PL EN DE RU UA
Medycyna nuklearna

Radiofarmacja

Spis Czym się zajmuje radiofarmacja?
Podstawowe problemy
Ilość substancji
Znakowanie promieniotwórcze
Związki kompleksowe promieniotwórczych metali
Związki promieniotwórczych halogenów
Pozyskiwanie i obróbka chemiczna radionuklidów

Czym się zajmuje radiofarmacja?

Radiofarmacja jest nauką zajmującą się wytwarzaniem i badaniem radiofarmaceutyków, czyli substancji znakowanych izotopami promie­niotwórczymi używanych w diag­nostyce oraz terapii. Różnica między radio­farmacją i far­macją jest więc podobna, jak między radiochemią i chemią. Substancje (farma­ceutyki) są tutaj łączone z ato­mami promie­niotwór­czymi tworząc radio­farma­ceutyki (radioz­naczniki).

Istotą radiofarmacji jest wytwarzanie takich substancji, które będą naśladować swoim zachowaniem znane związki naturalne lub znane leki (będą do nich podobne chemicznie), ale dzięki połą­czeniu z ato­mem radio­aktywnym ich obecność w narzą­dzie może zostać wykryta i zmierzona.

Podstawowe problemy

Najważniejszymi problemami, z jakimi musimy się zmierzyć w procesie wytwarzania radiofarmaceutyków, oprócz oczy­wiście bardzo szerokiego tematu bezpie­czeństwa radio­logicznego, jest krótki czas fizyczny poło­wicznego zaniku danego nuklidu. Z tego względu proces wytwa­rzania potrzeb­nej substancji nie może trwać zbyt długo. Inaczej rzecz ujmując: struktura chemiczna radio­farma­ceutyku musi pozwalać na szyb­kie jego otrzymanie. Z tego samego względu substancje te w pos­taci gotowej do uży­cia są często wytwa­rzane bezpoś­rednio w oś­rodku, który je podaje pacjentowi.

Problem radiolizy, czyli rozkładu związku chemicznego pod wpływem promieniowania jonizującego, zdaje się mieć w radio­farmacji mniejsze znaczenie, niż w przy­padku radio­chemii przemys­łowej - głównie ze względu na sto­sowanie niższych aktywności.

Aby ominąć kłopoty związane ze skomplikowanymi procedurami chemicznymi w procesie przygo­towywania radio­farma­ceutyków, w prak­tyce stosuje się t.zw. "kity". Są to gotowe zestawy kilku substancji w kilku naczyniach, które zgodnie z załą­czoną instrukcją należy w odpo­wiedniej kolej­ności połączyć ze sobą i ze zna­kującym izotopem. Odbywa się to w warun­kach łatwych do od­tworzenia w nawet niezbyt zaawan­sowanym labora­torium. Oprócz niepod­ważalnych zalet rozwią­zanie to posiada wady. Najważ­niejszą z nich jest najczęściej wysoka cena.


POWRÓT do początku podstrony

Ilość substancji

Radiofarmaceuci pracują nie tylko, jak to zostało wspomniane powyżej, bardzo szybko, ale także z bar­dzo niewielkimi (nieod­ważalnymi, niezau­ważalnymi) ilościami substancji. Ilości te są tym mniejsze, im niższa jest masa cząstecz­kowa danej substancji oraz im krótszy jest czas połowicz­nego zaniku wcho­dzącego w jej skład nuklidu znaku­jącego. Dla przykładu: typowa aktywność nadtech­netanu sodu (Na99mTcO4), jaką stosuje się w diag­nostyce gruczołu tarczo­wego, wynosi 100 MBq (więcej o ak­tyw­ności można prze­czytać tutaj). Przy masie molowej wyno­szącej 186 u oraz czasie połowicznego zaniku 6,01 h otrzy­mamy masę tej substancji równą zaledwie 960 pg (czyli 5,2 pmol).
Przeliczać masę substancji promie­niotwórczej na ak­tywność oraz odwrotnie można tutaj.

