[发明专利]利用低能AMS分析41

说明书

本发明涉及生物体钙代谢示踪技术领域，具体涉及一种利用低能加速器质谱仪(AMS)分析⁴¹Ca进行生物体钙代谢示踪的方法，将样品制备为CaF₂形式的靶物质，以Ca的超级卤素负离子为引出束流，使用3MV加速器质谱仪，在快交替注入模式下，直接地、批量化地检测⁴¹Ca的方法。本发明方法采用低能AMS设备实现了⁴¹Ca与⁴¹K分离，兼顾了设备经济性，为以⁴¹Ca示踪为目标的实际应用提供了简单直接、批量化日常检测方法，实用性强。

技术领域

本发明涉及生物体钙代谢示踪技术领域，具体涉及一种利用低能AMS分析⁴¹Ca进行生物体钙代谢示踪的方法。

背景技术

钙在生物圈中有着极其重要的作用，不仅对于人类和动物，而且对于众多植物也必不可少。对人类而言，Ca作为常量元素所占比例可达总体重的1.5～2％，主要分布于骨骼与牙齿，极少量在软组织和细胞外液中；骨钙以磷酸氢钙和羟磷灰石形式存在，其组成和物化性状随人体生理或病理情况而不断变动；骨骼通过不断的成骨和溶骨作用使骨钙与血钙保持动态平衡。当平衡被打破，钙流失将会导致骨质疏松；同时血钙流失有可能导致其他神经系统问题。钙除了是脊柱动物骨骼的重要成分，更是无脊椎动物如软体动物的壳体最主要的成分。钙对植物而言具有营养功能，能够增强细胞壁的稳定性；还可以作为独特信使，传递信号。微观层面上Ca²⁺是非常重要的通道离子，是传导细胞信号的重要离子，起到保证细胞生长与发育的作用。另一方面，生物体内钙摄入过量会导致代谢异常，导致多种软组织异位钙化的疾病产生。因此，钙的吸收、代谢与循环研究极为重要，最直接和有效的研究手段就是利用钙的示踪剂。

钙稳定同位素及半衰期大于1天的放射性同为种类很多。钙的稳定同位素(⁴⁰Ca，⁴²Ca，⁴³Ca，⁴⁴Ca，⁴⁶Ca，⁴⁸Ca)不仅在生物体内赋存，且自然界来源复杂，受限于用量和灵敏度无法作为精确的定量化示踪剂使用。⁴⁵Ca和⁴⁷Ca两种放射性同位素可以作为示踪剂使用，但是由于二者半衰期较短，用作示踪剂会造成内照射，从而对生物体造成内损伤；特别对人体而言，失去安全性后，再想使用二者作为示踪剂成为了不可能。而⁴¹Ca的半衰期长达10万年(9.94±0.15×10⁴年)。具有作为示踪剂的优势：首先，半衰期长适合长期示踪研究；其次，半衰期长致使放射性极低，基本不会对生物体造成辐照损伤，以120ng的⁴¹Ca进入体内(⁴¹Ca/⁴⁰Ca～10^-7)为例，辐照剂量仅相当于每年0.06μSv，而成人允许剂量为每年0.1-0.5mSv，其辐射剂量比允许剂量低了近3万倍；另外，⁴¹Ca自然界丰度极低，⁴¹Ca/⁴⁰Ca约为10^-15～10^-14，使得示踪剂的来源单一，不用考虑自然界⁴¹Ca的影响，示踪灵敏度得以大大提升。

⁴¹Ca作为生物钙示踪剂无论安全性还是灵敏性，都有很大的优势。只是过长的半衰期和衰变模式(EC)，使得想借助传统的衰变计数法测量仍然极低含量的⁴¹Ca几乎不可能；同时，同量异位素⁴¹K和⁴⁰CaH分子离子的干扰，使得常规质谱对于低丰度的⁴¹Ca测量也无从施展。上述情况，大大制约其在生物圈以及医药领域的发展，直至加速器质谱仪(AMS)的出现才使⁴¹Ca作为生物钙示踪剂成为可能。