ИЗОТО́ПНЫЕ ИНДИКА́ТОРЫ

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

Раз­ли­ча­ют ста­биль­ные и ра­дио­ак­тив­ные И. и. В ка­че­ст­ве ста­биль­ных И. и. ис­поль­зу­ют нук­ли­ды толь­ко тех хи­мич. эле­мен­тов, ко­то­рые в при­ро­де пред­став­ле­ны сме­ся­ми ста­биль­ных нук­ли­дов. Кро­ме то­го, не­об­хо­ди­мо, что­бы со­дер­жа­ние ста­биль­но­го нук­ли­да, вы­бран­но­го в ка­че­ст­ве мет­ки, в при­род­ной сме­си нук­ли­дов дан­но­го хи­мич. эле­мен­та бы­ло не­боль­шим. Так, в слу­чае уг­ле­ро­да, пред­став­лен­но­го в при­ро­де сме­сью ста­биль­ных $\ce{^{12}C}$ и $\ce{^{13}C}$, изо­топ­ным ин­ди­ка­то­ром мо­жет слу­жить $\ce{^{13}C}$, со­дер­жа­ние ко­то­ро­го в при­род­ной сме­си ма­ло́ (1,07 атом­ных %). В слу­чае ки­сло­ро­да, со­стоя­ще­го из ста­биль­ных $\ce{^{16}O,\, ^{17}O\, и\, ^{18}O}$, в ка­че­ст­ве И. и. ис­поль­зу­ют $\ce{^{17}O}$ (0,038%) или $\ce{^{18}O}$ (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 хи­мич. эле­мен­тов с ма­лы­ми атом­ны­ми но­ме­ра­ми ис­поль­зу­ют так­же ИК- или ЯМР-спек­тро­ско­пию и др. ме­то­ды.

Зна­чи­тель­но ши­ре в ка­че­ст­ве И. и. при­ме­ня­ют ра­дио­нук­ли­ды. Ра­дио­нук­ли­ды ис­поль­зу­ют для боль­шин­ст­ва хи­мич. эле­мен­тов (кро­ме ге­лия, ли­тия, бо­ра и не­ко­то­рых др.). Ре­ги­ст­ра­цию ра­дио­ак­тив­ных И. и. про­во­дят фик­си­руя с по­мо­щью ра­дио­мет­рич. ап­па­ра­ту­ры из­лу­че­ние ра­дио­ак­тив­ных ядер, воз­ни­каю­щее при их рас­па­де (см. в ст. 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 т. ч. 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 хи­мич. эле­мен­тов пре­до­пре­де­ли­ли ши­ро­кое при­ме­не­ние ра­дио­ак­тив­ных ме­ток в фи­зи­ке, хи­мии, био­ло­гии, фар­ма­ко­ло­гии и др. (см., напр., Ра­дио­ин­ди­ка­тор­ные ме­то­ды ана­ли­за).