А.А. Абрамов, Г.А. Бадун - Методическое руководство к курсу Основы радиохимии и радиоэкологии (1133870), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Если в качестве радиоактивнойметки используют радионуклиды биогенных элементов, то созданныйрадиофармпрепарат является полным аналогом исходного соединения. Такиерадиофармпрепараты можно получить, используя ультракороткоживужиерадионуклиды 11С, 15О, 13N. Радиофармпрепараты, содержащие в своем составерадионуклиды элементов середины и конца Периодической системы, обычно95состоят из молекулы-вектора, определяющей физиологическую активностьпрепарата, и радиоактивного маркера.Радиофармпрепаратдолженобладатьвысокойспецифичностьюкпоглощению и фиксации в критическом органе, поэтому он долженучаствоватьвбиохимических,метаболическихилифизиологическихпроцессах. Количество вводимого в организм радиофармпрепарата длярадионуклидной диагностики должно быть таково, чтобы регистрируемаярадиоактивность была достаточна для проведения диагностики, но дозоваянагрузка на пациента и токсичность препарата были минимальны.
Приразработке радиофармпрепарата необходимо добиться, чтобы при егопримененииобеспечивалосьмаксимальноеотношениерегистрируемогосигнала в исследуемом органе к фону, а также создавался высокий градиентраспределения между нормальной и патологической зонами.Диагностическая ядерная медицина in vivo использует безопасные ибезболезненные методы для получения изображения органов.
Препаратвводится обычно в кровь пациента, и через некоторое время проводится егообследованиенасовременныхпространственноераспределениедетекторахизлучений,радионуклидапокоторыеорганамидаюттканям.Диагностика с радиофармпрепаратами позволяет обнаруживать нарушениядеятельностиоргановнамногораньшеанатомическихизменений,ивыявляемых другими диагностическими тестами (рентген, компьютернаятомография, ЯМР, УЗИ).
Поэтому развитие методов диагностики с помощьюрадиофармпрепаратов очень перспективно, так как раннее обнаружениепатологических изменений позволяет приступить к лечению, когда ононаиболее эффективно и повышается благоприятный прогноз, что особенноважно при онкологических и кардиологических заболеваниях.965.2 Однофотонная эмиссионная компьютерная томографияОсновным методом исследования в ядерной диагностике являетсярегистрация γ-излучения радиофармпрепаратов с помощью специальныхдетекторов(гамма-камер)–однофотоннаяэмиссионнаякомпьютернаятомография (ОФЭКТ). В качестве регистрирующих устройств в гамма-камереиспользуют сцинтилляционные детекторы, регистрирующие γ-излучение,принцип работы которых описан в разделе 2.2.
Применение сборки детекторовсо специальными коллиматорами позволяет осуществить восстановлениекоординатиспусканияпространственноерадионуклидараспределениеи,такимрадионуклидавобразом,телеопределитьпациента.Дляпроведения такого исследования требуются γ-излучатели с относительноневысокой энергией. Оптимально использовать радионуклиды с энергией γквантов 100-200 кэВ и периодом полураспада от нескольких минут донескольких дней.
Набор радионуклидов, которые могут быть использованы,достаточно велик (см. таблицу 5.1). На практике в настоящее время наиболее99mшироко используютсяTc и201Tl. В США 80 % и 13 % всех диагностическихпроцедур проводится с этими радионуклидами. Кроме того используются123I,111In 51Cr, 67Ga, 81mKr, 131I.Так как для диагностики требуются радионуклиды с относительнонебольшимпериодомполураспада,тооченьперспективнымявляетсяразработка специальных генераторов, в которых дочерний радионуклид будетприменяться для диагностики, а большой период полураспада материнскогорадионуклида обеспечит работу генератора длительное время.
В главе 1разбирался пример генератора 99mTc.Кроме того для получения генераторов, пригодных для ОФЭКТ, можноиспользовать следующие пары радионуклидов:103Pd (T1/2 = 17 сут) → 103mRh (T1/2 = 56,1 мин)113Sn (T1/2 = 115 сут) → 113mIn (T1/2 = 99,5 мин)144Ce (T1/2 = 284 сут) → 144Pm (T1/2 = 17,3 мин)97Таблица 5.1Радионуклиды, которые можно использовать в ОФЭКТ.985.3 Позитронная эмиссионная томографияВторым диагностическим методом, используемым в ядерной медицине,является позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).
Его другое название двухфотоннаяэмиссионнаятомография.ПЭТ-эторадионуклидныйтомографический метод исследования внутренних органов человека илиживотного,основанный на регистрации пары γ-квантов, возникающих прианнигиляции позитронов. Позитроны возникают при β+-распаде радионуклида,входящеговсоставрадиофармпрепарата.Условнаясхемапроцессов,протекающих в веществе после распада позитрон-излучающего радионуклида,представлена на рис. 5.1 на примере11С. Позитрон теряет свою энергию,возбуждая и ионизируя молекулы и атомы среды.
