CO2 گازی غیر قابل اشتعال، غیر انفجاری و غیر رادیواکتیو است که در سراسر جهان در زمینههای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. از طریق سنتز شیمیایی، میتوان تعداد زیادی از ترکیبات پیچیده را با استفاده از 13CO2 به عنوان ماده اولیه تولید کرد. این ترکیبات طیف گستردهای از کاربردها را در استانداردهای زیستمحیطی، تحقیقات پزشکی قانونی و تشخیص دارند. به خوبی شناخته شده است که اوره 13C میتواند به عنوان آزمایش تنفسی اوره استفاده شود (پس از تجویز خوراکی اوره نشاندار شده با 13C به فرد، اگر عفونت هلیکوباکتر پیلوری در معده وجود داشته باشد، اوره نشاندار شده با 13C میتواند به CO2 نشاندار شده با 13C تجزیه شود؛ بنابراین، عفونت هلیکوباکتر پیلوری را میتوان با تشخیص 13C-CO2 در بازدم با طیفسنج جرمی نسبت ایزوتوپ گازی با دقت بالا تشخیص داد). (از آنجایی که اوره 13C خوراکی پس از رسیدن به معده به طور یکنواخت توزیع میشود، عفونت هلیکوباکتر پیلوری را میتوان هر زمان که در محل تماس 13C-اوره وجود داشته باشد، با حساسیت تشخیص داد). در سالهای اخیر، ترکیبات متعدد و گستردهتری در آزمایشهای تنفسی غیرتهاجمی نیز وارد عرصه پزشکی شدهاند. در لیزرها نیز از 13CO2 به عنوان گاز لیزر استفاده میشود. این گاز نه تنها در تحقیقات پایه، بلکه در کلینیک برای لاپاراسکوپی لیزری نیز کاربرد دارد.
زیستشناسان جلبکها، باکتریها و سایر میکروارگانیسمها را با گاز ۱۳C نشاندار شده با ایزوتوپ تغذیه میکنند تا فرآیندهای متابولیکی آنها را با استفاده از NMR مطالعه کنند. انواع اسیدهای آمینه، پروتئینها، چربیها، قندها و DNA را میتوان از ارگانیسمهای نشاندار شده با ۱۳C استخراج کرد. تعداد اجزای استخراج شده هنگامی که جلبکها یا باکتریهای نشاندار شده برای تولید میکروارگانیسمهای پیشرفته تغذیه میشوند، به طرز چشمگیری افزایش مییابد. دانشمندان از اجزای نشاندار شده برای تعیین ساختار ماکرومولکولها و برهمکنشهای گروههای هماهنگی بین پروتئینها استفاده میکنند. رشد جلبکها در فضایی با ۱۳CO2 خالص به جلبکها اجازه میدهد تا به طور یکنواخت با ۱۳C نشاندار شوند و برخی افراد این اسپیرولینای نشاندار شده با ۱۳C را به مرغها تغذیه کردهاند که امکان مطالعه اسیدهای آمینه فعال را فراهم میکند.
یکی از کاربردهای مهم گلوکز ۱۳C و اسید گلوتامیک ۱۳C برای MRI متابولیک جبرانی (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی) در مغز است. تکثیر سلولی را میتوان با DNA نشاندار شده با ۱۳C اندازهگیری کرد. با استفاده از اجزای نشاندار شده با ۱۳C و طیفسنجی رزونانس مغناطیسی مدرن ۱۳C-MRS، میتوان ساختار ژن و کمیسازی ژن را برای مشاهده جامع ژنهای انسانی و تغییرات در ترکیب مولکولی سلولهای زنده بررسی کرد. کاربرد مستقیم ۱۳CO2 در سیستمهای بیولوژیکی (مثلاً پوشش خاکهای مزرعه با هوای غنیشده با ۱۳CO2) امکان نظارت بر دینامیک کربن در موجودات زنده را برای آزمایشهای حیاتی فراهم میکند. از مواد نشاندار شده با ۱۳C میتوان برای ردیابی ترکیب کربن آلی خاکها و همچنین کانالهای انتقال استفاده کرد.
از آنجایی که گیاهان CO2 را از هوا جذب میکنند، CO2 را میتوان با 13C نیز برچسبگذاری کرد. این میتواند در تحقیقات علوم پایه و کاربردی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، فراهمی زیستی مواد مغذی و متابولیسم مواد آلی تغذیه شده با گیاهان برچسبگذاری شده. (فراهمی زیستی مواد مغذی از غذاهای مختلف در حیوانات و انسانها). توسعه ترکیبات برچسبگذاری شده با 13C و ابزارهای تحلیلی منجر به گسترش کاربردهای ایزوتوپ پایدار شده و زمینههای جدیدی از دانش در مورد انسان و محیط زیست را گشوده است.
زمان ارسال: ۲۶ ژوئن ۲۰۲۴