CO2 là một loại khí không cháy, không nổ, không phóng xạ, được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong các lĩnh vực vật lý, hóa học, sinh học và y học. Thông qua tổng hợp hóa học, một lượng lớn các hợp chất phức tạp có thể được tạo ra bằng cách sử dụng 13CO2 làm nguyên liệu thô. Các hợp chất này có nhiều ứng dụng trong các tiêu chuẩn môi trường, nghiên cứu pháp y và chẩn đoán. Người ta biết rằng 13C urê có thể được sử dụng như một xét nghiệm hơi thở urê (sau khi uống urê được đánh dấu 13C cho người được kiểm tra, nếu có nhiễm H. pylori trong dạ dày, urê được đánh dấu 13C có thể bị phân hủy thành CO2 được đánh dấu 13C; do đó, nhiễm H. pylori có thể được chẩn đoán bằng cách phát hiện 13C-CO2 trong hơi thở ra bằng máy đo phổ khối tỷ lệ đồng vị khí có độ chính xác cao). (Vì 13C-urê được uống vào sẽ phân bố đồng đều sau khi đến dạ dày, nên nhiễm H. pylori có thể được phát hiện một cách nhạy cảm bất cứ khi nào nó có mặt tại vị trí tiếp xúc với 13C urê). Trong những năm gần đây, nhiều hợp chất đa thành phần được sử dụng trong xét nghiệm hơi thở không xâm lấn cũng đã được đưa vào thực tiễn y tế. Trong laser, 13CO2 cũng được sử dụng như một loại khí laser. Nó không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu cơ bản mà còn trong lâm sàng cho phẫu thuật nội soi bằng laser.
Các nhà sinh vật học sử dụng khí 13C được đánh dấu đồng vị để nuôi tảo, vi khuẩn và các vi sinh vật khác nhằm nghiên cứu quá trình trao đổi chất của chúng bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Nhiều loại axit amin, protein, chất béo, đường và DNA có thể được chiết xuất từ các sinh vật được đánh dấu 13C. Số lượng các thành phần được chiết xuất tăng lên đáng kể khi tảo hoặc vi khuẩn được đánh dấu được dùng làm thức ăn để tạo ra các vi sinh vật tiên tiến. Các nhà khoa học sử dụng các thành phần được đánh dấu để xác định cấu trúc của các đại phân tử và sự tương tác của các nhóm phối hợp giữa các protein. Nuôi tảo trong môi trường khí 13CO2 tinh khiết cho phép tảo được đánh dấu 13C đồng đều, và một số người đã cho gà ăn tảo xoắn spirulina được đánh dấu 13C này, cho phép nghiên cứu các axit amin hoạt tính.
Một ứng dụng quan trọng của glucose 13C và axit glutamic 13C là trong chụp cộng hưởng từ (MRI) chuyển hóa bù trừ ở não. Sự tăng sinh tế bào có thể được đo bằng DNA được đánh dấu 13C. Sử dụng các thành phần được đánh dấu 13C và phương pháp cộng hưởng từ 13C (13C-MRS) hiện đại, có thể khám phá cấu trúc gen và định lượng gen để có cái nhìn toàn diện về gen người và những thay đổi trong thành phần phân tử của tế bào sống. Ứng dụng trực tiếp 13CO2 vào các hệ thống sinh học (ví dụ: phủ đất ngoài đồng bằng không khí giàu 13CO2) cho phép theo dõi động lực học carbon trong sinh vật cho các thí nghiệm về sự sống. Các chất được đánh dấu 13C có thể được sử dụng để theo dõi thành phần carbon hữu cơ của đất cũng như các kênh vận chuyển.
Khi thực vật hấp thụ CO2 từ không khí, CO2 cũng có thể được đánh dấu bằng đồng vị 13C. Điều này có thể được sử dụng trong nghiên cứu khoa học cơ bản và ứng dụng. Ví dụ, khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ khi nuôi trồng bằng thực vật được đánh dấu đồng vị (khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng từ các loại thực phẩm khác nhau ở động vật và con người). Sự phát triển của các hợp chất được đánh dấu bằng 13C và các thiết bị phân tích đã dẫn đến sự mở rộng các ứng dụng của đồng vị bền, mở ra những lĩnh vực kiến thức mới về con người và môi trường.
Thời gian đăng bài: 26/06/2024