走进氘气等稳定同位素的应用

#氘气#

目前,氘气(D2)、硼10(10B)和一些其他产品已工业化并得到广泛应用。氘气主要通过电解重水产生。除了氘灯、氘反应、核磁共振和核聚变应用外,氘气体主要用于玻璃纤维工业,以生产低水尖端的玻璃纤维。10B用于控制核反应堆的反应速率。据估计,氘气和硼10是目前消耗量较高的同位素气体产品。此外,碳13(13C)、氮15(15N2)、氧18(18O2)、氖22(22Ne)同位素气体和同位素化合物试剂广泛用于许多研究和分析。

在医学领域,稳定同位素产品用于医学领域的临床研究、各种疾病的诊断和鉴定、病情评估、治疗影响评估、器官功能研究和新药开发,例如PET诊断、用于检测幽门螺杆菌的13C尿素呼吸法、,肿瘤治疗(硼中子捕获治疗)已被广泛使用。药物研究等。

2.在生命科学中,核磁共振(NMR)和质谱(MS)光谱需要稳定的同位素整合技术来研究不同蛋白质群体的结构和功能,包括同位素编码的亲和标记(ICATM)、细胞培养中的氨基酸稳定同位素标记(SILAC)、,以及目标蛋白的绝对定量分析(AQUATM)。通过生物代谢、酶解或化学将稳定同位素引入蛋白质等生物大分子中,通过分析大型仪器和处理分子生物学软件可以获得生物大分子的结构图。

能量代谢的研究主要集中在运动医学、儿童营养、食物营养、减肥、宇航员饮食等方面。稳定同位素追踪是研究代谢的方法之一。常用的稳定同位素有2H、15N、13C、18O等。例如,标记为2H和18O的双标水(DLW)技术是评估人类能量消耗大小的新方法。这种方法最初用于体育科学的实验室和实地研究,目前是评估能量代谢最准确的方法。在农业科学研究领域,稳定同位素15N和13C广泛用于植物生理生化、土壤和植物营养、作物保护、水稻、花卉、农产品和其他作物的改良以及草地氮循环的研究。农业中使用的大多数稳定同位素产品都是低丰度的产品。低丰度15N标记尿素、15N标记硫酸铵、15N标识硝酸铵、15N-标记氯化铵和其他无机盐通常用作肥料追踪器。

3、在环境科学研究中,在不同的环境条件下,稳定同位素的组成会有所不同,氮同位素是污染物的良好指标。在监测生态系统污染时,测得的15N值也可以作为水污染的指标。借助稳定同位素技术,生态学家可以测量许多随时间和空间变化的生态过程,而不影响生态系统的自然状态和元素的性质。稳定同位素15N可用于测量植物通过固氮或吸收土壤NH4+和NO3-释放的氮的相对比率;确定土壤中碳和氮的周转率;确定N2O(硝化细菌或反硝化细菌)的来源;确定食物链的长度;确定空气和水污染物的来源;如何确定植物的分布区域。



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