Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.7: Виготовлення радіоізотопів для медичного використання

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    25599

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Природні радіоізотопи зазвичай мають тривалий період напіврозпаду і не найкраще підходять для медичних застосувань. Медичне застосування зазвичай вимагає короткочасних радіоізотопів. Радіоізотопи зазвичай виробляються в ядерних реакторах, де частинки, такі як\(\ce{\alpha}\)\(\ce{\beta}\) -частинки, -частинки та нейтрони, рясні. Прискорювачі частинок, такі як показаний на рис. 8.7.1, також прискорюють і направляють ядерні частинки на цілі. Ядерні частинки високої енергії можуть бути поглинені і трансмутувати ядра-мішені в радіоізотопи в ядерній реакції.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Прискорювач частинок SLAC може мати довжину дві милі, але дослідники FACET працюють над розробкою більш компактних версій, які можуть бути широко використані в медицині та промисловості - прискорювачі частинок використовуються для досліджень раку, обробки комп'ютерних чіпів і навіть виробництва використовуваної термоусадочної плівки щоб зберегти ваш День подяки індички свіжим. Джерело: ENERGY.GOV/Громадське надбання

    Радіоізотопи в медичних застосуваннях зазвичай виробляються методом бомбардування частинок. Однією з реакцій, яка відбувається природним шляхом бомбардування нейтронами космічних променів на азот-14, є наступною.

    \[\ce{_7^14N + _{0}^{1}{n} -> _6^14C + _{1}^{1}{p}}\nonumber\]

    Приклад штучної ядерної реакції, ініційованої бомбардуванням\(\ce{\alpha}\) частинок по азоту, спостережуваної Резерфордом, які призводять до відкриття протона, проілюстрований на рис. 8.7.2.

    \[\ce{_2^4He + _{7}^{14}{N} -> _8^17O + _{1}^{1}{p}}\nonumber\]

    clipboard_e9b4d955e87154aa99a86c06806a2fadc.png
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ядерна реакція, яку спостерігав Резерфорд за допомогою хмарної камери. Коли альфа-промінь потрапляє в азот, реакція «а» (протонний збивання) не відбувається; відбувається реакція «b» (α-p).). Джерело:/Громадське надбання

    Інший приклад - ядерна реакція, ініційована\(\ce{\alpha}\) -частинками на берилій, що спостерігається Джеймсом Чедвіком, які призводять до відкриття нейтрона.

    \[\ce{_2^4He + _{4}^{9}{Be} -> _6^12C + _{0}^{1}{n}}\nonumber\]

    Прикладом виробництва радіоізотопів для медичних цілей є наступний. Золото-198, що використовується в якості трасера в печінці, виробляється шляхом нейтронного бомбардування по золоту-197.

    \[\ce{_79^197Au + _{0}^{1}{n} -> _79^198Au}\nonumber\]

    Аналогічно галій-67, який використовується в медичній діагностиці, виробляється протонною бомбардуванням на цинк-66.

    \[\ce{_30^66Zn + _{1}^{1}{p} -> _31^67Ga}\nonumber\]

    Молібден-99 - радіоактивний ізотоп, що утворюється в ядерному реакторі шляхом нейтронного бомбардування молібдену-98.

    \[\ce{_42^98Mo + _{0}^{1}{n} -> _42^99Mo} + \gamma\nonumber\]

    Молібден-99 також випускається як продукт поділу урану-235. Молібден-99 розпадається до технецію-99m, який має кілька застосувань у ядерній медичній візуалізації та лікуванні.

    \[\ce{_42^99Mo -> _43^{99m}{Tc} + _{-1}^{0}{e}}\nonumber\]

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Перший генератор технецію-99m, розроблений в Національній лабораторії Брукхейвена, близько 1958 року, показаний без екранування. Розчин пертехнетату TC-99m елююється з молібдату Mo-99, пов'язаного з хроматографічною підкладкою. Джерело: Брукхейвенська національна лабораторія/Громадське надбання

    Технецій-99М недовговічний (період напіввиведення 6 год), і його потрібно виробляти в лікарні, щоб мінімізувати його розпад під час транспортування. Його материнський молібден-99 має період напіврозпаду 66h і може транспортуватися без значного розпаду під час транспортування. Генератори молібдену-99/технецію-99М поставляються в лікарні в екранованому контейнері. Рис. 8.7.3 ілюструє перший генератор молібдену-99/технецію-99М, розроблений в Національній лабораторії Брукхейвена. Іон молібдата (MoO 4 2) адсорбується на глиноземний адсорбент в колоні. Коли молібден-99 розпадається до технецію-99м, іон змінюється на пертехнетат (tCo 4 ‑), який менш щільно пов'язаний з глиноземом. Заливка сольового розчину через колону елюює технецій-99м як TCO 4 ‑ іон, який потім використовується в медичних цілях у лікарнях.

    Знищення неоперабельної пухлини також було перевірено методом\(\ce{\alpha}\) -емісії з бору 10 при бомбардуванні нейтронами.

    \[\ce{_{0}^{1}{n} + _5^10B -> _4^7Li + _2^4He}\nonumber\]