稳定同位素的概念、原理及优缺点

概念

稳定性同位素是天然存在于生物体内的不具有放射性的一类同位素，其原子核结构是稳定的，不会自发地放出射线而使核结构发生改变。20世纪70年代初被成功引入生物学的多个研究领域，如光合作用途径的研究、光能利用率、植物水分利用率、物质代谢和生物量变化等[23-26]。迄今发现的稳定同位素有274种，但得到产业化生产并已广泛应用的主要为氘-2（2H）、碳-13（13C）、氮-15（15N）、氧- 18（18O）、氖-22（22Ne）、硼-10（10B）等少数几种产品。

原理

稳定同位素示踪技术主要是利用稳定同位素及其化合物的特性来展开。在自然界中，稳定同位素及其化合物与相应的普通元素及其化合物之间的化学性质和生物性质是相同的，只是具有不同的核物理性质，可以被区别检测，因此，可以用稳定同位素作为示踪原子，合成标记化合物（如标记氨基酸、标记药物、标记蛋白质等）来代替相应的非标记化合物。利用标记与非标记化合物的不同特性，通过质谱、核磁共振等分析仪器来测定稳定同位素反应前后的位置及数量变化，从而阐明反应的机制和途径。

优势与缺点

稳定同位素和放射性同位素均可用来示踪，但在实际应用中，稳定同位素具有放射性同位素无法比拟的优越性[32-34]：

（1）安全、无辐射，稳定同位素对动植物不会造成伤害，在使用、运输和储存的过程中比较方便；

（2）半衰期长，放射性同位素因其半衰期太短而没有实用性，限制了其应用，而稳定同位素的半衰期均大于1×1015年，因而不受研究时间的限制；

（3）可同时测定，放射性同位素一次只能测定一种同位素，而稳定同位素允许对不同质量数进行同时测定，因此可以对同一元素的不同同位素或不同元素的同位素进行同时测定，从而提高实验效率；

（4）物理性质稳定，稳定同位素的信号值不会随时间而衰减。

然而，稳定同位素的测定对仪器设备要求比较高，尤其是同时标记多种元素时，则需要超高分辨率的质谱进行测定，必要时还需要进行衍生化。此外，由于可作为示踪剂的稳定同位素种类较少、价格也比较昂贵，故其应用范围受到了一定的限制，需要更全面和深入的探究。

氟他胺-d7

氟维司群-d3

甘氨酸-15N；稳定同位素标记甘氨酸

更昔洛韦-d5

红霉素-13C,D3

琥珀酸多西拉敏-d5

Pimobendan-d3

"C-000175-07-01632-98-0乙醛-13C2Acetaldehyde-13C2"

"C-000264-19-71563-79-7乙酸-1-13CAceticAcid-1-13C"

"C-000364-19-71563-80-0乙酸-2-13CAceticAcid-2-13C"

"C-000464-19-716651-47-1乙酸-13C2AceticAcid-13C2"

"C-000574-86-235121-31-4乙炔-13C2Acetylene-13C2"

"C-00062827-56-71-氨基海因盐酸盐-13C1-Aminohydantoinhydrochloride-13C"

"C-00072827-56-71-氨基海因盐酸盐-13C,15N31-Aminohydantoinhydrochloride-13C,15N3"

"C-0008513-77-951956-33-3碳酸钡-13CBariumcarbonate-13C"

"C-000971-43-232488-44-1苯-13C6Benzene-13C6"

"C-001065-85-03880-99-7苯甲酸-羧基-13CBenzoicAcid-carboxyl-13C"

"C-0011124-38-91111-72-4二氧化碳-13Ccarbondioxide-13C"

"C-0012211-128-31641-69-6一氧化碳-13Ccarbonmonoxide-13C"

"C-00131182-42-9胆甾醇辛酸酯-辛酰基-13CCholesterol-3-octanoate-1-13C"

"C-0014548-62-9结晶紫-甲基-13C6Crystalviolet-methyl-13C6"

"C-0015603-48-5隐色结晶紫-甲基-13C6LeucocrystalViolet-methyl-13C6"

"C-0016108-80-5三聚氰酸?-13C3Cyanuricacid-13C3"

"C-0017121-69-7N,N-二甲基苯胺-13C2N,N-dimethylaniline-methyl-13C2"

"C-001864-17-570753-79-6乙醇-13C2Ethanol-13C2"

"C-001967-20-9呋喃妥因-13C,15N3Furantoin-13C,15N3"

"C-0021538-23-865402-55-3甘油三辛酸酯-羧基-13C3GlycerylTri（octanoate-1-13C3）"

"C-0022475-31-0甘氨胆酸-甘氨酰基-1-13CGlycocholicacid-glycyl-1-13C"

"C-0023492-62-6110187-42-3葡萄糖-13C6Glucose-13C6"

"C-0024142-62-158454-07-2己酸-1-13Chexanoicacid-1-13C"

"C-0025569-64-2孔雀石绿-甲基-13C4MalachiteGreen-methyl-13C4"

"C-0026129-73-7隐色孔雀石绿-甲基-13C4LeucomalachiteGreen-methyl-13C4"

"C-002867-56-114742-26-8甲醇-13CMethanol-13C"

"C-003016004-43-6152-NP-SCA-13C,15N32-Nitro-benzaldehydesemicarbazon-13C,15N3"

"C-0031623145-57-32-NP-AHD-13C,15N31-[(2-Nitrobenzylidene)-amino]-imidazolidin-2,4-dione-13C,15N3"

"C-003259-87-0呋喃西林-13C,15N3Nitrofurazone-13C,15N3"

"C-0033124-07-259669-16-8辛酸-1-13COctanoicacid-1-13C"

"C-00341,3-二棕榈酸-2-辛酸甘油酯-辛酰基-1-13CGlyceryl1,2-dipalmitate-3-octanoate-1-13C"

"C-00351,3-二硬脂酸-2-辛酸甘油酯-辛酰基-1-13CGlyceryl1,2-distearate-3-octanoate-1-13C"

"C-003662-44-272156-72-0非那西汀-乙氧基-1-13CPhenacetin-oxethyl-1-13C"

"C-0038563-41-7氨基脲盐酸盐-13CSemicarbazide-13C"

"C-0039563-41-7氨基脲盐酸盐-13C,15N3Semicarbazide-13C,15N3"

"C-0040127-09-323424-28-4乙酸钠-1-13CSodiumacetatetrihydrate-1-13C"

"C-0041127-09-313291-89-9乙酸钠-2-13CSodiumacetatetrihydrate-2-13C"

"C-0042127-09-356374-56-2乙酸钠-13C2Sodiumacetatetrihydrate-13C2"

"C-0043141-53-723102-86-5甲酸钠-13CSodiumformate-13C"

"C-00441984-06-1201612-61-5辛酸钠-1-13CSodiumoctanoate-1-13C"

"C-004757-13-658069-82-2尿素-13CUrea-13C"

"C-004857-13-658069-83-3尿素-13C，-15N2Urea-13C，-15N2"

"c-004972156-70-8美沙西汀-甲氧基-13CMethacetin(methoxy-13C)"

"N-O00156-41-725713-23-9L-丙氨酸-15NL-Alanine-15N"

"N-O0021119-34-2L-精氨酸-15N4单盐酸盐L-Arginine-15N4hydrochloride"

"N-O00356-84-83715-16-0L-天冬氨酸-15NL-Asparticacid-15N"

"N-O00470-47-3748757-99-5L-天冬酰胺-15N2L-Asparagine-15N2"

"N-O00570-47-3L-天冬酰胺-α-15NL-Asparagine-α-15N"

"N-O00670-47-3L-天冬酰胺-酰胺基-15NL-Asparagine-amide-15N"

"N-O00756-86-021160-87-2L-谷氨酸-15NL-Glutamicacid-15N"

"N-O00856-85-9204451-48-9L-谷氨酰胺-15N2L-Glutamine-15N2"

"N-O00956-40-67299-33-4甘氨酸-15NGlycine-15N"

"N-O01073-32-559935-30-7L-异亮氨酸-NL-Isoleucine-N"

"N-BO01161-90-559935-31-8L-亮氨酸-15NL-Leucine-15N"

"N-BO012657-27-2L-赖氨酸盐酸盐-15N2L-Lysine-15N2hydrochloride"

"N-BO01363-91-229700-34-3L-苯丙氨酸-15NL-Phenylalanine-15N"

"N-BO014147-85-3L-脯氨酸-15NL-Proline-15N"

"N-BO01556-45-159935-32-9L-丝氨酸-15NL-Serine-15N"

"N-BO01672-19-580681-09-0L-苏氨酸-15NL-Threonine-15N"

"N-BO01773-22-3L-色氨酸-α-15NL-Tryptophan-α-15N"

"N-BO01873-22-3L-色氨酸-15N2L-Tryptophan-15N2"

"N-BO01973-22-3L-色氨酸-吲哚-15NL-Tryptophan-indole-15N"

"N-BO02060-18-435424-81-8L-酪氨酸-15NL-Tyrosine-15NN-BO021556-02-5D-酪氨酸15ND-Tyrosine-15N"

"N-BO02272-18-459935-29-4L-缬氨酸-15NL-Valine-15N"

"N-BO02397-14-3N-乙酰-DL-丝氨酸-15NN-acetyl-DL-serine-15N"

"N-BO024543-24-8N-乙酰甘氨酸-15NN-Acetylglycine-15N"

"N-BO025N-三氟乙酰-DL-酪氨酸-15NN-Trifluoroacetyl-DL-tyrosine-15N"

"N-BO026螺旋藻--15NSpirulina--15N"

"N-BO02715761-38-3139952-87-7Boc-丙氨酸-15NBoc-Ala-OH-15N"

"N-BO02813726-67-5204523-15-9BOC-天冬氨酸-15NBoc-Asp-OH-15N"

"N-BO0294530-20-5106665-75-2BOC-甘氨酸-15NBoc-Gly-OH-15N"

"N-BO030Boc-Leu?1/2H2O-OH-15NBoc-Leu?1/2H2O-OH-15N"

"N-BO03115761-39-4Boc-L-脯氨酸-15NBoc-Pro-OH-15N"

"N-BO03235661-39-3117398-49-9Fmoc-L-丙氨酸-15NFmoc-Ala-OH-15N"

"N-BO033119062-05-4287484-33-7Fmoc-L-天冬氨酸-15NFmoc-Asp-OH--15N"

"N-BO034121343-82-6287484-34-8Fmoc-L-谷氨酸-15NFmoc-Glu-OH-15N"

"N-BO03529022-11-5125700-33-6Fmoc-甘氨酸-15NFmoc-Gly-OH-15N"

"N-BO03671989-23-6Fmoc-L-异亮氨酸-15NFmoc-Ile-OH-15N"

"N-BO03735661-60-0200937-57-1Fmoc-L-亮氨酸-15NFmoc-Leu-OH-15N"

"N-BO03835661-40-6Fmoc-L-苯丙氨酸-15NFmoc-Phe-OH-15N"

"N-BO03971989-31-6Fmoc-L-脯氨酸-15NFmoc-Pro-OH-15N"

"N-BO04068858-20-8125700-35-8Fmoc-L-缬氨酸-15NFmoc-Val-OH-15N"

"N-BO04173731-37-0Fmoc-L-苏氨酸-15NFmoc-Thr-OH-15N"

"N-OR00160-35-51449-72-5乙酰胺-15NAcetamide-15N"

"NW0017732-18-514314-42-2氧-18水18O>98%(normalized)Heavy-oxygenwater"

"NW0027732-18-514314-42-2氧-18水18O>97%(normalized)Heavy-oxygenwater"

"NW0037732-18-514314-42-2氧-18水18O>95%(normalized)Heavy-oxygenwater"

"NW0047732-18-514314-42-2氧-18水18O>20%(normalized)Heavy-oxygenwater"

