DE2601093A1 - Fluessig-szintillationsloesung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ina. C.Wallach

Dipl.-in. Q. Koch

Dr. τ.; iaü-ir.ch München, dem 1 4 /ΛΜ ία7ft

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Flüßsig-Szintillationslösung

Sie Erfindung betrifft Plüssig-Szintillationslösungen und deren Verwendung bei der Flüssig-Szintillationszählung de.? Strahlungsemissionen von radioaktivem Material· Im besonderen betrifft die Erfindung Flüseig-Szintillationalösungen, die sich besonders zur Verwendung mit auf Filtern enthaltenen radioaktiven Proben eignen.

Die Flüssig-Szintillationszählung ist ein analytisches Testverfahren, das für viele biologische Forschungszwecke Anwendung gefunden hat und ein äußerst wirksames System zum Nachweis energiearmer Strahlung, wie beispielsweise der Strahlung von 0 und -Έ, darstellt» Einer seiner Hauptvor-

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teile gegenüber anderen Strahlungsnachweissystemen besteht darin, daß die Probe innerhalb des Detektors angeordnet ist, während in anderen Systemen die radioaktive Probe nur in die Nähe des Detektors gebracht wird und durch eina Barriere (beispielsweise Luft oder ein gasförmiges Medium) hindurchtreten muß, welche *H oder C-Emissionen am Erreichen des Detektors hindert. Bei der Flüssigj-Szintillationssählung besteht für die Strahlung eine bessere KTachweis^ahrscheinlichkeit, da sie sich innerhalb des Detsktors befindet· Im Zusammenhang mit der Flüssig-Szintillationszä&lung ist bei vielen biochemischen Experimenten die Verwendimg von Membranfiltern zum Einfengen und Festhalten von radioaktivem Material erforderlich«, Diese Filter werden zusammen mit der daran befindlichen radioaktiven Probe für den Radioaktivitätsnachweis in einen Flüssig-Szintillationszähler eingebracht. Bisher hat die Verwendung derartiger Filter innerhalb des Flüssig-Szintillationszählers Probleme aufgeworfen, welche den Wirkungsgrad bzw, die Ausbeute der Strahlungszählung nachteilig beeinflußten. Zum einen wird ein gewisser Anteil der Strahlung, der Zählvorgänge bewirken könnte, durch das Filter absorbiert und daher nicht in dem Detektor gezählt. Des weiteren wird das in Lösung befindliche radioaktive Material mit einer anderen Zählausbeute bzw« einem anderen Zählwirkungsgrad gezählt als die noch an oder in den Filtern befindliche Materialmenge,.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung einer Flüssig-Szintillationslösung zugrunde, durch welche die vorstehend erwähnten Probleme vermieden und eine maximale lählausbeute bzw» ein maximaler Zählwirkungsgrad für die an Filtern in Flüssig-Szintillationszählern enthaltenen radioaktiven Proben gewährleistet wird.

diesem ^weck ist gemäß der Erfindung eine Flüssig-

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Saintillationslösung aus fünf Komponenten vorgesehen, nämlich ein Gemisch aus (a) einem Flüssig-Szintillationslösungemittel, (b) einer Primär-Szintillationslöasubstanz (solute), (c) einer Sekunäär-Szintillationslössubstanz (solute), (d) mehreren wesentlich voneinander verschiedenen oberflächenaktiven Stoffen nand (e) einem Fill©rauflösungs- bzw. -durchsichtigmachungsmittel.

Die erfindungsgemäße Lösung kann in einem Flüssig-Szintillationszähler verwendet werden und gewährleistet entweder eine Auflösung und/oder eine Durchsichtigmachung des Filters. Indem das Filter aufgelöst oder durchsichtig gemacht wird, werden radioaktive Zählvorgänge in der Probe aus dem Filter freigesetzt und eine höhere Zählausbeute gewährleistet» Des weiteren besitzt die erfindungsgemäße Lösung eine hohe Zählausbeute für %, eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemolumineszenz und vermag biologische Proben wie beispielsweise Proteine, Nucleinsäure und organische Verbindungen zu emulgieren· Die erfindungsgemäße Flüssig-Szintillationslösung eignet sich auch gut zur Verwendung in gekühlten wie auch in auf Umgebungstemperatur betriebenen Zählern.

