Το CO2 είναι ένα μη εύφλεκτο, μη εκρηκτικό, μη ραδιενεργό αέριο που χρησιμοποιείται παγκοσμίως στους φυσικούς, χημικούς, βιολογικούς και ιατρικούς τομείς. Μέσω της χημικής σύνθεσης, μπορεί να παραχθεί ένας μεγάλος αριθμός σύνθετων ενώσεων χρησιμοποιώντας το 13CO2 ως πρώτη ύλη. Αυτές οι ενώσεις έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε περιβαλλοντικά πρότυπα, εγκληματολογική έρευνα και διαγνωστικά. Είναι γνωστό ότι η ουρία 13C μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αναπνευστικό τεστ ουρίας (μετά από χορήγηση από το στόμα ουρίας με σήμανση 13C στο άτομο, εάν υπάρχει λοίμωξη από H. pylori στο στομάχι, η ουρία με σήμανση 13C μπορεί να διασπαστεί σε CO2 με σήμανση 13C. Συνεπώς, η λοίμωξη από H. pylori μπορεί να διαγνωστεί με την ανίχνευση 13C-CO2 στην εκπνεόμενη αναπνοή με φασματόμετρο μάζας ισοτοπικής αναλογίας αερίου υψηλής ακρίβειας). (Δεδομένου ότι η χορηγούμενη από το στόμα 13C-ουρία κατανέμεται ομοιόμορφα μετά την άφιξή της στο στομάχι, η λοίμωξη από H. pylori μπορεί να ανιχνευθεί με ευαισθησία κάθε φορά που υπάρχει στο σημείο επαφής της 13C-ουρίας). Τα τελευταία χρόνια, έχουν εισέλθει στην ιατρική πρακτική και πιο εκτεταμένες πολλαπλές ενώσεις σε μη επεμβατικές εξετάσεις αναπνοής. Στα λέιζερ, το 13CO2 χρησιμοποιείται επίσης ως αέριο λέιζερ. Χρησιμοποιείται όχι μόνο στη βασική έρευνα, αλλά και στην κλινική για λαπαροσκόπηση με λέιζερ.
Οι βιολόγοι ταΐζουν φύκια, βακτήρια και άλλους μικροοργανισμούς με ισοτοπικά σημασμένο αέριο 13C για να μελετήσουν τις μεταβολικές τους διεργασίες χρησιμοποιώντας NMR. Μια ποικιλία αμινοξέων, πρωτεϊνών, λιπών, σακχάρων και DNA μπορεί να εξαχθεί από οργανισμούς με σημείωση 13C. Ο αριθμός των εκχυλισμένων συστατικών αυξάνεται δραματικά όταν τα σημασμένα φύκια ή βακτήρια τροφοδοτούνται για να παράγουν προηγμένους μικροοργανισμούς. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τα σημασμένα συστατικά για να προσδιορίσουν τη δομή των μακρομορίων και τις αλληλεπιδράσεις των ομάδων συντονισμού μεταξύ των πρωτεϊνών. Η καλλιέργεια φυκιών σε ατμόσφαιρα καθαρού 13CO2 επιτρέπει στα φύκια να είναι ομοιόμορφα σημασμένα με 13C, και ορισμένοι έχουν ταΐσει κότες με αυτή τη σπιρουλίνα με σημείωση 13C, η οποία επιτρέπει τη μελέτη των ενεργών αμινοξέων.
Μια σημαντική εφαρμογή της γλυκόζης 13C και του γλουταμινικού οξέος 13C είναι η αντισταθμιστική μεταβολική μαγνητική τομογραφία (μαγνητική τομογραφία) στον εγκέφαλο. Ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων μπορεί να μετρηθεί με DNA με σήμανση 13C. Χρησιμοποιώντας συστατικά με σήμανση 13C και σύγχρονη φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού 13C-MRS (φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού), είναι δυνατή η διερεύνηση της γονιδιακής δομής και της ποσοτικοποίησης των γονιδίων για μια ολοκληρωμένη εικόνα των ανθρώπινων γονιδίων και των αλλαγών στη μοριακή σύνθεση των ζωντανών κυττάρων. Η άμεση εφαρμογή του 13CO2 σε βιολογικά συστήματα (π.χ. κάλυψη εδαφών αγρού με εμπλουτισμένο αέρα 13CO2) επιτρέπει την παρακολούθηση της δυναμικής του άνθρακα σε οργανισμούς για πειράματα ζωής. Οι ουσίες με σήμανση 13C μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της οργανικής σύνθεσης άνθρακα των εδαφών, καθώς και των διαύλων μεταφοράς.
Καθώς τα φυτά προσλαμβάνουν CO2 από τον αέρα, το CO2 μπορεί επίσης να επισημανθεί με 13C. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βασική και εφαρμοσμένη επιστημονική έρευνα. Για παράδειγμα, στη βιοδιαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών και στον μεταβολισμό της οργανικής ύλης που τροφοδοτείται με επισημασμένα φυτά. (Βιοδιαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών από διαφορετικές τροφές σε ζώα και ανθρώπους). Η ανάπτυξη ενώσεων επισημασμένων με 13C και αναλυτικών οργάνων έχει οδηγήσει στην επέκταση των εφαρμογών σταθερών ισοτόπων, ανοίγοντας νέους τομείς γνώσης για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Ιουνίου 2024