Niewielka ilość substancji, z jaką mamy do czynienia, sprawia, że normalne procedury chemiczne i/lub fi­zyczne, stoso­wane przede wszystkim do od­dzielania gotowych radio­farma­ceutyków od po­zostałych reagentów, nie sprawdzają się. Na przyk­ład zwykłe wytrącenie z roz­tworu 1 GBq promie­niotwórczego siarczanu baru (131BaSO4 - BaSO4 jest jedną ze sła­biej rozpusz­czalnych soli nieor­ganicznych) zgodnie z reakcją ogólną:
(131)Ba2+ + SO42-(131)BaSO4(↓),
czyli na przykład:
(131)Ba(NO3)2 + Na2SO4(131)BaSO4(↓) + 2 NaNO3,
jest po prostu niemożliwe - i to nawet z objętości tak małej, jak 1 ml, przy dość długim, jak na radio­farmaceutyk, czasie połowicz­nego zaniku wyno­szącym 11,5 dni. 131Ba nie ma wprawdzie żadnego praktycz­nego zasto­sowania, jednak może służyć jako dobry model do przed­stawienia tego problemu: 1 GBq 131BaSO4 stanowi ok. 550 ng (czyli 2,4 nmol), zaś rozpusz­czalność w wo­dzie wynosi ok. 2,5 μg/ml (czyli 10 nmol/ml).

Przy niewielkich ilościach substancji, przy próbie wytrącenia z roztworu innych reagentów (aby na przyk­ład pozos­tawić w roz­tworze to, co jest nam potrzebne, a wytrącić to, czego nie potrze­bujemy), znaczenia nabiera zjawisko współstrą­cania (kopre­cypitacji). Polega ono na tym, że wytrącany osad zabiera ze sobą nieco innych substancji rozpusz­czonych w roz­tworze - mimo, że z pros­tego rachunku ich stężeń wynika, że wytrą­canie nie powinno nastąpić (iloczyn rozpusz­czalności nie został przekro­czony). Mecha­nizmy tego zjawiska są trzy: inkluzja (wbudo­wywanie obcego jonu w sieć krysta­liczną - powstaje kryształ domiesz­kowany, czasem z de­fektem sieci), okluzja ("zamykanie" obcego jonu w "klatce" kryształu) oraz adsorpcja (łączenie się obcego jonu z powierz­chnią kryształu).

Zjawisko współstrącania można wykorzystać dodając do mieszaniny reakcyjnej tak zwanego nośnika (carrier). Jest on substancją o bar­dzo podob­nym charaterze chemicz­nym do zna­kującego izotopu (lub substancji znako­wanej izotopem) - może to również być tak zwany "zimny" izotop tego samego pier­wiastka (lub ta sama/po­dobna substancja, ale połączona z niera­dioaktywnym izotopem). W naszym cytowanym powyżej przyk­ładzie nośnikiem mógłby być zwykły (niepro­mieniotwórczy) bar. Ilość (stężenie) nośnika w otrzy­manej substancji przekracza ilość izotopu promie­niotwórczego znacznie - czasami o wiele rzędów wielkości. Obecność nośnika powoduje również, że ilość substancji staje się "odważalna", a substancja posiada niższą aktywność właściwą (wyrażoną w Bq/kg lub w Bq/mol).

W radiofarmacji bazujemy na założeniu, że izotopy (atomy tego samego pierwiastka, charaktery­zujące się jednak różną masą) posiadają identyczne właściwości chemiczne. Drobne różnice w kine­tyce reakcji są zazwyczaj do po­minięcia. Nadmienić jednak należy, że w niek­tórych sytuacjach w warun­kach biolo­gicznych skład izoto­powy może mieć takie samo znaczenie, jak właści­wości chemiczne. Woda ciężka (czyli zwykły tlenek wodoru, w którym atomy wodoru zostały zastąpione wystę­pującym naturalnie w małej ilości ciężkim wodorem, czyli deuterem) jest dla większości organizmów, w tym dla czło­wieka, trująca...


POWRÓT do początku podstrony

Znakowanie promieniotwórcze

Znakowaniem promieniotwórczym nazywamy wprowadzanie atomu radioaktywnego do cząsteczki związku chemicz­nego. Dzięki znako­waniu cząs­teczka jest łatwiejsza do wyk­rycia (staje się "widzialna"). Ma to znaczenie nie tylko w medy­cynie nukle­arnej, ale także w bada­niach naukowych (nie tylko związanych z medy­cyną lub biologią) i w technice.

