Изотoпные индикаторы

ИЗОТОПНЫЕ ИНДИКАТОРЫ (меченые атомы), вещества, содержащие элемент с изотопным составом, отличающимся от природного, и используемые для изучения самых разнообразных физических и химических процессов (в том числе происходящих в живых организмах). Часто изотопными индикаторами называют атомы нуклида, добавляемого в качестве метки в вещество природного изотопного состава. В основе использования изотопных индикаторов лежит сходство в поведении разных нуклидов одного химического элемента в большинстве физических и химических процессов (т.е. изотопные эффекты для большинства химических элементов малы). В качестве метки применяют нуклиды, которые могут быть легко обнаружены и количественно определены. При использовании изотопных индикаторов необходимо учитывать возможность протекания побочных процессов изотопного обмена, которые могут исказить получаемые результаты. Нуклиды, используемые в качестве метки, вводят в состав исходных изучаемых веществ (смотри в статье Меченые соединения). Впервые изотопные индикаторы применены в 1913 Г. Хевеши и Ф. Панетом.

Различают стабильные и радиоактивные изотопные индикаторы. В качестве стабильных изотопных индикаторов используют нуклиды только тех химических элементов, которые в природе представлены смесями стабильных нуклидов. Кроме того, необходимо, чтобы содержание стабильного нуклида, выбранного в качестве метки, в природной смеси нуклидов данного химического элемента было небольшим. Так, в случае углерода, представленного в природе смесью стабильных ¹²С и ¹³С, изотопным индикатором может служить ¹³С, содержание которого в природной смеси мало (1,07 атомных %). В случае кислорода, состоящего из стабильных ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О, в качестве изотопных индикаторов используют ¹⁷О (0,038%) или ¹⁸О (0,205%). Регистрацию стабильного нуклида-метки осуществляют по результатам определения его содержания на разных этапах процесса. Обычно с этой целью используют масс-спектрометрию. В случае химических элементов с малыми атомными номерами используют также ИК- или ЯМР-спектроскопию и другие методы.

Значительно шире в качестве изотопных индикаторов применяют радионуклиды. Радионуклиды используют для большинства химических элементов (кроме гелия, лития, бора и некоторых др.). Регистрацию радиоактивных изотопных индикаторов проводят фиксируя с помощью радиометрической аппаратуры излучение радиоактивных ядер, возникающее при их распаде (смотри в статье Радиометрия). Разработана аппаратура, позволяющая надёжно и быстро определять ничтожно малые количества радиоактивных атомов, характеризующихся малыми периодами полураспада (от одного до нескольких десятков секунд). В таких случаях уже через короткий промежуток времени исследуемый объект оказывается полностью свободным от радиоактивных атомов, что обеспечивает безопасность применения радионуклидов (в том числе для проведения радиоизотопной диагностики в медицине). Возможность использования радионуклидов в качестве меток, простота регистрации актов радиоактивного распада их ядер и существование радионуклидов у подавляющего большинства химических элементов предопределили широкое применение радиоактивных меток в физике, химии, биологии, фармакологии и др. (смотри, например, Радиоиндикаторные методы анализа).

Лит.: Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода. 3-е изд. М., 1985.