第二章 医用放射性同位素
(n,)反应生产的医用放射性核素: 24Na, 51Cr, 55Fe, 59Fe, 99Mo, 125I, 131I, 133Xe, 153Sm, 198Au, 203Hg. 2.(n,f)反应 3.(n,p)反应 4.(n,α)反应 (n,p),(n,α)反应生产的医用放射性核素: 3H,14C,24Na,32P,35S,45Ca,58Co,64Cu
3、放射性胶体和放射性气溶胶
A. 特性:
放射性胶粒:(比分子、离子的体积大)
放射性胶体溶液中,分散介质是液体,分 散相是由许多放射性分子或原子组成的聚 集体(胶粒)。所有胶粒都有带有同一种
电荷,相互排斥,不易凝聚,很稳定。
a、不能透过半透膜(如羊皮纸、火棉胶等
)和过细滤介质。
b、扩散速度慢,扩散系数小,在超速离心 场下沉淀。 c、同位素交换能力下降,且呈不可逆性, 许多则为离子、分子。
d、 能进行电泳和电渗析,在电介质作 用下可凝聚和解聚。(因有电荷) e 、放射性气溶胶可自发形成,浓度低, 但电离效应强,经呼吸道进入人体,造
成伤害 ( 容易被网状内皮细胞吸收而牢
固地积聚在体内 , 使放射性核素难以排 除) 。
B. 形成:
真胶体:胶粒 Φ 10-9μ m ,其溶解度, 溶液的pH值,及其中杂质影响形成。 假胶体:直径大于真胶体胶粒、普通 离心可沉淀。Po最易形成胶体, p可逆性。
吸附能力与玻璃的种类有关
与介质有关:在强酸性溶液中放射性核素不易 被吸附,以阴离子状态存在的放射性核素的吸附 是由范德华力引起的,因此吸附量也低. 除了玻璃外,滤纸对某些放射性核素的吸附也很强.
共沉淀:
沉淀的条件:Ksp
定义: 在溶液中引入某种常量物质并使 之沉淀时,微量放射性物质能被常量物 质载带而一起自溶液转入沉淀,这就是 放射性核素的共沉淀现象。
第二节 医用放射性核素的来源 反应堆是中子源,热中子注量率达10121015cm-2.s-1。 利用核反应堆强大的中子流轰击各种 靶核,可以大量的生产医用放射性核素。 优点:能同时辐照多种样品;辐照样品装 量多,可以大量生产各种放射性核素; 辐照时间可长可短;靶子制备容易;辐 照操作简便,而且成本低。
(1)选择水相的适宜酸类和酸度.
(2)加适宜的络合剂和盐类.
(3)调节被萃取物的化学形态.
3.萃取次数与相比的选择
增加萃取次数和相比可提高萃取率.
萃取次数以1-3次为宜,相比以0.5-2为宜.
(三)色谱法 1.定义(chromatography):它是利用混合物中各组分在固 定相和流动相中亲和力的差异使各组分在两相之间分 配不同来实现彼此的分离的,当流动相连续流经固定 相时,各组分在两相间进行反复多次分配,从而使亲 和力差别即使很微小的各个组分也能达到充分的分离。 2.分类 柱色谱法(colum chromatography) (1) 吸附色谱法(absorption column chromagraphy) 基本原理:是利用溶液在通过装有吸附剂的柱子 时,各组分由于吸附能力的不同而实现互相分离的.
• (3)通过两次活两次以上连续的(n,) 反应, 生产所需的 放射性核素。例如:通过中 子辐照钨靶,186W连续两次(n,) 反应, 生成188W. • (4)通过(n,)反应,先制得“母体”核素, 然后用快速分离方法,不断地从母体核 素中分离出其衰变生产得子体核素。 • (5)通过(n,)反应及其反应过程中的热 原子反冲效应,分离得到高比活度的放 射性核素。
3.毒性小:体内所使用得放射性核素及其衰变产 物毒性要小,且容易从体内廓清,以减少不必 要的机体损伤。 4.比活度和放射性纯度高 二.医用放射性核素的分类 按半衰期来分:长,中,短,超短半衰期的放射性核 素; 按用途来分类:显像,功能测定,体外分析和治 疗的放射性核素; 按射线种类来分:, X, ,正电子发射,电子俘获 (EC),中子辐射和同质异能跃迁(IT)等放射性核 素.
在医学中的应用:
如:99Tcm的硫化物胶体就被用来进行网状内 皮系统如肝,脾,骨髓的显像;
而气溶胶可以通过呼吸道进入人体,且主 要沉积在肺部,因此99Tcm-DTPA气 溶胶就被用来进行肺显像.
