用放射性核素取代化合物分子的一种或几种原子而使它能被识别并可用作示踪剂的化合物。它与未标记的相应化合物具有相同的化学及生物学性质，不同的只是它带有放射性，因而可利用放射性探测技术来追踪。如氨基酸分子中含氢,可用H“标上,再将此标记物引人有机体内,则这些标记物中的同位素将和相应的普通原子一样,在生物机体内运输、转移和参与新陈代谢活动。放射性标记的原子很容易辩认,基于放射性同位素具有能经常地自发地放射射线的特性,而放射线很容易被电子探测仪器所追踪发现,从而显示它们的位置和数量, 所以放射性同位素引人生物体之后，好象有了行径的记号，因此又叫放射性示踪 。

自20世纪40年代出现了核反应堆和开始供应碳14（形式为BaCO3）起,就开始了碳14标记化合物的研制、生产和应用。以后随着氢 3(氚)、碘 125、碘 131、硫35、磷 32等放射性同位素商品的问世,相应的标记化合物的研制、生产和应用也迅速发展,80年代初,国际上以商品形式出售的标记化合物，包括氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核苷酸、核苷、嘌呤、嘧啶、甾族、类脂化合物，以及医学研究用的肿瘤抗原、激素、受体、维生素和药物等，品种已达2000多种，其中以碳14和氚标记的化合物占多数。

放射性标记常用标记方法有化学合成法、同位素交换法和 生物化学法。通常是根据所需标记化合物的组成、结构及应用要求来选择合适的放射性核素，然后再根据可提供的含有所需放射性核素的原料，结合应用要求来设计其标记路线。原料的物理化学性质不同，所采用的标记路线也不同。用易于检测的一种或两种放射性核素给某种化合物分子打上“记号”的方法。作“记号”的放射性核素，如果是该化合物分子中固有元素的同位素，一般称为同位素标记,否则称为非同位素标记。标记后的化合物,除了具有特定的放射性并具有足够的比活度（见活度）和放化纯度外，其化学和生物学性质与无标记的相应化合物相同，或在实用意义上非常近似。

根据放射性原子在分子中的分布情况，可分为以下五种：①特殊标记，放射性原子明确无误地分布在分子中已知的特定位置上；②均匀标记，放射性原子以统计均匀的形式分布在整个分子中；③一般标记，放射性原子以一种不确定的形式分布在分子中；④标称标记，放射性原子被标记的位置未经实验证实；⑤双标记，在标记分子中出现两种不同的放射性原子或在分子中两个不同的位置上出现同种放射性原子，或将单独标记的两种分子加以混合。

20世纪初，特别从40年代起，人们一直在探索各种标记方法，如化学合成法、生物化学法、同位素交换法、辐射合成法、热原子反冲标记法等，但常用的方法有：化学合成法、生物化学法、同位素交换法。

标记方法的选择和分离、分析、储存方法的确定，取决于以下因素：①所用核素的种类和它的起始原料、中间体的化学形式；②标记类型对产物的比活度、放化纯度的要求；③操作过程中核衰变、自辐解、生物活性的保持，以及安全防护等。

化学合成法 是制备氚、碳14、磷 32、硫35、碘 125等核素标记化合物的最有效的方法,主要特点是应用传统的化学合成路线，在 2～10毫摩尔微量操作条件下，采用最简短的放射性操作程序来完成标记的化学反应。常用的起始原料有：3HHO、3H2、NaBH33H、Ba14CO3、14CO2、32PCl3、32P2S5、32P2O5、32PH3、35SO2、H335SO4、H335S和Na125I。几种常用的化学合成反应如下：　化学合成法的优点是能控制标记原子在被标记分子中的位置（氚有例外）和产品的纯度、比活度等，但它不能得到纯的光学异构体形式，故对生物大分子的标记显得无能为力。

生物化学法 　基于单细胞生物(如藻类)和植物（如离体叶片），以及粗制酶或纯酶的应用，近年来已成为制备高比活度、高产额并能保持其天然构型的标记化合物的重要方法。主要用于碳14的标记，其次是磷32、硫35的标记。例如，将植物叶片置于14CO2气氛中培养，通过光合作用可以生成碳14均匀标记的氨基酸、核苷酸和糖类等多种化合物。

碳14生物化学法标记，一般可同时得到具有较高比活度的多种均匀标记的化合物，并能保持其生物活性。缺点是不能用来制备其他标记类型的标记化合物。在磷32或硫35生物化学法标记中，由于酶反应的专一性，标记反应可在极微量条件下进行，常用来制备具有较高比活度并保持生物活性的特殊标记类型的化合物。

同位素交换法 　同位素交换反应可用下式表示：该法特别有利于氚标记，80年代初国际市场上许多品种的氚标记化合物是采用此法制得的。该法也有利于碘125、硫35的标记。同位素交换法操作简便，适宜于对天然化合物或结构复杂的药物的标记，其缺点是放射性核素的利用率低，标记位置常常不可预知，比活度低，产品纯化困难等。随着微波放电法和低压氚化粒子束等方法的应用和改进，该法可望有新的进展。