В конце своего пути он вненадолго образует псевдоатом – позитроний, который существует менее 1наносекунды,послечегоэлектронипозитронаннигилируют.Аннигиляционные γ-кванты вылетают в противоположных направлениях, чтоповышает разрешающую способность метода, а использование различныхмеченых соединений позволят выявлять функциональные нарушения в органахна самых ранних стадиях заболевания.В ПЭТ используют радионуклиды с очень маленьким периодомполураспада. Поэтому ПЭТ-центр включает в себя 3 лаборатории:-физическая лаборатория с циклотроном, где производится наработкарадионуклида;-радиохимическая лаборатория, где за короткое время проводят синтезмеченого соединения, его выделение, очистку и сертификацию (определениехимической и радиохимической чистоты и других параметров, предъявляемыхк радиофармпрепаратам);-клиникастомографом,вкоторойпроизводитсявведениерадиофармпрепарата в организм пациента и последующее сканирование.99АБВГРис.
5.1. Схема, иллюстрирующая процессы, протекающие в веществепосле распада 11С:(А) радиоактивный распад 11С → 11B + e+ + νe;(Б) пробег позитрона с потерей кинетической энергии;(В) образование позитрония;(Г) аннигиляция.Потенциал ПЭТ в значительной степени определяется арсеналомразработанныхрадиофармпрепаратов.Большойвыборподходящихрадиофармпрепаратов позволяет изучать с помощью ПЭТ такие разныепроцессы,какметаболизм,взаимодействия,экспрессиютранспортгеноввеществ,илиганд-рецепторныетак далее.Использованиерадиофармпрепаратов, относящихся к различным классам биологическиактивных соединений, делает ПЭТ достаточно универсальным инструментомсовременной медицины. Поэтому разработка новых радиофармпрепаратов иэффективных методов их синтеза является ключевым этапом в развитии методаПЭТ.100Набор радионуклидов, активно используемых в ПЭТ, представлен в табл.5.2.
Их получают с помощью циклотронных ускорителей по ядерным реакциям,приведенным в этой же таблицеТаблица 5.2.Ядерно-физические характеристики основных радионуклидов для ПЭТ.РадионуклидЯдернаяреакцияполученияПериодполураспада,минМакс. энергияизлучения,МэВСреднийпробегпозитрона вводе, мм1,711С14N(p,α) 11C20,40,96013N16O(p,α) 13N9,961,1982,02,031,7322,7109,80,6331,414N(d,n)15O15O15N(p,n)15O18O(p,n)18F18F20Ne(d,α)18FВ связи с малыми периодами полураспада 13N и 15O, эти радионуклиды восновном применяются в составе простых соединений: [15O]O2, [15O]CO,[15O]CO2, [15O]H2O и [13N]NH3. Синтез таких радиофармпрепаратов обычнопроводится непосредственно в мишени циклотрона.Наибольший интерес для разработки радиофармпрепаоатов для ПЭТпредставляют11С и18F. Период полураспада этих изотопов позволяетпроводить синтез достаточно сложных соединений.При получении11С по ядерной реакции14N(p,α)11C в зависимости отсостава облучаемой газовой смеси метка стабилизируется либо в форме[11C]CO2, либо в форме [11C]CH4.
Из этих соединений может быть полученцелый ряд других соединений, схема синтеза простейших соединений, которыеможно ввести в более сложные химические структуры, представлена на рис 5.2.101Рис. 5.2.Схема синтеза простейших синтонов, меченных 11С.18F обладает оптимальными характеристиками для использования в ПЭТ:наибольшим периодом полураспада и наименьшей энергией излучения. Низкаяэнергия позитронного излучения обеспечивает высокое пространственноеразрешение ПЭТ-изображений. С другой стороны, период полураспададостаточновелик,чтобыобеспечитьвозможность18Fтранспортировкирадиофармпрепаратов на основе 18F из централизованного места производства вклиники и институты, имеющие ПЭТ-сканеры, а также расширить временныеграницы ПЭТ-исследований и синтеза радиофармпрепаратаСоздание радиофармпрепаратов на основе18F сопряжено с рядомтрудностей.
Во-первых, фтор не входит в состав эндогенных соединений и темсамымвведениефторавбиологическиактивныесоединенияможетнеожиданным образом сказаться на их биохимических свойствах. Хотя иногдатакоеизменениесвойствможетоказаться102благоприятным.Например,важнейшийизрадиофармпрепаратов2-[18F]фтор-2-дезокси-D-глюкоза([18F]ФДГ) позволяет изучать региональную скорость утилизации глюкозы,хотя химически отличается от нее.
Замена гидроксильной группы в молекулеглюкозы атомом фтора приводит к тому, что [18F]ФДГ транспортируется втканианалогичноглюкозе,однаковклеткахметаболизм[18F]ФДГостанавливается на стадии фосфорилирования, что приводит к накоплению[18F]ФДГ в областях повышенного энергетического метаболизма глюкозы.Поэтому распределение [18F]ФДГ в тканях организма описывается в рамкахпростой фармакокинетической модели, и данные ПЭТ исследования могутбыть достаточно легко интерпретированы. Во-вторых, введение фтора ворганические молекулы является трудной задачей органической химии.Необходимо также заметить, что многие синтетические подходы к получениюфторорганических соединений не применимы в радиохимическом синтезесоединений меченных фтором-18, вследствие его специфики – работы смикроколичествами18F, необходимости экспрессных методов синтеза ивыделения продуктов, необходимость автоматизации и так далее.5.4 Радиоиммунный анализРадиоиммунный анализ(РИА) представляет отдельное направлениерадионуклидной медицинской диагностики, и является одним из методовколичественногоопределенияфизиологическиактивныхвеществвбиологических жидкостях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
