CO2 este un gaz neinflamabil, neexploziv și neradioactiv, utilizat la nivel mondial în domeniile fizic, chimic, biologic și medical. Prin sinteză chimică, se poate produce un număr mare de compuși complecși folosind 13CO2 ca materie primă. Acești compuși au o gamă largă de aplicații în standardele de mediu, cercetarea criminalistică și diagnosticare. Este bine cunoscut faptul că ureea cu 13C poate fi utilizată ca test respirator cu uree (după administrarea orală de uree marcată cu 13C, dacă infecția cu H. pylori este prezentă în stomac, ureea marcată cu 13C poate fi descompusă în CO2 marcat cu 13C; prin urmare, infecția cu H. pylori poate fi diagnosticată prin detectarea 13C-CO2 în respirația expirată cu un spectrometru de masă de înaltă precizie pentru raportul izotopilor de gaz). (Deoarece ureea cu 13C administrată oral este distribuită uniform după ce ajunge în stomac, infecția cu H. pylori poate fi detectată cu sensibilitate ori de câte ori este prezentă la locul contactului dintre 13C și uree). În ultimii ani, mai mulți compuși utilizați în testele respiratorii neinvazive au intrat și în practica medicală. În lasere, 13CO2 este utilizat și ca gaz laser. Este utilizat nu numai în cercetarea fundamentală, ci și în clinică pentru laparoscopie cu laser.
Biologii hrănesc alge, bacterii și alte microorganisme cu gaz 13C marcat izotopic pentru a studia procesele lor metabolice folosind RMN. O varietate de aminoacizi, proteine, grăsimi, zaharuri și ADN pot fi extrase din organismele marcate cu 13C. Numărul componentelor extrase crește dramatic atunci când algele sau bacteriile marcate sunt hrănite pentru a produce microorganisme avansate. Oamenii de știință folosesc componentele marcate pentru a determina structura macromoleculelor și interacțiunile grupurilor de coordonare dintre proteine. Creșterea algelor într-o atmosferă de 13CO2 pur permite marcarea uniformă cu 13C a algelor, iar unii oameni au hrănit găini cu această spirulină marcată cu 13C, ceea ce permite studierea aminoacizilor activi.
O aplicație importantă a glucozei 13C și a acidului glutamic 13C este imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) metabolică compensatorie în creier. Proliferarea celulară poate fi măsurată cu ADN marcat cu 13C. Folosind componente marcate cu 13C și spectroscopie modernă cu 13C-MRS (spectroscopie de rezonanță magnetică) este posibilă explorarea structurii genelor și a cuantificării genelor pentru o imagine cuprinzătoare a genelor umane și a modificărilor compoziției moleculare a celulelor vii. Aplicarea directă a 13CO2 în sistemele biologice (de exemplu, acoperirea solurilor de câmp cu aer îmbogățit cu 13CO2) permite monitorizarea dinamicii carbonului în organisme pentru experimente biologice. Substanțele marcate cu 13C pot fi utilizate pentru a urmări compoziția carbonului organic din soluri, precum și canalele de transport.
Deoarece plantele absorb CO2 din aer, acesta poate fi marcat și cu 13C. Acest lucru poate fi utilizat în cercetarea științifică fundamentală și aplicată. De exemplu, biodisponibilitatea nutrienților și metabolismul materiei organice hrănite cu plante marcate. (Biodisponibilitatea nutrienților din diferite alimente la animale și oameni). Dezvoltarea compușilor marcați cu 13C și a instrumentelor analitice a dus la extinderea aplicațiilor izotopilor stabili, deschizând noi domenii de cunoaștere despre oameni și mediu.
Data publicării: 26 iunie 2024