Description
氧18-氧气(¹⁸O₂)——从PET显像到能量代谢的“生命记录仪”
我们每时每刻都在呼吸，却很少思考吸入的氧气在体内经历了怎样的旅程。¹⁸O₂——氧-18标记的氧气——就像是给这些看不见的氧分子装上了GPS定位器，让科学家能够追踪氧气在生命体中的每一步旅程。从医院的PET-CT检查室到运动医学实验室，从光合作用研究到地下水示踪，¹⁸O₂的应用版图正在不断扩展。
氧18-氧气：重氧气，轻巧的示踪工具
氧18-氧气，化学式¹⁸O₂，CAS号为32767-18-3，是氧-18稳定同位素的分子形态。分子量约为36.00 g/mol，同位素丰度可达97%以上。它无色无味，化学性质与普通氧气完全相同，但具有不同的核物理性质。正是这种“化学相同、物理不同”的特性，使它成为理想的示踪工具——它参与反应的方式与普通氧气一样，但可以被仪器精准识别和追踪。
基本规格
| 化学式 | ¹⁸O₂ |
| CAS号 | 32767-18-3 |
| 纯度 | ≥ 99 % |
| 丰度 | 99 atom % 18O |
| 包装 | 1L |
| 按需定制 |
氧18-氧气为什么不可或缺？
一、PET显像的“基石”——从¹⁸O₂到¹⁸F-FDG
¹⁸O₂最重要的用途，是作为正电子发射断层扫描（PET）显像剂的核心靶材。通过加速器轰击¹⁸O₂，可以制备氟-18标记的氟脱氧葡萄糖（¹⁸F-FDG）。¹⁸F-FDG是目前临床应用最广泛的PET显像剂，用于肿瘤、冠心病和脑部疾病的早期诊断。PET能从分子水平提供病变的功能、代谢信息，被称为“活体生化显像”。而¹⁸O₂，正是这一技术的基石。没有高丰度的¹⁸O₂，就没有¹⁸F-FDG，也就没有今天的PET分子影像。
二、能量代谢研究的“金标准”——双标记水技术
通过¹⁸O和氘（²H）双标记的水（H₂¹⁸O），可以精确测定人体能量消耗。这一方法已广泛应用于运动医学、儿童营养、减肥研究以及宇航员饮食管理等领域。
其原理在于：¹⁸O标记的氧气在呼吸过程中被消耗，¹⁸O原子最终进入体内的水和CO₂中。通过测定¹⁸O的消失速率，可以精确计算总能量消耗。这种方法不依赖受试者的主观报告，客观、精准，被誉为能量代谢测量的“金标准”。
三、煤自燃机理研究的“原子级显微镜”
煤自燃是煤矿安全领域的重大威胁。在人为改变氧同位素比值后，煤样在¹⁸O₂气氛下进行等温氧化实验。通过同位素比质谱仪测试被¹⁸O标记的氧化产物，可以精确分析煤中原始活性物质的结构及贡献。研究发现，在氧化过程中，70%以上的CO是由煤中原有的羟基和醛生成的，99%以上的CO₂是由煤中原有的羧基生成的。抑制羟基、醛、羧基的氧化分解可以有效控制煤自燃。这一突破性发现，为煤矿安全提供了全新的防控思路。
四、生态系统代谢的“水下听诊器”
在水生生态系统中，¹⁸O₂的测量为估算总初级生产力（P）、群落呼吸（R）和净代谢（P:R）提供了独特的手段。通过监测水体中O₂浓度和δ¹⁸O₂的昼夜变化，可以定量评估生态系统的代谢活动。¹⁸O₂测量的一个核心优势是能够量化呼吸速率的昼夜变化——研究发现，白天呼吸速率可增加高达30%。这种变化并非完全由温度决定，还与光合作用产生的活性有机碳有关。
五、微生物与植物生理研究的“新工具”
通过在富含¹⁸O₂的空气中培养微生物和植物组织，可以标记细胞内的代谢水。在呼吸过程中，氧气被还原生成H₂¹⁸O。这一方法为研究植物和微生物生理学提供了全新途径。对于土壤微生物研究，这一方法相比直接添加外源H₂¹⁸O具有明显优势——不会增加土壤湿度，避免了对微生物代谢的干扰。
六、材料降解与腐蚀研究的“分子侦探”
¹⁸O₂同位素标记被广泛应用于材料科学领域。通过将¹⁸O₂作为标记物，结合飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS），可以表征和阐明分子氧诱导的降解机制。在电化学研究中，通过用¹⁸O₂替代普通氧气，可以区分不同的反应路径和氧的来源。
从医院的PET-CT到煤矿的安全生产，从人体能量代谢到水生生态系统的呼吸，¹⁸O₂让科学家能够在原子尺度上“看见”氧气的每一次参与、每一次转化。它是生命科学和材料科学不可或缺的“分子眼睛”。
氧-18 氧气
应用领域：从分子影像到全球水文
医疗健康——PET显像的核心靶材。 ¹⁸O₂最重要的用途是作为PET显像剂的靶材，用于制备¹⁸F-FDG，用于肿瘤、冠心病和脑部疾病的早期诊断。
能量代谢——双标记水技术。 通过¹⁸O和氘双标记的水，精确测定人体能量消耗，广泛应用于运动医学、儿童营养、减肥研究以及宇航员饮食管理等领域。
药物研究——代谢途径示踪。 氧元素是大多数药物分子中的必需元素。在药物代谢研究中，采用¹⁸O代替普通氧进行同位素示踪，可以灵敏、准确、快捷地揭示药物在体内的活动规律和代谢途径。
环境与水文——地下水示踪。 ¹⁸O标记的水作为地表水和地下水的稳定同位素示踪剂。
光合作用与植物生理。 ¹⁸O₂被用于研究光合作用中氧气的释放机制，以及植物呼吸作用的动力学分析。
煤自燃与火灾防治。 通过¹⁸O₂同位素示踪，定量分析煤氧化过程中各活性基团的贡献。
材料腐蚀与降解研究。 ¹⁸O₂标记用于研究材料的氧化降解机理和腐蚀路径。
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