Istnieją różne sposoby wprowadzania atomów promieniotwórczych do (bardziej lub mniej złożonych) cząsteczek. Między innymi ze względu na wyżej wymie­nione zjawiska znaczenie w medy­cynie nukle­arnej mają przede wszystkim dwa typy takich połączeń:
I. Związki promieniotwórczych metali
II. Związki promieniotwórczych halogenów (fluorowców - grupa 17, czyli VIIA układu okresowego).


POWRÓT do początku podstrony

Związki kompleksowe promieniotwórczych metali

Wiązania chemiczne

Atomy obdarzone są skłonnością do "kompletowania" ilości elektronów na ich powłokach (więcej o budowie atomów można przeczytać tutaj). Jeśli dany atom nie posiada na swojej ostatniej (tak zwanej "walen­cyjnej"), ewen­tualnie przedos­tatniej powłoce elektro­nowej odpo­wiedniej ilości elek­tronów, to dąży do skory­gowania tej ilości w górę lub w dół - nawet kosztem zmiany ładunku elek­trycznego. Jeżeli taki atom napotka inny, który także musi zmienić liczbę elek­tronów - następuje częściowe przeka­zanie elek­tronów między atomami "do wspólnego użytku" - utworzy się wiązanie chemiczne. Tak powstają związki chemiczne. Atomy gazów szla­chetnych nie posiadają "niedoboru" lub "nadmiaru" elektronów - stąd wynika ich chemiczna bierność.

Wyróżniamy (w modelu uproszczonym) następujące rodzaje wiązań chemicznych:
1. Wiązanie kowalencyjne: występuje między takimi samymi atomami (atomami tych samych pierwiastków). Utworzone jest przez wspólną parę elektronów, z której każdy elektron pochodzi od innego atomu; każdy atom "oddaje elek­tron do wspólnego użytku". Wspólna para (pary) elek­tronów znajdują się (statys­tycznie) dokładnie pośrodku między atomami. Przyk­ładem może być cząsteczka H2, Cl2 (wiązania pojedyncze), O2 (wiązanie podwójne - dwie pary elektronów) oraz N2 (wiązanie potrójne).
2. Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane: wspólna para (pary) elektronów znajdują się (statys­tycznie) pomiędzy atomami, ale bliżej tego atomu, który jest bardziej elek­troujemny (elek­trou­jemność, czyli większa skłonnośc do "odbierania" elektronów, niż do ich "oddawania", jest wyższa u pier­wiastków "po prawej stronie" układu okresowego). Przykładem jest cząsteczka HCl.
3. Wiązanie jonowe: występuje zasadniczo przy dużych różnicach elektroujemności. Polega na całko­witym przeka­zaniu elek­tronu przez atom elektro­dodatni atomowi elektro­ujemnemu. Powstaje w ten sposób jon dodatni (kation) i ujemny (anion). Tego typu wiązania występują w kryształach, które są uporząd­kowaną "mieszanką" jonów (można powiedzieć, że "nie wiadomo, który anion należy do którego kationu"). Większośc kryształów tego typu podczas rozpusz­czania się w wodzie podlega dysocjacji elektro­litycznej.
4. Wiązanie koordynacyjne: polega na przekazaniu przez jeden atom (donor; najczęściej już związany innymi wiązaniami z innymi atomami) drugiemu atomowi (akceptorowi) całej pary elek­tronowej "do wspólnego użytku". Atomami dyspo­nującymi takowymi wolnymi parami elek­trono­wymi są na przykład azot amoniaku (lub grupy aminowej), ale także, choć w nieco mniejszym stopniu, tlen wody. Typowymi akcep­torami są jony wielu metali - szcze­gólnie tych "ze środka" układu okre­sowego pierwiastków.
5. Wiązanie (mostek) wodorowe: jest to bardziej oddziaływanie, niż typowe wiązanie, bo nie następuje tu (teoretycznie) przeka­zanie elek­tronów. Wskutek wiązań (głównie kowa­lencyjnych spola­ryzowanych) fragmenty cząsteczek nabierają ładunków elek­trycznych, które z kolei mogą ze sobą nawzajem oddzia­ływać. Ten typ wiązania ma ważne znaczenie w przypadku większych biomolekuł, ale także w przypadku związków prostszych (woda).

