碳、氮、氧是构成生命的基本元素，用放射性核素碳、氮、氧标记的化合物同SPECT所用的药物区别在于它们与标记前的生物学行为一致，标记底物是生物代谢的基本物质.因此,11C、13N、15O标记的放射性药物引起了人们的重视，尤其是11C标记的放射性药物。
1、11C乙酸盐一般以加速器生产的（11C）二氧化碳与格氏试剂甲基溴化镁羧基化制备。在靶内生产的（11C）二氧化碳一般需用冷肼捕获，不但可以将靶体积缩小，而且可以除去少量氮氧化合。经氩载带、五氧化二磷干燥后进入含用新蒸200μL四氢呋喃稀释了的50μL 50mmol/L的溴化甲基镁溶液中,反应用乙醇终止.采用蒸发方法或离子柱方法纯化,得到可供注射用的(11C)乙酸盐.反应式如下:CH3MgCl+11CO2——CH311CO2MgCl ——CH311COONa整个合成过程占20分钟。放射化学效率：60~65％。
2、11C蛋氨酸合成方法与乙酸盐一样，（11C）蛋氨酸的原料是二氧化碳。碳标L—蛋氨酸有二种，一是将11C标记到硫上，称L—（S-甲基-11C）蛋氨酸，将（11C）二氧化碳转换成（11C）碘代甲烷后与前体L-高胱氨酸硫代内酯在-70度反应，经纯化能得到较纯的L-（11C）-蛋氨酸。采用溶剂蒸发法可得到可供注射用的L-（11C）-蛋氨酸。
3、多巴胺系统显像剂：多巴胺受体分多巴胺D1受体、D2受体，两者功能相反，D1受体激活腺苷还原酶，D2受体则抑制腺苷还原酶。帕金森病、精神分裂症和遗传性舞蹈病等均能引起多巴胺D1/D2受体浓度变化。在PET显像中，研究较多、应用最多的显像剂量是D2受体的配体，其中Raclopride给药三十分钟纹状体/小脑比值为10，其性能优于（11C）标记的螺哌啶酮类（11C-NMSP），但它易被内源性多巴胺取代。用去甲脱水吗啡为前体合成N-（11C）-丙基-去甲脱水吗啡，注射后纹状体/小脑比值高，是目前较为理想的D2受体显像剂。
4、乙酰胆碱受体显像剂：乙酰胆碱受体与人的认知、记忆等生理作用相关，与痴呆等到疾病相关。乙酰胆碱受体分为M受体和N受体两类。PET研究的M受体显像剂有N-甲基-11C-Scopolamine,注射后放射性主要分布于皮质区、纹状体。用C11标记的烟碱可直接用于N受体的显像，但选择性不好。
