稳定同位素(稳定同位素的三个特征)

谈到稳定同位素，新西兰的边肖不知不觉地产生了极大的兴趣，并了解了稳定同位素在医学、农业和其他工业中的应用。新西兰边肖不自觉地收集整理了一些关于稳定同位素引入的详细资料，与大家分享。

指的是质子数相同但中子数不同的相同化学元素。最常用的稳定同位素是碳-13 (13C)、氮-15(15N)、氢-2 (2H是氘)和氧(18O)等。因为这些同位素比普通元素重1到2个原子量单位，所以也被称为重元素。

稳定同位素是天然同位素或非放射性同位素，即没有辐射衰变，质量永远不变。

到目前为止，已经发现了274种稳定同位素。

然而，氘(2H)、碳-13(13C)、氮-15(15N)、氧-18(18O)、氖-22(22Ne)、硼-10(10B)和少数其他产品已经工业化生产并广泛使用。

稳定同位素的质量不同，所以它们的核自旋性质差别很大，核磁共振的相对频率和灵敏度也差别很大，这就为质谱和核磁共振测量稳定同位素的丰度提供了技术基础。

稳定同位素元素及其化合物的化学和生物学性质相同，但具有不同的核物理性质。因此，稳定同位素可以作为示踪原子，制成含有稳定同位素的标记化合物。利用它们与相应的未标记元素的不同特性，通过质谱仪、核磁共振仪等分析仪器测量稳定同位素反应后的位置、数量和转化量，从而了解反应机理、方式和效果。

稳定同位素在自然界中无处不在，包括所有的化合物、水和大气，所以自然存在于动物、植物和人体中。它的物理化学性质与普通元素相同，因此它可以作为一种示踪剂来标记化合物，用于科学研究、临床医学和药物生产等几乎所有的自然领域。

由于没有辐射污染，稳定同位素示踪剂可以用于任何对象，包括孕妇、婴儿和疾病患者，无论是口服还是注射都是绝对安全的。

稳定同位素技术的另一个特点是定量检测的高精度和超高精度，达到PPM级(即百万分之一精度)。同时也确定了化合物的浓度，可以事半功倍，减少测试误差。

现在，人们可以利用同位素技术同时测量许多不同的样品，从而提高测量效率。这些高效率、高精度的特点是放射性同位素和其他技术无法比拟的。

稳定同位素技术的第三个特点是其微观和灵活的示踪能力。

微观是指可以用来标记和追踪一个化合物分子中的一个或多个特定原子，比如人体内葡萄糖分子中每个原子的不同代谢途径，哪些原子进入三羧酸循环产生能量，哪些原子进入脂肪代谢途径参与脂肪合成。

可变性是指通过同位素标记位点的合理选择和巧妙设计，对化合物的不同代谢途径或产生过程进行跟踪、定性和定量测定。

由于上述特点，稳定同位素技术自20世纪中期，特别是20世纪70年代以来，在科技发达国家的医学、营养、代谢、食品、农业、生态、地质等科研生产领域得到了广泛应用。

近年来，稳定同位素技术已成为药物研发前沿领域以及新兴的基因工程、蛋白质组学、代谢组学和代谢工程领域广泛应用、独特高效甚至必不可少的技术，显著提高了解决科学问题的能力和生产效率。

最新的例子是，德国科学家通过三代饲喂C13氨基酸，成功标记了动物的所有蛋白质，并对细胞代谢做出了重要发现。

这种全新的技术堪比当年的聚合酶链式反应技术(PCR)，它将得到迅速而广泛的推广和应用，有力地推动生命科学的发展。

稳定同位素在自然界的无处不在意味着这项技术应用的普遍性，它具有自然界显微镜的独特功能，将揭开越来越多的自然界和人体的奥秘。