Zwykłe sole (połączenia metali z resz­tami kwaso­wymi) podle­gają w wodzie dyso­cjacji elek­troli­tycznej. Skutkiem tego jest, że sub­stancje (reszty kwas­owe) połą­czone z meta­lami promie­niotwór­czymi nie mogłyby stać się radioz­naczni­kami - po wpro­wadzeniu do orga­nizmu podle­gałyby dysoc­jacji. Dlatego nie bada­libyśmy kinetyki całego połączenia, tylko jonu danego metalu (promie­niotwór­czego). Niektóre jednak kwasy zachowują się inaczej, jeśli zdolne są do utworzenia z danym metalem dodat­kowych wiązań koor­dyna­cyjnych. Tak utworzona sól jest związkiem komplek­sowym, kwas (reszta kwasowa) natomiast nazywany jest chela­torem. W przy­padku tego typu soli rozpusz­czonej w wodzie nie możemy wykryć jonów danego metalu za pomocą prostych metod analitycznych.

Dość słabym chelatorem jest kwas cytrynowy ("kwasek cytry­nowy"). Z silnych środków chela­tujących najbar­dziej znany jest kwas etyle­nodiamino­tetraoc­towy (EDTA) - stoso­wany między innymi jako "odka­mieniacz" do insta­lacji sani­tarnych i urządzeń AGD. Struktura chemiczna EDTA przed­stawiona jest poniżej.

EDTA
Wzór strukturalny kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA), dodatkowo uwidoczniono wolne pary elektronów przy atomach azotu. Właśnie te pary są odpowiedzialne za chelatowanie.

Poniżej przedstawiono strukturę połączenia EDTA z metalem czterowartościowym. Wiązania kowalencyjne, kowa­lencyjne spola­ryzowane i jo­nowe zaznaczono liniami ciągłymi, wiązania koor­dyna­cyjne strzałkami (zwróconymi w stronę od don­ora do akcep­tora). Ze wzglę­du na pos­tulowaną "deloka­lizację" elek­tronów najczęściej przed­stawia się wszystkie wiązania z metalem za pomocą linii przerywanych.

Wzór kompleksu EDTA-metal czterowartościowy
Wzór strukturalny kompleksu EDTA-metal czterowartościowy

EDTA jest najprostszym spośród stosowanych silnych chelatorów. Znane są również "dalsze wersje rozwojowe" tej substancji, jak: kwas dietyleno­triamino­pentaoc­towy (DTPA), kwas cyklononano-1,4,7-triaza-1,4,7-trioctowy (NOTA) i kwas cyklododekano-1,4,7,10-tetraaza-1,4,7,10-tetraoctowy (DOTA). Ich struktury przedsta­wiono poniżej.

Struktura DTPA
Kwas dietylenotriaminopentaoctowy (DTPA)

Struktura NOTA
Kwas cyklononano-1,4,7-triaza-1,4,7-trioctowy (NOTA)

Struktura DOTA
Kwas cyklododekano-1,4,7,10-tetraaza-1,4,7,10-tetraoctowy (DOTA)

Powyższe związki mają bardzo ważne miejsce w medycynie nuklearnej. EDTA jest substancją dekon­tami­nującą w przy­padkach skażeń promie­niotwór­czymi metalami, poza tym w kom­pleksie z 51Cr bywa (rzadko) stosowany do dok­ładnego ozna­czania kłębusz­kowej funkcji nerek (GFR). DTPA w połą­czeniu z 99mTc jest często stosowany do ba­dania scyntyg­raficznego nerek. Kompleks ten, jak również z 111In, bywa łączony z więk­szymi mole­kułami (np. oligo­peptydami, ozna­czanymi jako TOC, NOC i TATE) do ba­dań obra­zowych rozkładu recep­torów m.in. somatosta­tynowych. W tym ostatnim zadaniu jeszcze większą rolę odgrywają NOTA i, zwłaszcza, DOTA.

Przedstawione powyżej chelatory są tylko przykładami zastosowań kompleksów w medy­cynie nukle­arnej. Większość innych połączeń metali promieniot­wórczych, ze względu na moż­liwość dysoc­jacji w środo­wisku wodnym, musi być połą­czeniami komleksowymi.

