放射性标记化合物指由放射性核素取代化合物分子中的一个或几个原子（或基团），使之易于识别并可用作示踪的物质。这种取代过程被称为标记。在医学上，只有少数情况下放射性核素直接作为示踪剂，多数情况下必须将放射性核素制成标记化合物方可应用。
一、制备要求
在选择放射性核素作为示踪剂时，首先要考虑它是否有合适的核特性。与一般制剂相比，医用放射性标记化合物的显著特点是具有放射性和不稳定性。因此，在制备时尚有如下特殊要求：1.制备原料如14C、3H、131I、32P、35S等来之不易，价格较贵，在制备过程中必须充分利用，做到标记率尽量高，对于未标上的放射性核素也要尽量回收。
2.为了得到高比活度的标记物，同时也为了防护上的需要，操作规模通常限制在10-6～10-3摩尔的较微量的水平上。因此，标记、分离、鉴定等过程均须采用微量或超微量技术。在操作中，尽量减少放射性核素的稀释，避免引入不必要的载体。
3.正式标记前先做“冷试验”以便取得经验。要求标记流程步骤少、时间短，并在最后阶段引入放射性核素，以减少损失和副反应的产生以及防护上的困难。
4.为提高标记化合物的稳定性和放化纯度，应将放射性核素引入到化合物的稳定位置或指定位置上，并进行充分的分离和提纯。
二、化学合成标记
这是制备有机放射性标记化合物的基本方法。在实际操作中，应设法将核素引至稳定结构的位置上，避开易离析的部位。例如水溶液中，在—COOH、—OH、—NH2、=NH基团上结合的H原子是不牢固的，它易与水中的H原子进行交换，若把3H核素引入上述基因中H的位置上，就失去了标记作用。
逐步合成法被广泛用于14C标记有机化合物，主要原料是由反应堆提供的Ba14CO3，由它可以制得14CO2、K14CN、Ba14C2、H14COOH和14CH3OH等中间化合物，然后再合成各类标记有机化合物。
R基团的组成可根据需要选定，进而合成多种定位标记化合物。这一合成途径，常用于制备脂肪酸、甘油酯、氨基酸、激素及生物碱类的14C标记有机化合物卤氚置换法可标记各种嘌呤类和嘧啶类、氨基酸类等化合物。
许多生命活性物质的标记是通过放射性核素与蛋白质中的碳原子形成共价键来实现的，这些主要是指非金属元素。只有少数金属放射性核素与生命活性物质具有较大的亲和力，得以直接标记。对许多金属放射性核素而言，欲将其标记到蛋白质特别是单克隆抗体（McAb）上去，均需借助于带有双功能基团的螯合剂进行间接标记。
三、生物合成标记
生物合成法是利用动物、植物、酶和微生物的生理代谢过程或生物活性，将简单的放射性物质在体内或体外引入所需化合物。这是获取在生物化学反应过程中具有重要意义的标记化合物的方法。可用于合成某些结构复杂、具有生物活性而又难以用化学合成法制备的放射性标记化合物，诸如氚、放射性碳、硫、磷、碘标记激素、蛋白质、核苷酸、抗生素、糖类等化合物。
采用生物合成法制备14C标记的有机化合物已有50多年的历史。胆固醇的生物合成是成功的范例。
胆固醇C27H45OH分子含有27个碳原子，为了显示分子骨架中由甲基供给和由羧基供给的碳原子所在位置，分别用不同定位标记乙酸14CH3COOH和CH143COOH合成两种标记胆固醇，然后由降解实验进行14C原子位置的精确定位。
四、同位素交换标记
利用两种不同分子中同一元素的同位素交换过程，把示踪原子引入欲标记的化合物分子上。这也是目前制备氚标记化合物的重要方法，同时可用于放射性碘、硫、磷标记化合物。它主要有两个途径。
（一）氚气曝射法
改进后的曝射法，目前用于多肽、蛋白质以及某些结构复杂的有机化合物标记。所得产品的比活度较气体曝射法高，并保持标记的生物产品具有较高的生物活性。例如用高频放电法对胰液中的核酸酶进行了成功的标记，制备时间仅5～30分钟，而产品的比活度可达到4×1010Bq（m·mol）-1，标记产物还保持了原有的生物活性。
（二）液相催化交换法
液相催化交换法常用于制备芳香族、甾类、杂环类及生物碱的3H标记化合物。近年来对上述方法进行了改进，用氚气代替氚水，以Pt－C作催化剂，溶液pH控制在7～10范围内，在室温下即可获得3H标记的产品。现常用于制备氨基酸、含嘌呤基的核苷、核苷酸及糖类标记化合物。
液相催化交换法的优点是简便、快速，氚与待标记化合物的用量少，适用于标记稀有或昂贵的复杂化合物，产品的比活度高。
五、单克隆抗体标记
1975年柯拉博士等发展了杂交瘤技术，从此可大量制备单克隆抗体（McAb）。用放射性核素标记的McAb具有特异的免疫反应，犹如进入体内的导弹可定位到达某些肿瘤上。因而使得最近10多年来放射性核素标记单克隆抗体技术成为诊断和治疗人类癌症的新途径，促进了放射免疫显像和放射免疫治疗技术的应用。
标记McAb用得最多的放射性核素是131I、111In、99Tc，其次还有67Ga、67Cu、90Y、186Re、199Au、32P等。
（一）直接标记法
直接标记法通过放射性核素与蛋白质上的碳原子形成共价键而实现。
现在，99Tc的直接标记是用药盒进行的，只需几分钟就可完成而且无需进一步纯化，临床上可得到满意的显像结果，99Tc的直接标记只适用于某些单克隆抗体。
（二）间接标记法
111In标记单克隆抗体主要采用间接法，它借助双功能螯合剂进行。
第一步是单抗-螯合剂连接。即把pH值为8.2的单抗（蛋白质）和0.05mol／L碳酸氢钠缓冲液与DTPA（二亚乙基三胺五乙酸）酸酐混合，在20秒钟内完成连接反应。其水解产物DTPA可通过色谱柱除去。
第二步是单抗标记。将111In与适当配体形成络合物，将这个111In-络合物与单抗-螯合剂连接体混合，即可进行单抗标记。当用DTPA作螯合剂时，酒石酸盐、乙酸盐和8-羟基喹啉均可作为111In的配体。标记率可达100％，无需进一步纯化。
99Tc也可由DTPA酸酐进行类似的间接标记。
