Isotopspårning

Isotopspårning är en samling metoder som används för att följa hur ett ämne rör sig och omvandlas i biologiska system, i miljöer och i geologiska sammanhang. Grundidén är att använda atomer som har samma kemiska egenskaper men olika massor, antingen stabila isotoper eller radioaktiva isotoper, och därefter följa hur dessa isotoper fördelas och förändras över tid.

Stabila isotopspår används framför allt i icke-radioaktiva studier. Vanliga märken är kol-13, kväve-15, syre-18 och väte-2 (deuterium). Dessa isotoper fästs in i biomolekyler och metabola vägar, och skillnaden i massa gör det möjligt att följa dem med masspektrometri eller IRMS (isotopförhållande masspektrometri). Radioaktiva isotoper används när mycket hög känslighet krävs eller när spårningen sker i levande organismer; exempel är kol-14, väte-3, fosfor-32 och svavel-35. För in vivo studier används ofta medicinska avbildningstekniker som PET med radiomärkta ämnen (t.ex. 18F) eller SPECT.

Experimentell uppläggning bygger ofta på tillsats av en isotopmärkt version av ett substrat och jämförelse med en kontroll, samt korrigering för naturlig isotopfördelning. Vid radiotracer-studier följs halveringstid och regler för säkerhet. Data tolkas ofta med kinetiska modeller och fluxanalys för att uppskatta metaboliska vägar, transport och assimilering.

Användningsområden inkluderar biologi och medicin (metabolism, läkemedelskinetik), jord- och miljövetenskap (närings- och vattenrörelser), jordbruk och livsmedelsforskning samt arkeologi och geologi där isotopdata bidrar till kretslopp och historia.

Begränsningar och överväganden omfattar isotopiska effekter vid märkning, kostnader och behov av specialutrustning. Vid radioaktiva isotoper krävs säkerhet, regleringar och etiska godkännanden. Valet mellan stabila och radioaktiva spår beror på frågeställning, system och önskad tidsupplösning.