Ứng dụng và thành tựu Phóng xạ tự chụp

Phương pháp phóng xạ tự chụp đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau và có nhiều thành tựu quan trọng. Sau đây là một số thường gặp.

Cơ chế trao đổi chất ở sinh vật

Trong sinh học, phương pháp này thường dùng trong nhiều thí nghiệm.

  • Thí nghiệm xác định cơ chế trao đổi chất của chất cần nghiên cứu, con đường di chuyển và phân bố của nó trong cơ thể.
  • Thí nghiệm tìm hiểu sự liên kết của chất cần nghiên cứu với thụ thể hoặc enzym nào đó.
  • Nghiên cứu cơ chế tổng hợp axit nuclêic (nhân đôi ADN và phiên mã ARN), nghiên cứu lai axit nuclêic, v.v.[8][9][10]

Quá trình thí nghiệm có thể tiến hành in vivo hoặc in vitro. Bởi vì các nguyên tố phóng xạ thứ cấp (như Urani, Poloni,...) gây nguy hiểm và thường không có trong thành phần chất sống, nên nhà nghiên cứu dùng các đồng vị phóng xạ của những nguyên tố cấu thành chất sống tự nhiên như 3H (tritium) hay 125I (radioiodine), 14C, phôtpho-32, v.v.

Y học và dược học

Ảnh chụp cắt lớp ngang của não của một người bệnh (nam, 56 tuổi) nhờ máy PET, với liều tiêm 282 MBq 18F-FDG. Vùng màu đỏ cho thấy nhiều chất đánh dấu tích lũy (18F-FDG), vùng màu xanh nồng độ thấp không phát xạ.
  • Trong dược học, phương pháp này dùng để tìm hiểu sự phân phối của dược phẩm nào đó cần nghiên cứu, hoặc mới chế tạo.
  • Trong y học, phương pháp này dùng để phát hiện vùng cần nghiên cứu có khối u hay có tổn thương nhất định, đem lại giá trị cao cho chẩn đoán.

Đo tốc độ nhân đôi của ADN

Bằng phương pháp này, người ta đã xác định tốc độ nhân đôi của phân tử ADN ở chuột là 33 nuclêôtit / giây.[11] Còn tốc độ kéo dài ADN của thực khuẩn thể T4 khi ở trong tế bào E. coli lên tới 749 nuclêôtit / giây, ở 37 °C.[12]

Khám phá cơ chế phôtphoryl hóa prôtêin

Phôtphoryl hoá thêm nhóm phôtphat vào axit amin trong chuỗi pôlypeptit. Nhà nghiên cứu có thể ủ prôtêin in vitro với kinaza và γ-32P-ATP. Chẳng hạn nhờ ảnh phóng xạ tự chụp, người ta đã phát hiện chính xác protein liên kết CREB bị phôtphoryl hóa bởi HIPK2.[13]

Ngành kỹ thuật

  • Chụp cắt lớp PET (positron emission tomography), chụp cắt lớp đơn SPECT (single-photon emission computed tomography) có dùng kỹ thuật phóng xạ tự chụp.
  • Phát hiện các khuyết tật trong chế tạo, đặc biệt là phát hiện các vết nứt siêu nhỏ trong các thiết bị đặc biệt của máy bay, tàu vũ trụ,... nhờ dùng Krypton-85.[14]

Phát hiện nhiễm xạ

Ảnh của bác sĩ chứng tỏ vùng sáng như nhiễm xạ là tảo tươi được cá ăn. Cá còn sống và khỏe mạnh khi bị bắt.
  • Sau các thảm hoạ hạt nhân, nhiệm vụ quan trọng hàng đầu là phát hiện nhiễm xạ ở vùng xảy ra thảm hoạ và xung quanh. Phóng xạ tự chụp là công cụ đắc lực.
  • Tuy nhiên, cũng có trường hợp tình cờ hoặc "báo động" nhầm. Sau vụ thử hạt nhân Baker tại đảo san hô Bikini trong Chiến dịch Crossroads năm 1946, quân đội phải tiến hành khử nhiễm xạ một thời gian rất lâu. Tuy nhiên, một bác sĩ đã chụp được ảnh theo phương pháp này một con cá họ đuôi gai nhiễm xạ, nhưng do có loại "nguyên tố bắt chước canxi" (strontium is a calcium mimic), nên sau đó công việc ngừng lại.[15]
  • Sau thảm họa Chernobyl (26 tháng 4 năm 1986) khoảng 47 giờ, đám mây phóng xạ đã đến châu Âu. Các bụi phóng xạ phủ đầy cây cỏ và mặt đất và có người đã dùng phương pháp này để chứng minh ngay cả lá cỏ đã bị nhiễm xạ.

Nghiên cứu cấu trúc phân tử

Giải trình tự ADN nhờ phóng xạ tự chụp.

Trong nghiên cứu câu trúc phân tử ADN, phương pháp này cũng đã được sử dụng để giải trình tự ADN.