稳定同位素产品的选择和使用 | 乐研试剂

稳定同位素是指质子数相同而中子数不同、且原子核结构稳定、不发生自发放射性衰变的同一元素的不同原子形式，例如氘（2H）、碳-13（13C）、氮-15（1?N）和氧-18（1?O）等。目前自然界中已发现274种稳定同位素，它们因质量差异在物理、化学及生物过程中产生同位素分馏效应，从而成为表征物质迁移与转化路径的天然示踪剂，被广泛应用于多个科研与工业领域。

在药物研发中，稳定同位素标记化合物发挥着关键作用。制药企业及生物技术公司将其应用于药代动力学（DMPK）研究、制剂开发与安全性评价，通过同位素标记实现药物及其代谢产物在生物体内的精准定性、定量追踪。合同研究组织（CRO）则借助此类标记物实现跨实验室数据可比性与一致性，提升研究结果的可靠性与重现性。此外，高等院校与科研机构也利用稳定同位素标记技术揭示生物代谢通路和环境系统中物质的动态行为。

在分析检测中，稳定同位素内标对于提高定量分析的准确度和精密度至关重要，电喷雾质谱法尤其如此。本文介绍了选择与使用同位素内标时的关键因素，比如同位素纯度、同位素标记位点、内标与分析物之间的分子量差异、以及内标和分析物之间的摩尔对等性等。

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如何选择合适的稳定同位素内标

有很多不同品牌的供应商可提供内标产品。绝大多数都是基于以下取代：2H(氘)取代氢原子，13C取代碳原子或是15N取代氮原子。13C和12C或是15N和15N之间的相对分子量差异远小于2H和1H之间的相对分子量差异，这使得13C和15N的使用更为普遍，因为同位素效应被尽可能地减少了。如果使用氘，则应将实现高质量分辨率所需要的2H同位素标记物的数量保持在最小值。

在选择合适的内标时，需重点考虑以下四个因素。

1）内标合成过程中，由于前体的同位素标记不完全，会导致未标记分子残留而造成污染。理想情况下，未标记分子比例应< 2%，以避免复杂的修正计算。

2）分析物与其同位素之间的最优分子量偏差。选择具备足够分子量偏差的同位素内标，这样可以避免跟分析物分子中天然存在的稳定同位素造成的M+1, M+2, M+3等分析物谱线重叠(比如，30%天然比例的37Cl vs 35Cl，或是1%天然比例13C vs 12C)。对于分子量较小的有机分子(例如，50-800个质量单位)的通用原则是：同位素内标与分析物之间应该存在至少3个质量单位的差别，对于存在多个氯原子的分子应有更大的分子量偏差(这些分子在M+2和M+4处具备非常高的天然同位素比例)。但是，如果分析物和同位素内标之间总的相对分子量偏差太大，则“同位素效应”(内能不同所导致的)会导致出现层析分离。

3）很多情况下，根据所选条件的不同，对于具体的测试方法，标记位点应在碎片化之后的待测片段上（参见图1和图2）。

图1：正确的氘标记位置示例

图2：错误的氘标记位置示例

4）提取方法应具备很好的稳定性。例如，避免2H标记物位点紧邻羰基基团，因为羰基基团在某些条件下容易出现氢-氘置换。由于其在分子结构中更加稳定，13C 和15N的同位素标记物应用比2H更多。 18O同位素标记物很少使用，这是因为氧原子在分子内部通常处在不稳定的位置上。

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如何规范使用稳定同位素内标

与所有常规的内标一样，在检测开始前（提取前）将稳定同位素内标加入样品中并使其在样本中实现平衡。如果未做到这一点，则与分析物相比，内标提取效率出现差异的风险会增加。

样品中所加入的稳定同位素内标的浓度必须跟分析物校正范围近似。如果同位素内标与分析物之间的摩尔比例出现很大的偏差，则分析物中天然比例相对较小的稳定同位素（或是稳定同位素内标中残留的非同位素分析物）会变得比较突出，从而使校正不再是线性的。

稳定同位素内标与其类似的分析物是一一对应的。因此，对于多分析物电喷雾LC-MS方法而言，每一种分析物的定量都需要一种对应的稳定同位素内标。例如，在混配的类固醇标准物质中，采用睾酮-d3确定其他雄激素的比例时所存在的风险要高于完全不采用内标。

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稳定同位素化合物定制合成

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·稳定同位素标记，包括D、13C、15N、18O和多重标记

·特定位置同位素单标记或多标记

·部分或随机标记

·选择性氨基酸类型标记

·立体排列同位素标记

·代谢物的同位素标记

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