"NW0057732-18-514314-42-2氧-18水18O>10%(normalized)Heavy-oxygenwater"

"TW0017732-18-514314-42-2重氢重氧双标水18O>99%，2H>99%Heavy-oxygenwater"

"TW0027732-18-514314-42-2重氢重氧双标水18O>98%，2H>99%Heavy-oxygenwater"

"TW0037732-18-514314-42-2重氢重氧双标水18O>97%，2H>99%Heavy-oxygenwater"

"GAS017782-44-7氧-18气18O>98%Oxygen-18gas"

"GAS027782-44-7氧-18气18O>97%Oxygen-18gas"

"D-000150-78-2邻乙酰水杨酸-D3Acetylsalicylicacid-D3"

"D-000274-86-2乙炔-D2Acetylene-D2"

"D-000362-53-34165-61-1苯胺-环-D5Aniline-ring-D5"

"D-000471-43-21076-43-3苯-D6Benzene-D6"

"D-000571-43-214132-51-5苯甲醛-环-D5Benzaldehyde-ring-D5"

"D-000627554-26-3邻苯二甲酸二异辛酯-D4Diisooctylphthalate-D4"

"D-0007633-03-4亮绿-环-D5Brilliantgreen-ring-D5"

"D-0008108-86-165-57-5溴苯-D5Bromobenzene-D5"

"D-0009108-90-73114-55-4氯苯-D5Chlorobenzene-D5"

"D-001069-09-01228182-46-4盐酸氯丙嗪-D6Chlorpromazinhydrochloride-D6"

"D-0011548-62-9结晶紫-甲基-D6Crystalviolet-methyl--D6"

"D-0012548-62-9结晶紫-甲基-D18Crystalviolet-methyl-D18"

"D-0013603-48-5隐色结晶紫-D6LeucocrystalViolet-methyl-D6"

"D-0014603-48-5隐色结晶紫-D18LeucocrystalViolet-methyl--D18"

"D-0015624-49-7富马酸二甲酯-甲基-D6Dimethylfumarate-methyl-D6"

"D-0016868-85-9亚磷酸二甲酯-甲氧基-D6Dimethylphosphite-methoxyl--D6"

"D-0017131-11-385448-30-2邻苯二甲酸二甲酯-D6Dimethylphthalate--D6"

"D-0019121-69-7865-50-9N,N-二甲基苯胺--D6N,N-dimethylaniline-methyl--D6"

"D-002062-73-7敌敌畏-D6Dichlorphos-methoxyl-D6"

"D-002193106-60-6恩诺沙星-D5Enrofloxacin-D5"

"D-002251-79-673962-07-9氨基甲酸乙酯-D5EthylCarbamate-ethyl-D5"

"D-0023591-50-4碘苯-D5Iodobenzene-D5"

"D-0024569-64-2孔雀石绿-甲基-D12MalachiteGreen-methyl-D12"

"D-0025569-64-2孔雀石绿-环-D5MalachiteGreen-ring-D5"

"D-0026129-73-7隐色孔雀石绿-环-D5LeucomalachiteGreen-ring-D5"

"D-0027129-73-7隐色孔雀石绿-甲基-D12LeucomalachiteGreen-methyl-D12"

"D-002867-56-1811-98-3甲醇-D4Methanol-D4"

"D-0029598-55-0氨基甲酸甲酯-甲基-D3Methylcarbamate-methyl-D3"

"D-003063-25-2甲萘威-D31-Naphthalenylmethylcarbamate-D3"

"D-003198-95-34165-60-0硝基苯-D5Nitrobenzene-D5"

"D-0032108-95-24165-62-2苯酚-D5phenol-D5"

"D-0034842-07-9苏丹红一号-D5SudanI-D5"

"D-003575-65-025725-11-5叔丁醇-D9Tert-Butanol-D9"

"D-003675-64-945-08-5叔丁胺-D9Tert-Butylamine-D9"

"D-003752-68-6敌百虫-甲氧基-D6Trichlorfon-methoxyl-D6"

wyf 12.03