Oczywiście istnieją również związki metali promieniotwórczych bez (formalnie) wiązań koordynacyjnych. Najczęściej są to związki metalo­orga­niczne (czyli związki orga­niczne, w któ­rych atom metalu połą­czony jest bezpośrednio z ato­mem węgla) oraz zawie­rające wiązanie siarka-metal. Dokładna struktura tego typu związków w wielu przypadkach nie została jeszcze poznana.

trodat
Struktura chemiczna TRODAT-u: połączenie technetu z pochodną kokainy (do badania transporterów dopaminowych w mózgowiu) jako przykład radiofarmaceutyku z wiązaniem metal-siarka

sestaMIBI
Struktura metoksyizobutyloizonitrylu (MIBI); W skład połączenia z technetem wchodzi najprawdopodobniej sześć takich cząsteczek - stąd nazwy 99mTc-sestaMIBI oraz 99mTc-hexaMIBI. Ma ono charakter kationowy (ładunek dodatni). Znacznik ten wykorzystywany jest w diagnostyce obrazowej serca, przytarczyc oraz w onkologii.

Strutkury chemiczne pochodnych bisfosfonianów stosowanych w medycynie nuklearnej
Budowa chemiczna bisfosfonianów (difosfonianów, dwufosfonianów) stosowanych w medycynie nuklearnej (leki o podobnej strukturze mają również zastosowanie w medycynie konwencjonalnej, cechują się wysokim powinowactwem do tkanki kostnej):
- MDP (methylene diphosphonate, medronate)
- HDP (hydroxymethylene diphosphonate, oxidronate)
- HEDP (hydroxyethylidene diphosphonate)
- DPD (dicarboxypropane diphosphonate)
- EDTMP (ethylenediamine tetra methylene-phosphonate)
- DTPMP (diethylenetriamine penta methylene-phosphonate)
- DOTMP (1,4,7,10-tetraazacyclododecane tetramethylenephosphonate);
MDP, HDP oraz DPD (w Polsce najczęściej MDP) w połączeniu z 99mTc mają zastosowanie jako radioznaczniki do scyntygrafii układu kostnego.
HEDP (w połączeniu z 186Re lub 188Re) oraz EDTMP (w połączeniu z 153Sm) są przykładami radiofarmaceutyków stosowanych do leczenia przerzutów w układzie kostnym.
EDTMP, DTPMP i DOTMP są strukturalnymi analogami, odpowiednio, EDTA, DTPA i DOTA - z tą różnicą, że grupy karboksylowe (-COOH) zostały zastąpione grupami fosforanowymi (-PO3H2) w celu zwiększenia powinowactwa do tkanki kostnej. Spośród tych trzech związków najszerzej stosowany jest EDTMP.


POWRÓT do początku podstrony

Związki promieniotwórczych halogenów

Nazwą "halogeny" określamy pierwiastki należące do grupy 17 (dawniej VIIA lub VII głównej) układu okre­sowego: fluor (symbol: F, liczba atomowa: 9), chlor (symbol: Cl, l.a.: 17), brom (symbol: Br, l.a.: 35), jod (symbol: I, l.a.: 53) oraz astat (symbol: At, l.a.: 85). Pierwiastki te cechują się wysoką elek­trou­jemnością i reak­tywnością chemiczną (maleją w miarę wzrostu liczby atomowej) i dość podobnymi właści­wościami chemicz­nymi. Chemia ostatniego z wyżej wymie­nionych pier­wiastków - astatu - jest ze wzglę­du na jego wysoką promie­niotwórczość najsłabiej poznana.

Chemia organiczna halogenów jest dobrze opisana, ponadto jod-131 jest jednym z najbardziej popularnych w medy­cynie nukle­arnej radio­nuklidów (ze względu na dos­tępność). Z tych powodów związki chemiczne jodu zaskarbiły sobie trwałe miejsce w radio­farmacji. Późniejsze pojawienie się jodu-123 (korzyst­niejsze dla obra­zowania właści­wości fizyczne) oraz jodu-124 (β+-emiter dla techniki PET) dodatkowo przedłu­żyło zain­teresowanie radiofar­maceutów wprowa­dzaniem jodu do związ­ków orga­nicznych. Stosun­kowa niska trwałość (zwłaszcza orga­nicznych) związków jodu, polega­jąca na łat­wym odszcze­pianiu tego atomu od reszty molekuły i powo­dująca gromadzenie jodu w tar­czycy, zdaje się nie być tutaj istotną przeszkodą... Typowym przykładem takiej substancji jest meta-jodo­benzylo­guanidyna (ang.: meta­iodo­benzyl­guani­dine - mIBG).

wzór strukturalny mIBG
Struktura chemiczna meta-jodo-benzylo-guanidyny (mIBG); atomem jodu (oznaczony na czerwowo) jest najczęściej 123I (używany do celów diagnostycznych) lub 131I (używany głównie do terapii izotopowej).

wzór strukturalny ioflupane
Struktura chemiczna ioflupane (DaTSCAN) - analogu kokainy stosowanego do badania transporterów dopaminowych w mózgu; atomem jodu (oznaczony na czerwowo) jest 123I.

Pojawienie się Fluoru-18 (najprostszy β+-emiter) spowodowało burzliwy rozwój badań nad związ­kami tego pier­wiastka z subs­tancjami orga­nicznymi. Do najpo­pular­niejszych tego typu połączeń należy 18F-FDG, czyli 18F-fluoro­de­zoksy­glukoza.

wzór strukturalny FDG
Struktura chemiczna FDG (fluorodezoksyglukoza, fluorodeoxyglucose) - do badania metabolizmu glukozy za pomocą techniki PET

wzór strukturalny FET
Struktura chemiczna FET (fluoroetylotyrozyna, fluoroethyltyrosine) - do badania transportu aminokwasów (głównie w neuroonkologii) za pomocą techniki PET


POWRÓT do początku podstrony

Pozyskiwanie i obróbka chemiczna radionuklidów

Krótki czas połowicznego zaniku stosowanych w medycynie nuklearnej nuklidów wymusza ich pozys­kiwanie bezpoś­rednio w miej­scu zasto­sowania, czyli w szpita­lach/przy­chod­niach prowa­dzących diagnos­tykę i/lub te­rapię radio­izotopową. Jednym z wyjątków jest jod-131 stosowany do le­czenia tarczycy, którego stosunkowo długi czas poło­wicznego zaniku pozwala na wyt­warzanie z dala od miejsca zastosowania.

Pozyskiwanie radionuklidów o krótkim czasie połowicznego zaniku wymaga zazwyczaj albo wypo­sażenia pracowni w akce­lerator (np. cyklotron) albo, o ile pozwa­lają na to warunki fizyko-chemiczne, w gene­rator. Cyklotron, wraz z wypo­sażeniem m.in. w całą potrzebną apara­turę radio­chemiczną, jest jednak urzą­dzeniem bardzo drogim.

Generator można skonstruować tylko pod warunkiem, że potrzebny radionuklid (o krótkim czasie połowicznego zaniku) może powstawać wskutek rozpadu promie­niotwór­czego nuklidu macie­rzystego ("nuklidu-matki") o długim czasie poło­wicznego zaniku. Przykłady gene­ratorów radionuklidowych:
1. Generator molibdenowo-technetowy: 99Mo (rozpad: β-, T(1/2)=66 h) → 99mTc (wydajność z 99Mo: 87,5%; rozpad: przejście izomeryczne z emisją γ 140 keV, T(1/2)=6,02 h) - używany w większości pracowni medy­cyny nukle­arnej do obra­zowania planarnego i SPECT;
2. Generator wolframowo-renowy: 188W (rozpad: β-, T(1/2)=69,78 d) → 188Re (rozpad: β-, T(1/2)=17 h, średnia energia: 763 keV i γ 155 keV 15,6%) - używany w terapii radio­izotopowej;
3. Generator germanowo-galowy: 68Ge (rozpad: wychwyt elektronu, T(1/2)=270,95 d) → 68Ga (rozpad: β+, T(1/2)=68 min. - 89,14%) - używany rutynowo w obra­zowaniu PET;
4. Generator tytanowo-skandowy: 44Ti (rozpad: wychwyt elektronu, T(1/2)=60 lat) → 44Sc (rozpad: β+, T(1/2)=3,97 h - 94,3%) - ekspe­rymentalny (jeszcze...) w obra­zowaniu PET;
Najbardziej znanym jest generator molibdenowo-technetowy służący do uzyskiwania technetu-99m.

