的反粒子。此法利用正電子的湮沒壽命來研究物質的微觀結構，如金屬缺陷和各種材料的相變，以及研究溶液中的自由電子和溶劑化電子等。

核磁共振法

通過核磁共振光譜特性如化學遷移、耦合常數、多重性、吸收峰的寬度和強度以及溫度效應，來測定樣品的分子結構，特別是有機化合物的分子結構。

特點

放射分析化學與一般分析化學比較，有下列特點：基於測量放射性或特徵輻射，分析靈敏度高（一般能達1ppm），準確度高，分析速度快，方法簡便可靠，取樣量小，有時還可以不破壞樣品結構等。

各種分析方法都具有其特點和最適分析範圍。同位素稀釋法要有已知比活度的放射性標準，亞化學計量法就無此需要；中子活化分析一般對中重元素和部分輕元素分析較為適宜，能分析厚樣品;帶電粒子活化分析和背散射分析主要用於表面分析，其中帶電粒子活化分析對輕元素分析特別適宜，背散射分析則對中重元素較靈敏，X射線螢光分析具有較好的解析度和探測靈敏度。通常根據樣品的條件和分析要求，選用合適的分析方法。沒有一種分析方法是全面合適的，有時需要選用幾種方法組合才能得到滿意的效果。

免疫放射分析的套用

免疫放射分析是放射免疫分析的一種衍生技術，1968年首先由Miles和Hales提出用於生血漿胰島素測定。在反應體系中用標記過量抗體來替代標記抗原的一種較靈敏的技術。只是因為免疫放射分析需要消耗大量抗體以及抗體必須固相化等，PcAb未能滿足這一要求而不能推廣。

McAb有較高的特異性，雜交瘤技術提供了大量McAb，再由於近年來固相技術的日趨成熟，將McAb與固相載體吸附或偶聯，另一方面，用¹²⁵I進行McAb標記。測定某Ag時，加入固相抗體和標記抗體，形成AgAb*Ag的夾心複合物，測定其放射性活度，Ag的量與測得的放射性活度成正比。因此McAb的問世為免疫放射分析技術的發展提供了條件。

近年來，隨著McAb的擴大套用，又有所謂免疫工程或雙決定簇免疫放射分析的新發展，即用一種抗原決定簇的McAb製成固相抗體，另一種McAb用做標記物，那么固相MCAb-Ⅰ，被測抗原和¹²⁵I標記McAb-Ⅱ三者形成所謂雙位點或三位點免疫放射分析，其靈敏度和特異性會有進一步提高。例如hCG雙位點免疫分析可在2h內準確測定具有生物活性的完整hCG含量，在快速妊娠試驗和絨癌的早期診斷中具有重要意義。