Изотопы, применяемые в радиоавтографии. Их свойства

Как правило, в биологических исследованиях применяют изотопы, испускающие частицы с низкой энергией (например, ³Н, ¹⁴C, ³²S), что облегчает их регистрацию и локализацию. При радиоавтографическом распаде их атомов происходит перегруппировка нейтронов и протонов, сопровождающаяся испусканием частиц или излучением. Основной интерес представляют заряженные α- и β-частицы, так как они, проходя через эмульсию, оставляют скрытое изображение, которое потом может быть проявлено.

α-Частицы довольно массивны, их масса покоя приблизительно в 8000 раз больше массы электрона. Они состоят из 2 протонов и 2 нейтронов и обладают энергией от 3 до 11 МэВ. Все α-частицы данного изотопа испускаются с определенной энергией и имеют одинаковую длину пробега. Проходя через эмульсию, α-частицы быстро диссипируют свою энергию, вследствие чего они имеют небольшую длину пробега. Следы α-частиц в эмульсиях отличаются большой плотностью, так как эти частицы активируют на своем пути каждый кристалл галоидного серебра. α-частицы оставляют в эмульсиях прямолинейные треки. Однако α-частицы испускаются немногими изотопами с большими атомными номерами, и лишь некоторые из них могут иметь интерес для биологов.

β-частицы представляют собой электроны ядерного происхождения. Испускание β-частиц при радиоактивном распаде – характерное явление для искусственно получаемых изотопов. Отличительной особенностью β-излучения является непрерывный энергетический спектр испускаемых частиц, от нуля до максимальной величины, характерной для данного изотопа. По этой причине длина пробега β-частиц также подвержена большему варьированию. Треки β-частиц никогда не бывают прямолинейными; они отличаются большей длиной, так как β-частицы теряют энергию с большей скоростью.

Тритий (³Н) – единственный радиоактивный изотоп водорода. Возникающие при распаде трития β-частицы обладают малой энергией (максимальная энергия -18кэВ) и, как следствие, небольшой длиной пробега в веществе (1-2 мкм). Практически это означает, что если в исследуемом объекте 2 точечных источника излучения отстоят друг от друга на 1 мкм, то на автографе они будут выявлены как 2 отдельных зерна фотоэмульсии. Столь малый трек позволяет локализовать присутствие изотопа даже в отдельной хромосоме. Высокая точность расположения зерен серебра над местом включения изотопа создает большие возможности для применения трития в радиоавтографии. Благодаря тому, что водород содержится во всех метаболитах, тритием можно пометить огромное число соединений.

Фосфор ³²Р. β-частицы радиоактивного фосфора обладаю максимальной энергией 1,7 МэВ, они способны пролететь в эмульсии расстояния в несколько десятков миллиметров. Их треки состоят из нескольких десятков редко расположенных зерен серебра. Поэтому ³²Р может быть использован только для изучения распределения в тканях, но локализацию его в отдельных клеточных структурах установить невозможно.

Углерод ¹⁴С и сера ³⁵S. Максимальная энергия - 0,15 и 0,16 МэВ соответственно; пробег в фотоэмульсии до 20мкм, треки их состоят из 5-6 и более близко расположенных зерен. Удобно использовать для изучения крупных или далеко расположенных друг от друга клеток (напр., мазок крови), но не для клеточных структур.