制备放射性药物的放射性核素有2个来源:基本来源与次级来源。基本来源是利用核反应堆或医用回旋加速器直接生产的放射性核素;次级来源是从放射性核素发生器装置间接获取的放射性核素。
(一)基本来源
1.核反应堆生产 利用核反应堆强大的中子流轰击各种靶核,吸收中子后的靶核发生重新排列,变为不稳定的(放射性的)新核素。这些核反应可分别用符号(n,p)、(n,α)、(n,γ)及(n,f)表示。n为中子,p为质子,α为α粒子或氦核,γ为γ射线,而f表示裂变。对核医学应用来说,(n,γ)和(n,f)反应是核反应堆生产放射性核素最重要的核反应。表7-1列出核反应堆生产的部分医用放射性核素。
核反应堆生产的放射性核素优点是:能同时辐照多种样品;生产量大;辐照时间短;操作简单等。缺点是:多为富中子核素,通常伴有β-衰变,不利于制备诊断用放射性药物;核反应产物与靶核大多数属同一元素,化学性质相同,难以得到高比活度的产品。
2.加速器生产 回旋加速器是通过电流和磁场使带电粒子得到加速,以足够的能量克服原子核势垒,引起不同核反应,生成多种放射性核素。这些核反应可分别用符号(d,p)、(α,d)、(α,p)、(p,n)表示;n为中子,d为氘核,p为质子,α为氦核。表7-2列出了加速器生产的部分医用放射性核素。
表7-1 核反应堆生产的部分医用放射性核素
表7-2 用于临床核医学的部分放射性核素发生器
加速器生产的放射性核素特点是:大部分是贫中子核素。通常为发射β+或EC衰变。正电子淹没放出能量相同方向相反的2个511keV光子,利用PET或双探头符合线路探测,提高了核医学影像的分辨率;大部分是短半衰期或超短半衰期核素,可以给患者较高放射性活度的药物,缩短收集信息的时间,也可在较短的时间内重复进行核医学检查,污物较易处理;比活度高。大多数靶核与生成核素不属核素,在生产时易于化学分离,使之成为无载体或高比活度,便于医学应用。缺点是:水电资源消耗大,靶材料及制靶系统要求高等。
(二)次级来源
放射性核素发生器是一种从放射性核素母子体系中周期性分离出子体的装置。放射性母子体系中,母体核素不断衰变,子体核素不断增加,最后达到母子体放射性平衡。由于母子体系不是核素,易于用放射化学方法分离。每隔一段时间,分离一次子体,犹如母牛挤奶,故放射性核素发生器又称“母牛”。以母子体系分离方法的不同,分为色谱发生器、萃取发生器和升华发生器。当前均以母子体系的核素名称命名发生器,最常用的发生器是99钼-99m锝[99 Mo-99mTc]色谱发生器,简称99m锝[99mTc]发生器。
在99m锝[99mTc]发生器中,依99钼[99 Mo]的生产方法不同,可分为核反应堆辐照天然钼、富集98钼[98 Mo]、235铀[235 U](裂变)制得的99m锝[99mTc]发生器。此外具有中国特色的以核反应堆辐照天然钼制备的(凝胶)99m锝[99mTc]发生器,仅在中国有商品供应。其优点是以天然钼为靶材料,成本低,以钼酸锆酰凝胶装柱,克服了色谱吸附剂吸附容量限制的困扰,从而制成高放射性活度的发生器。其缺点是:洗脱效率低,洗脱曲线峰半宽度较宽,峰位靠后导致洗脱体积大,“奶”液放射性浓度低。
上述放射性核素发生器除188 W-188 Ra发生器外,均为诊断用品。随着对发展治疗药物的重视,188 W-188 Ra发生器很可能成为临床核医学常用的另一种放射性核素发生器。
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