isotopimerkintöjen

Isotopimerkinnät ovat menetelmiä, joissa isotooppeja sisällytetään kemiallisiin yhdisteisiin tai biologisiin järjestelmiin seurannan, kvantifioinnin tai tutkimuksen tarkoituksiin. Käytettävissä ovat stabiilit isotoopit, kuten 13C, 15N, 2H ja 18O, sekä radioaktiiviset isotoopit, kuten 14C, 32P ja 3H. Stabiilit isotoopit mahdollistavat turvallisen, pitkäkestoisen merkkauksen, kun taas radioaktiiviset isotoopit tarjoavat herkkiä signaaleja lyhyellä aikavälillä, mutta ne vaativat erityisiä turvallisuusmenettelyjä.

Metabolinen merkintä tarkoittaa, että solut tai organismit kasvatetaan isotooppimerkittyjen ravinteiden kanssa, jolloin isotooppi päätyy biomolekyyleihin ja mahdollistaa reittien sekä biomolekyylien syntymän seuraamisen. Proteomiikassa käytetään usein SILAC-tekniikkaa, jossa soluja kasvatetaan eri isotooppimerkeillä varustetuissa kulttuuriolosuhteissa ja proteiineja erottellaan massaspektrometrialla. Tracer-merkinnät mahdollistavat yksittäisten aineiden kulun ja metaboliset virrat.

Analyyttiset tekniikat: Isotooppimerkinnän havaitsemiseen käytetään pääasiassa massaspektrometriä (MS) ja ydinmagneettista resonanssia (NMR). MS voidaan yhdistää kromatografisiin menetelmiin (LC-MS, GC-MS) ja se antaa tarkat massat sekä merkintöjen suhteet. IRMS-menetelmä mittaa isotooppipainojen suhteita tarkasti, mikä on hyödyllistä esimerkiksi hiilen ja typen aineissa.

Sovellukset: isotopimerkintöjä käytetään biokemiassa ja metabolomiikassa metabolisien reittien kartoitukseen sekä proteiinien kiertokulun tutkimukseen ja lääkkeiden farmakokineettisen osa-alueen ymmärtämiseen. Ympäristö- ja geokemiassa ne auttavat seuraamaan aineiden kulkeutumista, ja arkeologiassa 14C-datointi ajoittaa tapahtumia menneisyydessä.

Rajoitukset ja turvallisuus: kustannukset sekä laitteisto- ja osaamisvaatimukset voivat olla korkeita. Stabiilit isotoopit ovat yleisesti turvallisia, mutta radioaktiiviset isotoopit edellyttävät asianmukaista turvallisuutta ja jätteenkäsittelyä. Lisäksi isotoppiensä vaikutus kemiallisiin ominaisuuksiin voi osittain muuttaa biologista toimintaa, mikä on huomioitava tulkinnassa.