Die erfindungsgemäße Flüssig-Szintillationslösung ist jeder anderweitigen, derzeit in einer Flüssig-Szintillationszählapparatur verwendeten Lösung überlegen. Sie unterscheidet sich von anderen bekannten Lösungsvermittlern dadurch, daß mehrere wesentlich voneinander verschiedene oberflächenaktive Stoffe in Kombination mit einem Filterauflösungs- und/ oder -durchsichtigmachungsmittel verwendet sind«

Bei der erfindungsgemäßen Flüssig-Szintillationslösung wird dem Flüssig-Szintillationslösungsmittel Energie· .von dem Strahlung emittierenden Isotop (-"Ή oder C) in der

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radiockoiven Probe zugeführt* Sobald dies der Fall ist, gehen die Lösungsmittelmoleküle in einen angeregten Zustand über (das heißt die Elektronen gelangen auf ein höheres Energieniveau). Das Molekül der Primär-SzintillationslÖssubsttmz (solute) absorbiert Energie von den angeregten L8-sungseittelmolekülen und reemittiert sodann Energie in Form von Licht bei einer auf den Empfindlichkeitsbereich eines Photonmltipliers abgestellten Wellenlänge. Bio Sekundär-Szintillationslösungssubstanzen (solutes) tuen das gleiche, nur bei längeren Wellenlängen.

Oa die meisten biologischen Proben, in wässriger Lösung vorliegen und umgekehrt das Flüssig-Szintillationssystem ein aromatisches Lösungsmittel benötigt, ist ein Lösungsveroittlersystem ("solubilizer system") (das heißt ein oberflächenaktiver Stoff oder mehrere derartige oberflächenaktive Stoffe) erforderlich, um die wässrige Phase in der organischen Phase su einer homogenen Phase für den Zählvorgang zu dispergieren· Ohne einen derartigen Lösungsvermittler sind organische Lösungsmittel mit Wasser unvermischbar· Der bevorzugte Lösungsvermittler gemäß der Erfindung besteht aus mehreren wesentlich voneinander verschiedenen oberflächenaktiven Stoffen·

Sas Filterauflösungs- und/oder -durchsichtigmachungsmittel bewirkt eine Auflösung und/oder Durchsichtigmachung des die radioaktive Probe enthaltenden Membranfilters und trägt somit zur Freisetzung oder zum Aufbrechen von Molekülbindungen zwischen dem Filter und der Probe bei·

Diese sämtlichen Bestandteile sind inert bezüglich chemischer Reaktivität untereinander und mit den Komponenten der Energieübertragung, welche die Chemolumineszenz, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz bewirken.

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Das Flüssig-Szintillations-Lösungsmittel ist der Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Das Flüssig-Saintillations-LÖsungsmittel dient zum Auflösen sämtlicher vier übrigen Komponenten der erf indungs.s^mäßen Lösung« Das lösungsmittel soll des weiteren einen po"Lehen !Reinheitsgrad besitzen, daß es bei Verwendung in esm. Flüssig-Szintillationsgerät nur einen geringfügigen 'Int srgrund aufweist und einen hohen Zähl-Wirkungsgrad besiästo Bevorzugte Lösungsmittel für die Zwecke der Erfindung sind Toluol und Xylol. Tn dieser Hinsicht besitzt Toluol ein-sr hohen Wert des Verhältnisses von Zähl-Wirkungsgrad, bezogen auf die Gestehungskosten, außerdem ist es nicht-explosiv und nichttoxisch«. Das Lösungsmittel sollte in einer ausreichenden Menge vorliegen, um eine Wechselwirkung zwischen den Szintillationslößsubstanzen und den Strahlungsemipsionen der radioaktiven Probe nach deren Zugabe zur Lös-rüg zu ermöglichen.

Die Frimär-Lössubstanzen (auch als Primär-Szintillations-Fluore bezeichnet) sind aromatische Fluoreszenzstoffe» Vorzugsweise sind sie in dem Lösungsmittel löslich und beeinträchtigen die Wirkungen der anderen Bestandteile nicht. Bevorzugte Primär-Szintillationslössubstanzen sind PFO, das heißt 2,5-Diphenyloxazol und Butyl PBD, das heißt 2-&'-t-Butylphenyl)-5-(4"-biphenyl)-1,3»4-oxdiazol_e Die zuerst erwähnte Substanz ist besonders bevorzugt, da sie hochlöslich ist, ein wirksamer Photonenemitter ist und außerdem stabil und billig ist. Die Primär-Szintillationslössubstanzen sollen in ausreichender Menge vorliegen, um bei Zugabe der radioaktiven Probe zu der Lösung eine zählbare Szintillation in der Lösung zu gewährleisten. Der bevorzugte Anteil von PPO in der Lösung liegt im Bereich von 6,5 bis 5,5 g/l Lösung, der bevorzugte Anteil von Butyl PBD im Bereich von 8,5 bis 7,5 g/l·

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Die (auch als Sekundärfluore bezeichneten) Sekundär-Szintillations-Lössubstanzen sind aromatische Fluoreszenzstoffe, deren Fluoreszenzspektren bei längeren Wellenlängen als die der Primäriluore liegen· Die bevorzugten Sekundär-Flüssig-Szintillationslössubstanzen sind P0P0P/1,4-Bis[2-(5-Pht3n7loxazoyl)J-benzol und Dimethyl PQPOP/1,4~Bis[2-(4-me ^1171-5-ph.enyl-oxazoyl )3 -2-benzol _a

Die Sekundär-Szintillations-Lössubstanz soll, zusammen mit den Primär-Szintillations-Lössubstanzen, in ausreichender Menge vorliegen, um nach Zugabe der radioaktiven Probe zu der Lösung eine zählbare Szintillation in der Lösung zu gewährleisten. Die bevorzugten Mengenbereiche von POPOP und Dimethyl POPOP sind 0,65 bis 0,55 g/l Lösung.

Es sind mehrere wesentlich voneinander verschiedene oberflächenaktive Stoffe erforderlich, um die wässrige Phase und die organische Phase in eine homogene Phase für die Flüssig-Szintillationszählung zu dispergieren« Unter "wesentlich voneinander verschiedene oberflächenaktive Stoffe" soll definitionsgemäß verstanden werden, daß (1) entweder ein oberflächenaktiver Stoff vorzugsweise öllöslich, ein anderer vorzugsweise wasserlöslich ist", oder (2) daß die oberflächenaktiven Stoffe unterschiedlichen chemischen Familien angehören (beispielsweise kann die polare Gruppe in dem Molekül des einen oberflächenaktiven Stoffs eine Carboxylgruppe sein, während die andere eine SuIfonatgruppe ist) oder (3) daß die oberflächenaktiven Stoffe unterschiedlichen Teneidtypen angehören, das heißt daß einer ein anionischer oberflächenaktiver Stoff und der andere ein nicht-ionischer oberflächenaktiver Stoff ist, oder schließlich (4) daß ein oberflächenaktiver Stoff als ein Dispergiermittel wirkt, während der andere als ein die Oberflächenspannung verringerndes Mittel (Detergens) wirkt» Die

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bevorzugte Vielfalt von wesentlich, unterschiedlichen oberflächenaktiven Stoffen findet sich in einem unter der Bezeichnung Bio-Solv^ BBS-3 von der Firma Beckman Instruments, Inc hergestellten und vertriebenen wässrigen Löslichkeit svermittlersyst em, welches Moleküle mit einer polaren (wasserlöslichen) und einer nicht-polaren (in organischer Phase löslichen) Gruppe enthält. Dieses System enthält zwei verschiedene oberflächenaktive Stoffe - etwa 50 % des Systems besteht aus Triton X-100 (Isooctjlphenol-polyäthoxyäthanol) von Rohm und Haas, während etwa die übrigen 50 % ein von McKesson Chemical hergestelltes Aerosol MA-80 (Natriuadihexylsulfosuccinat) ist« Sie mehreren wesentlich verschiedenen oberflächenaktiven Stoffe sollten im Überschuß über die Menge vorliegen, die erforderlich ist, um das Gemisch thermodynamisch stabil zu machen und eine vollständige Vermischbarkeit der organischen und der wässrigen Flüssigkeiten zu gewährleisten· Bei Verwendung des erwähnten Bio-Solv^-L6sungsVermittlers liegen die bevorzugten Anteile im Bereich von 95 bis 105 ml/1 Saintillationslösung« Die erwähnten Bio-Solv^-LösungsVermittler emulgieren ferner Proteine» nucleinsäuren und andere organischen Verbindungen und gestatten daher die Verwendung dieser Substanzen in der radioaktiven Probe.

Das erfindungsgemäß verwendete Filterauflösungs- und/oder -durchsichtigmachungsmittel ermöglicht oder erleichtert das Aufbrechen chemischer Bindungen innerhalb des Filters. Unter Auflösen ist hierbei zu verstehen, daß das Membranfilter seine physikalische oder körperliche Struktur verliert und sich in der Szintillationslösung auflöst. Unter Durchsichtigmachung ist zu verstehen, daß das Membranfilter zwar seine Struktur behält, daß jedoch Licht durch das Filter hindurchtreten kann und jegliche _mit a_em Filter in Berührung stehende radioaktive Isotope mit fast dem gleichen

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Wirkungsgrad bzw. fast der gleichen Ausbeute wie nicht mit dem Filter in Berührung stehende, sondern in der lösung befindliche radioaktive Isotope gezählt werden«, Als Filter für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignen sich alle beliebigen heute bekannten kommerziellen Membranfilter (beispielsweise Millipore und ßartorius)« Normalerweise bestehen diese entweder aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder einem Gemisch von Cellulosenitrat/Celluloseacetat« Gemäß der Erfindung werden Membranfilter ohne weiteres innerhalb 20 Minuten aufgelöst.

