水产百科

五、夜明珠培育法

2023-02-09

用放射性同位素基体核培育成功的夜明珠,其形成原理和天然夜明珠的成珠机理是一致的。天然夜明珠的形成,是由于自然界中含有放射性同位素的异物,随贝类呼吸水流一同进入贝体内,以此为核心,不断往异物核心物上分泌珍珠质沉积珍珠。由于放射性同位素的能量能激发荧光物质产生荧光。天然夜明珠的形成条件,除放射性异物外,还必须同时随异物带入外套膜珍珠质分泌细胞。分泌细胞绕核心物增殖成珍珠囊,才有可能形成夜明珠,二者缺一不可。因此,形成天然夜明珠的几率极低,至今世上仅有少数几颗,被视为无价之稀世珍宝。

作者根据天然夜明珠形成的机理,率先采用制备成的隐形屏蔽、符合辐射卫生标准的同位素基体核,培育夜明珠,免除了对水域和环境的放射性污染,也防止了同位素物质的脱落或残留于贝体内所形成的连锁性污染,达到了人工培育夜明珠产业化的成功。

放射性同位素的选择 闪烁体原子的受激必须要有致光物质提供激发能量被闪烁体吸收才能得以实现。这种致光物质可由放射性同位素办到。由放射性元素的原子核内自发地放射出来的射线有α、β和γ射线三种。它们都能激发荧光物质发光。

α射线是由α粒子组成的,它是由两个质子和两个中子组成的高速运动的氦原子核。β射线是由β粒子组成的,其速度通常比α粒子大。由于它的质量小,所以穿透能力比α粒子大且电离本领比α粒子小。γ射线是波长很短的电磁波。它不带电,速度快,穿透力最强而电离本领小。由于α射线对物质的电离本领大,具有显著的生物效应,且致伤集中,受照细胞一死就是一团,故不易恢复,穿透力又强,不易防护。γ射线穿透力更强,只有用较厚的材料或密度较大的材料才能阻挡住。所以α和γ射线的放射源材料均不宜用来制备基体核。

147pm和3H都是纯β发射体,以其作为激发元素制作的基体核,半衰期 (T1/2) 长,发光性能好,对生物体的生物效应低,易于防护。

基体核制备 取纯净的白石蜡 (比重0.89~0.92,融点52~63℃) 加温熔化后,加入147Pm核素的发光体和3H核素的发光体等,充分搅拌均匀后恒定在60~70℃。加入发光剂的量,根据发光剂核素的种类以及夜明珠的用途而定。用于装身饰品的夜明珠,应控制所育成的夜明珠放射性强度在70Bq/g以内; 用于陈列饰品的夜明珠,则主要根据发光亮度来考虑核素的种类和用量。例如,欲培育出发光亮度为100μL/s的夜明珠,采用ZnS的绿磷光体来制备发光剂时,每克发光剂需1.3Ci的3H,10mCi的147Pm,3mCi的204Tl或1.4mCi的90Sr。

将发光剂石蜡基质灌注到以石膏为主体的模具中,铸制所需形状的夜明珠基体核。制备球形基体核,分别灌注在两个半球凹面的模具中,待冷却固化时,将二者合拢投入冷水中脱模。基体核 (夜明珠) 的发光年限,视发光剂中核素的半衰期而定 (表4-2-7)。

表4-2-7 核素的半衰期与夜明珠发光年限的关系

核素 符号 T1/2(年) β粒子能量(Mev) 发光年限
钜 氚 鳃 147Pm 3H 90Sr 2.20 12.5 20.0 0.23 0.019 0.54 5~7 20~30 40~50

基体核插植的特点 插植基体核用的手术蚌,宜选用经产雌性蚌,因为经产雌蚌比雄蚌抗辐射能力强。插核蚌预先强化培育 (strengthened cultivation) 3~5个月,以保障具有插植基体核的耐受能力,并需在手术前10~15d,每蚌注射反-己烯雌酚或己烯雌酚0.05g,以提高插核蚌的性激素水平,增强抗辐射本领。己烯雌酚或反-己烯雌酚可以从斧足沟注入,也可从外套膜结缔组织中注入。

细胞小片蚌宜选用3龄左右性成熟的同种雌性蚌。制备的细胞小片,需经2~4℃低温处理20~30min,以增加产生 “抵抗物质”。细胞小片的规格,依基体核的规格而定。通常引入一个系数 (x),根据基体核的大小来确定细胞小片的大小。即: 核的直径(D)×系数(x)=正方形细胞小片的边长(L)。如: 4.5~6.0(D)×0.5(x)=2.25~3.0mm(L),6.0×7.5(D)×0.45(x)=2.75~3.4mm(L),7.5~9.0(D)×0.40(x)=3.0~3.6mm(L)。

为了保障细胞小片的移植质量,通常要检查细胞小片的活力 (活细胞数占总细胞数的百分比) 应在90%以上。

细胞小片活力测定,多采用染色法。活细胞的细胞膜具有抵抗染料进入细胞的能力,只有死细胞才被染上色。染色的染料有二类,一类是碱性染料,如美蓝和结晶紫等。游离后其染色基带正电子,助色基带负电子。另一类是酸性染料,如伊红和曙红等。当其游离后,染色基带负电子,助色基带有正电子。蛋白质是细胞的主要成分,由氨基酸组成。各种氨基酸又含有不同数目的氨基 (NH2) 和羧基 (COOH),同时还有其他活跃基团。在游离状态时,NH2获得一个H+变成带正电的NH+3,而COOH失去H+,变成带负电的COO-。NH+3和COO-分别与染料结合,就可使死细胞呈现出颜色。

细胞小片染色多在细胞小片进行低温处理时进行。在一般情况下,如果细胞小片所处环境偏酸性,细胞内带正电的离子(NH+3)就增加,可使酸性染料染色较重; 反之,在偏碱性环境中,细胞内带负电的离子就增加,可使碱性染料染色较明显。

细胞小片染色多是由于离子交换作用,如用碱性的美蓝染料染色时,带正电子的染色基将其所吸着的阳离子置换,如五、夜明珠培育法