Pierwszym problemem przy pracy z takimi generatorami jest niskie stężenie związku danego radio­nuklidu w uzys­kanym roztworze z gene­ratora. Stężenie to jest niższe nieraz o wiele rzędów wiel­kości od stę­żeń innych substancji wystę­pujących w tym roztworze, na przyk­ład powsta­jących w wyni­ku rozpadu tego nuklidu. Ta przeszkoda w kilku przy­padkach znacznie opóźniła konstrukcję gene­ratora. Szerzej o mecha­nizmie znaczenia tych problemów wspomniano powyżej. Poniżej zamiesz­czono tabelkę z zawar­tościami poszcze­gólnych nuklidów w gene­ratorze germanowo-galowym. Obrazuje ona nie tylko niską zawartość masową intere­sujących nas substancji, ale także na przyk­ład koniecz­ność częstej elucji (przemy­wania) takiego generatora w celu oddzie­lania produktów rozpadu. Na tej witrynie można również zobaczyć podobną tabelkę o gene­ratorze molib­denowo-technetowym.

Tabela: ilości nuklidów w generatorze germanowo-galowym o aktywności nominalnej 1 Gbq w funkcji czasu
Nie można wyświetlić tabeli
Objaśnienia:
Rozpad odbywa się zgodnie ze schematem:
68Ge (T1/2 = 271 d = 6504 h) → 68Ga (T1/2 = 68 min. = 1,133 h) → 68Zn (trwały).
Maksimum aktywności 68Ga przypada 14,15 h (849 min., czyli 14 h 9 min.) po elucji.
Generator o aktywności 1 GBq (w momencie ostatniej elucji) zawiera początkowo
3810 ng (56,09 nmol) czystego 68Ge.
W kolumnie 1. - czas, jaki upłynął od tego momentu,
w kolumnach 2. i 3. - masa (M) i aktywność (A) 68Ge w danym czasie,
w kolumnach 4. i 5. - masa (M) i aktywność (A) 68Ga w danym czasie,
w kolumnie 6. - masa 68Zn,
w ostatniej kolumnie - stosunek masy 68Zn do masy 68Ga.

Chemia radionuklidów stosowanych w medycynie nuklearnej jest podobna (czy wręcz taka sama) do chemii izotopów stabil­nych tego samego pier­wiastka lub jego izotopów o dłuż­szym czasie poło­wicznego zaniku. Jeśli takowe izotopy nie istnieją (jak to ma miejsce na przyk­ład w przy­padku astatu), unie­możliwia to dokładne poznanie chemii tego pierwiasta i jest istotną przeszkodą w jego praktycznym zastosowaniu.

Technet-99m z generatora molibdenowo-technetowego uzyskiwany jest w postaci roztworu nad­techne­tanu (nad­tech­ne­cjanu) sodowego (Na99mTcO4) - oczywiście zdysocjo­wany do ka­tionu sodowego (Na+) i anionu nadtech­neta­no­wego (nadtech­necja­nowego - TcO4-). Technet znajduje się w tym związku na +7. stopniu utle­niania. W tej postaci może być stosowany tylko w bada­niach tarczycy (obrazuje transport - ale już nie orga­nifi­kację - anionów jodkowych) oraz, rzadziej, ślinianek. Do two­rzenia stoso­wanych w medy­cynie nukle­arnej komplek­sów musi zostać uprzednio zredu­kowany do niż­szego stopnia utle­niania, najczęściej +4 i +5. Dokonuje się tego w prak­tyce zazwyczaj za po­mocą soli cyny (Sn+2 utlenia się przy tym do Sn+4).

Działanie generatora molibdenowo-technetowego - schemat
Schemat działania generatora radionuklidowego na przykładzie generatora molibdenowo-technetowego; kolumna z zaadsorbowanym na trójtlenku glinu (Al2O3) molibdenianem sodu (Na299MoO4) znajduje się wewnątrz grubej osłony ołowianej (kolor szary).
U góry po stronie prawej umieszcza się fiolkę z wodą (kolor niebieski), po stronie lewej - fiolkę z podciśnieniem. Zasysa ona wodę, która przepływając przez kolumnę wypłukuje z niej nadtechnetan sodu (eluat, czyli wodę zawierającą nadtechnetan, zaznaczono kolorem czerwonym). Eluat zawiera nadtechnetan, w którym technet znajduje się na dwóch poziomach energetycznych: Na99mTcO4 oraz produkt jego rozpadu - Na99TcO4. Celem zapewnienia sterylności przed wpłynięciem do fiolki przechodzi on przez filtr przeciwbakteryjny (zielony).


POWRÓT do początku podstrony


©Autor: Cyprian Świętaszczyk, 2013; Ostatnia aktualizacja: 03/2017;