标记化合物的纯化和分析　标记化合物的纯化、分析及其稳定性的研究是标记方法本身的延续。评价任何一种标记程序（方法）的好坏，最重要的指标是是否具有能分离出高放化纯度和化学纯度产物的能力。色谱法，如柱色谱、薄板色谱、纸色谱以及高效液相色谱等，是一类常用的分离纯化标记化合物的方法。但它们对于结构类似的化合物的分离有时也会遇到困难，因此产物纯度的确证仍需要直接的实验测试。标记化合物纯度的分析，指放化纯度、化学纯度（两者通常都要求达到95%以上）的分析和标记的位置、生物活性等的测定。所用的方法中，除了一般常规的熔点、沸点、折光、旋光、紫外、红外、核磁、气-液色谱外,目前对于非挥发性样品的检定，最重要的是各种放射性色谱技术和反相同位素稀释法，而对于挥发性样品的检定，则采用放射性气相色谱法及高效液相色谱法。最佳的方法为高效液相色谱法与反同位素稀释法的匹配使用。对于放射性强度的测定和标记位置的确定，通常采用放射性液体闪烁谱仪和核磁共振谱仪等手段常用于标记的放射性核素原料有碳14(碳酸钡)、氚（氚气）、碘125（碘化钠溶液）、碘131（碘化钠溶液）、磷32（磷酸溶液）等。常用放射性核素及其主要性质见表。

需要放射性标记的化合物要求具有一定的比活度（见活度）和放化纯度。对于某些用于放射免疫分析用的标记化合物还要求具有一定的免疫活性。在放射性标记化合物的研制和生产中，除了一般的分析测试方法（如熔点、沸点、折光、旋光、紫外、红外等）外，最常用的是放射性色谱方法。此方法是色谱分离技术（如纸色谱、柱色谱、薄板色谱、气相色谱、高效液相色谱等，见色谱法）和放射性探测技术的结合。由于放射性标记化合物主要作为示踪剂应用，一般均要求有较高的放化纯度。比活度的大小则是根据需要的不同而异，并不是越高越好。例如，在做动物的分布代谢试验时要求氚标记化合物的比活度为居里每摩尔级，而在放射免疫分析中则要求为居里每毫摩尔级。

放射性标记化合物带有放射性，而射线会使化合物本身产生自辐解,所以对于放射性标记化合物的贮存,除了要考虑减少化学分解、微生物分解外，还要考虑如何减少自辐解。标记化合物的自辐解一般有三种方式：①初级内分解，它是由放射性同位素本身的衰变所造成的，是不可避免的；②初级外分解，是由放射性同位素放出来的射线与标记化合物直接作用造成的，可以用分散标记分子的办法来减少射线的作用；③次级分解，是由放射性核素放出的射线与溶剂作用后产生的激活物质与标记化合物作用而造成的，可以用加入游离基清除剂的办法来阻止。降低温度和分散标记分子对防止次级分解也是有利的。目前通用的贮存方法是加入某些溶剂（如苯、乙醇、水等）于低温下保存。另外也有一些是滴加在纸片上在低温条件下保存或是冷冻干燥后在4℃贮存。

由于自身放射性衰变，具有发射不同能量的射线等特殊性质，在医学和生物学中成为重要的技术和工具，用于机体的微量活性物质的测定和示踪研究中最重要的分析试剂和示踪剂。

放射性标记方法的用途很多，在医学上广泛用于体内、体外诊断和病理研究。用于体外诊断的竞争放射性分析是20世纪60年代发展起来的微量分析技术。应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分析后，即可进行疾病诊断。其原理是：人体患病会引起体液中某些微量活性物质含量的变化。在待测样品（血样或尿样）中加入一定量的、与待测活性物质相同的放射性标记化合物，再加入有限量的某种特异结合剂进行竞争性结合。待测样品中某种活性物质少，则与特异试剂结合的放射性标记化合物就多；反之则少。通过测定结合物放射性的大小，对照标准曲线即可求得该样品中活性物质的量，从而就可以辅助判断病情。由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强、灵敏度高、准确性和精密度好，可以测到纳克甚至皮克，许多疾病就可能在早期发现，为有效防治提供了条件。这种体外诊断技术在先进国家中已广泛采用。中国在这方面发展也极为迅速，生产供应的放射免疫分析药盒近40种，甲种胎儿蛋白放射免疫分析在肝癌的普查中取得了很好的结果，三碘甲腺原氨酸和甲状腺素的放射免疫分析对防治克山病也起了很大的作用。（见碘标记化合物）。

放射性标记作为灵敏的检测及示踪方法，除了医学应用不可缺少外，在农业、工业、生物学、遗传工程、药物学等领域也都得到了广泛的应用。例如，磷32和硫35标记的核苷酸在遗传工程研究中已成功地用于脱氧核糖核酸和核糖核酸的分子序列测定、缺口标记和分子杂交。