NộI Dung
Đồng vị là biến thể của các nguyên tố hóa học chứa số lượng neutron khác nhau. Vì các đồng vị có thể nhận biết được, chúng cung cấp một cách hiệu quả để theo dõi các quá trình sinh học trong quá trình thử nghiệm. Có nhiều ứng dụng tiềm năng cho các đồng vị trong thử nghiệm, nhưng một số ứng dụng phổ biến hơn.
Đồng vị phân biệt
Mỗi nguyên tố hóa học có một số lượng proton duy nhất, một thực tế đã tạo ra bảng tuần hoàn. Tương tự, một đồng vị của bất kỳ nguyên tố đã cho nào cũng có số nơtron duy nhất của riêng nó; sự chỉ định của một đồng vị được xác định bằng tổng số proton và neutron trong hạt nhân (gọi là số khối). Một nguyên tố có thể có bất kỳ số lượng đồng vị. Chẳng hạn, cả carbon-12 và carbon-13 đều có sáu proton, nhưng cái sau chứa thêm một neutron. Do số lượng neutron trong hạt nhân nguyên tử có ảnh hưởng không đáng kể đến các tính chất hóa học, đồng vị cung cấp một phương tiện hiệu quả để nghiên cứu các quá trình sinh học khác nhau mà không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tự nhiên của chúng.
Ứng dụng: An toàn thực phẩm
Các chất sinh học (những chất được tạo ra bởi các quá trình sống tự nhiên) có thể có các biến đổi đáng kể của các đồng vị carbon, nitơ và oxy, khiến chúng trở thành mục tiêu dễ dàng hơn để phân tích. Các ứng dụng an toàn thực phẩm cho phép theo dõi nước xuất xứ của một số sản phẩm thực phẩm, như thịt bò, sử dụng đồng vị carbon và nitơ. Các cơ quan và nhà sản xuất cũng có thể xác định phương pháp cho ăn vật nuôi - hữu cơ hoặc thông thường - bằng cách phân tích các đồng vị carbon, nitơ và lưu huỳnh. Bằng cách nghiên cứu dữ liệu đồng vị carbon và oxy, có thể xác định các loại dầu ô liu khác nhau đến từ Địa Trung Hải và các sản phẩm nước ép trái cây "tự nhiên" như thế nào.
Ứng dụng: Ghi nhãn đẳng hướng
Đồng vị bất thường có thể được sử dụng làm chất đánh dấu trong các phản ứng hóa học. Điều này có thể hữu ích, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học tế bào, nơi các phòng thí nghiệm nghiên cứu như Johns Hopkins thuộc Đại học Pandey Lab đang tìm ra những cách mới để nghiên cứu ung thư và các tình trạng đe dọa đến tính mạng khác. Ví dụ, ghi nhãn đồng vị ổn định với axit amin (SILAC) trong nuôi cấy tế bào là một quá trình trong đó các quần thể tế bào chị em được phân biệt trong ống nghiệm sử dụng các dạng axit amin khác nhau. Các axit amin được kết hợp vào các protein đang được nghiên cứu và, vì chúng hoạt động giống hệt nhau mặc dù thành phần hạt nhân khác nhau, các protein mới được tổng hợp có thể được nghiên cứu kỹ hơn cùng với các đối tác được kiểm soát (tự nhiên).
Ứng dụng: Hẹn hò phóng xạ
Đồng vị phóng xạ thường được sử dụng để đo tuổi của vật liệu chứa carbon. Một phương pháp hẹn hò phóng xạ phổ biến được gọi là niên đại carbon - niên đại của vật liệu hữu cơ. Bởi vì tuổi thọ của đồng vị phóng xạ không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ ảnh hưởng nào bên ngoài hạt nhân, tốc độ phân rã dự đoán của nó hoạt động giống như một chiếc đồng hồ. Nghiên cứu đồng vị phóng xạ trong môi trường xung quanh hóa thạch động vật, ví dụ, cung cấp một cách ước tính tuổi của những hóa thạch đó.