Die bevorzugten Filterauflößungs- und/oder -durchsieht igmachungemittel sind zyklische Äther, an erster Stelle Tetrahydrofuran. Diese Verbindung löst Cellulosenitratfilter sowie Filter aus einem Cellulosenitrat/Celluloseacetat-Gemisch auf und macht Celluloseacetatfilter durchsichtig. Dieses Mittel soll in der Lösung in ausreichender Menge vorhanden sein, um diese Funktionen erfüllen zu können« Für Tetrahydrofuran betragen die bevorzugten Anteilsmengen 95 bis 105 ml/1 Lösung.

Die Szintillationslösung gemäß der Erfindung ist allen bekannten, kommerziell verfügbaren Saintillationslösungen, welche mit Membranfiltern verwendet werden können, aus den folgenden Gründen überlegen: (a) Sie vermag Isotope mit einem höheren Wirkungsgrad bzw. höherer Ausbeute als andere Lösungen zu zählen, das heißt sie zählt ^-Substanzen mit einem Zählwirkungsgrad bzw· einer Zählausbeute von bis zu 40 %t (b) sie löst fast alle kommerziell verfügbaren Membranfilter auf und/oder macht sie durchsichtig, (c) sie unterliegt keinem Energieübergang, welcher Chemolumines* zenz, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz zur Folge hat, (d) sie vermag Proteine, Nucleinsäure und andere organische Verbindungen, die normalerweise in "biologischen Proben

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vorliegen und die Szintillationslösung stören, aoferne sie nicht in einer homogenen Phase vorliegen, zu emulgieren, und (e) sie besitzt einen sehr breiten Anwendungsbereich, in-dem sie sowohl in gekühlten wie auch in b^ Hm^e bungstemperatur arbeitenden Zählern funktionsfähig- i.nlo

Im folgenden wird ein spezielles AUBführungßlmispiel der Erfindung beschrieben.

Beispiel
wurde folgende Flüssig-Szintillationslösung hergestellt:

Toluol (Szintillationsreinheitsgrad)

PPO	6,0 g
Dimethyl POPOP	0,6 g
Bio-SolvR BBS-3	100 ml
Tetrahydrofuran	100 ml

Die vier zuletzt angeführten Bestandteile wurden in einer zur Auflösung ausreichenden Menge Toluol gelöst, wonach sodann mit weiterem Toluol auf 1 1 Lösung aufgefüllt wurde«

Eine biologische Probe, welche % auf einem Cellulosenfcrat-Membranfilter enthielt, wurde zu 10,0 ml der vorstehend genannten Szintillationslösung zugegeben· Nach. 20 Minuten mit etwas Schütteln war das Cellulosenitratfilter vollständig in der Lösung aufgelöst.

Das Gemisch wurde sodann in einen Flüssig-Szintillationszähler verbrachte Es ergab sich eine Zählausboute bzw«, ein

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Zählwirkungegrad der Probe zwischen 30 und 40 %₉

Zusammenfassung

Gegenstand der Erfindung ist eine fflüsBig-Szintillationslösung, welche (1) ein Szintillationslösungsmittel, (2) eine Primär-Szintillationslössubstanz (solute), (3 eine Sekundär-Szintillationslössubstanz (solute), (4) mehrere wesentlich voneinander verschiedene oberflächenaktive Stoffe und (5) ein Filterauflösungs- und/oder -durchsiehtigmaclnangsmittel enthält.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Pat ent anBp ruche

   1· Flüssig-Szintillationslösung, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus (a) einem Flüssig-Szintillationslösungsmittel, (b) einer Primär-Szintillationslössubstanz (solute),

   (c) einer Sekundär-Szintillationslössubstanz (solute),

   (d) mehreren wesentlich voneinander verschiedenen oberflächenaktiven Stoffen und (e) einem Filterauflösungsbzw · -durchsichtigmachungsmittel.

   2· Flüssig-Szintillationslösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterauflösungs- bzw· -durchsieht igmachungsmitt el ein zyklischer Äther ist.

   3· Flüssig-Szintillationslösung nach Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Szintillationslösungsmittel Toluol ist.

   4. Flüssig-Szintillationslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-SzintillationslössubBtanz (solute) PFO ist.

   ο Flüssig-Szintillationslösung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Szintillationslössubstanz (solute) Dimethyl FQPOOP ist·

   6. Flüssig-Szintillationslösung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren wesentlich verschiedenen oberflächenaktiven Stoffe Isooctylphenol-polyäthoxyäthanol und Natriumdihexylsulfosuccinat sind.

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   7. Flüssig-Szintillationelößung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterauflösungs- bzw. -durchsichtigmachungsmit· tel Tetrahydrofuran ist·

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