123456789
Izotopy krótkożyciowe i ich zastosowanie w diagnostyce medycznej
Marianna Kańska
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego
 
Wstęp

Tomografia pozytonowa (oznaczana angielskim skrótem PET - positron emission tomography) to dziedzina medycyny nuklearnej służąca do bezinwazyjnej diagnostyki wielu chorób narządów wewnętrznych, do wykrywania i lokalizacji nowotworów oraz monitorowania przebiegu leczenia onkologicznego. Metoda ta jest również wykorzystywana do badania metabolizmu leków.

W metodzie PET wykorzystuje się związki biologicznie czynne, znakowane krótkożyciowymi izotopami 11C, 15O, 13N i 18F. Jądra tych izotopów w trakcie rozpadu emitują pozytony, które w wyniku oddziaływania z elektronami otoczenia ulegają anhilacji. Efektem tego procesu są miękkie kwanty γ, które można rejestrować poza organizmem. Istota metody polega na wprowadzeniu do organizmu pacjenta znakowanego związku wykazującego specyficzne zdolności wiązania się z chorobowo zmienionymi komórkami. Tomograficzna rejestracja promieniowania γ, powstałego w wyniku rozpadu zaabsorbowanego β+-emitera, sprzęgnięta z komputerową analizą rejestrowanych danych, umożliwia lokalizację źródła choroby. Dzięki krótkiemu okresowi życia stosowanych radionuklidów dawka promieniowania pochłoniętego przez pacjenta w wyniku iniekcji znakowanego radiofarmaceutyku jest stosunkowo nieduża i nieszkodliwa. Produkty metabolizmu tego związku są szybko wydalane i nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia.

Krytycznym parametrem w otrzymywaniu preparatów użytecznych w PET jest czas syntezy radiofarmaceutyku (trzy okresy półzaniku). Metodę syntezy opracowuje się pod kątem zminimalizowania czasu badania z udziałem radionuklidu. W idealnym przypadku radionuklid jest wprowadzany w ostatnim etapie syntezy, w możliwie najpóźniejszym stadium. W technice PET stosuje się różnego rodzaju związki biologicznie czynne, np. cukry, steroidy, tłuszcze, aminy, aminokwasy. Związki stosowane w tej technice znakuje się metodami chemicznymi, enzymatycznymi lub kombinowanymi. Ostatnio - coraz częściej metodami enzymatycznymi i multienzymatycznymi.

Krótkożyciowe β+-emitery stosowane w PET

Krótkożyciowe β+-emitery stosowane w technice PET są produkowane w cyklotronach w wyniku bombardowania lekkimi jonami (protony - p lub deuterony - d) „tarcz” zawierających odpowiednie preparaty chemiczne. Powstawanie tych związków opisują poniższe równania:

IzotopReakcja jądrowa
11C:14N(p, α)11C
15O: 14N(d, n)15O
13N:13C(p, n)13N
18F: 18O(p, n)18F

(skrótowy zapis - np. 14N(p,α)11C - oznacza, że jądro 14N w wyniku bombardowania protonem emituje cząstkę α i zmienia się w jądro 11C). Własności fizyczne tych β+-emiterów podano w tabeli 1.

Tabela 1. Własności krótkożyciowych nuklidów stosowanych w PET
Nuklid T1/2(min) Akt. wł.(Ci/mmol) Emax (MeV) Zasięg w H2O(mm) Produkt rozpadu
11C 20,4 9,22×106 0,96 4,1 11B
15N 9,96 1,87×107 1,195,4 13C
15O 2,1 9,08×107 1,72 8,2 15N
18F 110 1,71×106 0,635 2,4 18O

Jądra β+-emiterów mających nadmiar protonów rozpadają się, emitując cząsteczki β+ (tj. pozytony, czyli dodatnie elektrony) zgodnie z równaniem:

p → n + β+ + ν

Emitowane przez jądra cząstki β+ (e+) w reakcji z elektronami (e-) otoczenia tworzą kwanty promieniowania γ+:

e+ + e- → 2γ

123456789
powrót na górę strony
Wykład
Izotopy krótkożyciowe i ich zastosowanie w diagnostyce medycznej
Strona
1/9
Autor
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska