20. Radionuklidy jako indikátory
Indikátorová metoda spočívá v umělých změnách
izotopového složení prvku ­
 říkáme, že prvek je označen radioaktivním izotopem (metoda
značených atomů)
Vztah izotopového indikátoru a zkoumaného procesu:
1. Sledování chování určité chemické látky ­ pak musí být
chemická forma této látky a indikátoru stejné
- sledování biochemických dějů vyžaduje znační
sloučeniny na určitých místech v molekul
radioaktivními izotopy (specifické značení) nebo jde o
obecné radioaktivní označení sloučeniny aspoň jedním
radioaktivním atomem (nespecifické značení)
2. Radioaktivní nuklid slouží k označení určité látky
v obecném smyslu
- sledování proudění kapaliny
Podmínka nutná: dostatečná počáteční aktivita značící látky
A) Značené sloučeniny
Izotopicky substituované sloučeniny (všechny molekuly jsou na
určitém místě specificky značené
Př. 2-(14
C)-octová kyselina
Izotopicky značené sloučeniny ­ směs normálních molekul
s přirozeným izotopickým zastoupením a izotopicky
substituovaných molekul (specificky značených)
Př: 2-[14
C]-octová kyselina
Příklady preparativních postupů:
RMgBr + 14
CO2  R-14
COOMgBr  (hydrolýza) R-14
COOH
zavádění tritia je založeno především
o na adici 3
H2 na dvojnou vazbu
o pomocí redukujících tritidů LiAl3
H4, NaB3
H4
značný chroman lze připravit ozařováním oxidu chromitého
neutrony
HCl OH-
50
Cr2O3(n,) 51
Cr2O3
51
CrCl3
51
CrO4
2Další
příklady značených sloučenin:
Značení izotopickou výměnou
Jde o přípravu značených sloučenin, kdy se mezi dvěma
molekulami, z nichž je jedna značená, vyměňují dva izitopy
téhož prvku (nejčastěji tritia)
Provedení: kontakt sloučeniny s tritiovanou vodou Je nutné,
aby vazba s vodíkem podléhala alespoň minimální disociaci.
RO-1
H + 3
H1
HO RO-3
H + 1
H2O
Biosyntetické metody
Jednoduché značené látky se použijí k výživě rostlin nebo
mikroorganismů a využije se jejich syntetických schopností
14
CO2, 3
H2O, 32
PO4
3-, 35
SO4
2-
21. Indikátory v chemii a biologii
Studium mechanismů chemických reakcí
ClO2
+
HOCl  Cl+
HClO3 (značení 36
Cl)
Studium metabolických přeměn
Látka, jejíž metabolismus se zkoumá, se podá organismu
ve značené podobě ­ pokud je předpokládaný metabolický
produkt radioaktivní, pak je předpokládaný mechanismus
metabolismu potvrzen
Kombinace studia metabolických přeměn s autoradiografií
Možné aplikace radioaktivních indikátorů
- stanovení součinu rozpustnosti
- rozpustnost kovů v roztavených solích
- rozpustnost plynů v kapalinách
- rozpustnost vody v org. rozpouštědlech
o stanovení nízkých tenzí par málo těkavých látek
o stanovení složení plynné a kapalné fáze při destilaci
o stanovení velikosti povrchu sorbentu z množství
naadsorbovaného radioaktivního plynu
o rozdělení látek (nejčastěji iontů kovů) mezi dvě
nemísitelné kapaliny (kapalinová extrakce) nebo mezi
roztok a ionex
o vylučování kovů na elektrodách při elektrolýze
o studium migrace částic v roztoku v elektrickém poli
o sledování účinnosti praní tkanin pomocí značených
povrchově aktivních komponent pracích prostředků
22. Indikátory v biologii
migrace drobnějších živočichů (mouchy, komáři) ­ larvy se
nechávají líhnout v živném radioaktivním médiu ­ dospělí
jedinci jsou pak radioaktivní
migrace větších živočichů (netopýři nesou pouzdra
s nuklidem ­ lze je pak zjistit i přes skálu nebo ve škvírách)
studium přenosu potravin a živin uvnitř hmyzího
společenství (včelí úl)
studium výživy rostlin (např. pomocí značeného fosfátu)zjistí
se jeho distribuce v rostlině, způsob jeho příjmu
kořenovým systémem, zdroj fosforu z půdy apod.
molekulární biologie se bez indikátorů neobejde ­ studium
dějů přenosu informací na molekulární úrovni, podstata
dědičnosti, určení pořadí nukleotidů v nukleových kyselinách
(tzv. sekvencování)
aj.
23. Indikátory v lékařské diagnostice
Radionuklidy se zpravidla získávají z radionuklidového
generátoru
využívají se v nukleární medicíně k vyšetřování funkce a
stavu různých orgánů
k diagnostickým účelům se dodávají radiofarmaka, která se
do těla zpravidla vpravují intravenózně
radioaktivní látka se selektivně hromadí ve vyšetřovaném
orgánu a registruje se záření, které z něj vychází
zjišťuje se lokalizace zhoubných nádorů
provádějí se i dynamická vyšetření (sleduje se časová
závislost příjmu a vylučování radioaktivní látky
Detekce záření vně organismu vyžaduje, aby radioaktivní nuklid
emitoval elektromagnetické záření (gama nebo rtg)
 používají se pozitronické zářiče (pozitrony podléhají
anihilaci) nebo zářiče -/, jaderné izomery nebo nuklidy
podléhající EZ
 nuklidy musí být krátkodobé a musí mít vhodnou
(zpravidla nízkou) energii (snižuje se radiační zátěž organismu)
Detekce záření se provádí zpravidla pomocí gamakamery
24. Indikátory v hydrologii
studium pohybu vody v různých přírodních systémech
(studium podzemních vod ­jejich stáří, rychlost a směr
toku, vztahy mezi povrchovými a podzemními vodami,
propustnost vrstev apod.)
používají se nuklidy kobaltu nebo chromu
velkeé zředění aktivity během hydrologického pokusu
minimalizuje zavedení radioaktivity do životního
prostředí
25. Indikátory v průmyslu