3.载体和无载体 定义:凡能对微量物质起载带作用的常量 物质都称为载体。 同位素载体核非同位素载体 载体在放射化学中用得很普遍。在沉 淀,萃取分离过程中为了改善分离效果, 往往会加入一些载体。 4.辐射的化学效应
用于放射性核素生产的中子核反应,主 要有四类: 1.(n,)反应 分为以下几种情况: (1)通过( n,)反应,直接生产所需要的 放射性核素。例如:59Co(n,) 60Co (2)通过(n,)反应,再经核衰变生成所 需要的放射性核素,例如:125I和131I的生 产 124Xe(n,) 125Xe 125I
三.放射性核素的特点: 1,微量和低浓 2.吸附,共沉淀和胶体: 吸附:指放射性核素从液相或气像转移 到固体物质表面得过程。 具有吸附作用的固体物质称为吸附剂. 被吸附的物质称为吸附质. 分类:化学吸附和物理吸附 物理吸附:由于固体表面分子(或原子,离 子)存在着剩余吸引力而引起的,如活性炭
吸附水中的杂质以及带有相反电荷的粒 子之间的静电吸附均属于物理吸附. 化学吸附:是吸附剂与吸附质的原子,离子或 分子之间的化学键力引起的,它只能吸附 具有某种性质和结构的吸附质,因此化学 吸附有选择性. 练习:举例.
缺点: (1)反应堆生产的放射性核素,大多是丰中子 核素,通常发生-衰变,而在核医学诊断上, 则要求核素尽量不发射-射线; (2)核反应堆生产放射性核素主要是通过(n,) 反应, (n,)反应的产物与靶元素属同一元素, 利用化学性质难以将他们分开,因而其比活度 大大降低。 如31P(n,)32P, 31P, 32P为磷元素的同位素。 反应堆生产放射性核素,主要是利用中子诱发 的各种核反应,中子与靶核作用时,不存在库 仑势垒,即使能量低的中子也能引起核反应, 而且低能中子的反应截面可以很大,这是中子 核反应的一个突出优点。
第二章 医用放射性同位素
目的: 了解医用放射性核素的要求,制备方 法,分离方法。
目录: 第一节 概述 一, 医用放射性核素的要求 二, 医用放射性核素的分类 三,放射性核素的若干特点 四,其它分离法
第二节 医用放射性核素的来源 一,反应堆生产医用放射性核素 二,反应堆生产放射性核素 三,从核燃料后处理中获得放射性核素 四, 从天然物质中提取放射性核素 第三节 放射化学分离方法 一,放射化学分离中涉及的若干概念 二,容积萃取法 三,色谱法
DF=原始样品中某种放射性杂质的活度/产品中某种 放射性杂质的活度。
它是衡量分离过程某种放射性杂质去除程度的 一个指标。
二.溶剂萃取法(solvent extraction) 1. 基本原理:是利用不同物质在互不相溶 的水相和有机相中分配的不同达到彼此 分离的一种方法。 有机相:萃取剂+稀释剂 水相:被萃物质+酸+盐 2. 萃取:把溶于水相的某种物质通过两相 充分混合而转移到有机相的过程. 3.反萃:把该物质从有机相返回水相的过程 称为反萃。
二.加速器生产放射性核素. 1.加速器生产放射性核素的特点: (1)短寿命的缺中子核素 (2)大多以电子俘获或发射β+形式进行衰变 (3)高比活度的无载体的核素 (4)成本低,十分方便. 2.核反应的选择 1)质子引起的核反应,是加速器生产的主要核反应. 2)氘核引起核反应 三.从核燃料后处理中获得放射性核素
pH≥7HNO3液中为真胶体,大气中的 氡。
当微量放射性核素载溶液中生成难溶化 合物时,由于其浓度太低,生成的晶核 不能继续长大,因此不能以沉淀形式析 出,就会形成胶体,这就是放射性真胶 体。 溶液中的微量放射性核素被吸附在非 放射性杂志的胶体上,液形成放射性胶 体,这种胶体是放射性假胶体。
胶体的直径是1-200nm,就是放射性溶 液;当放射性物质以1-105nm的粒径分 散于气相中时,则形成放射性气溶胶。
4.洗涤: 为了提高萃取过程的分离效果,常用一定 组成的水相溶液与萃取后的有机相再次 混合,将其中的杂质反萃到水相中来,而 所需的被萃取物质仍留在有机相,此过程 称为洗涤。
5.分配系数:D萃=[M]有/[M]水
(二)萃取条件的选择 1.不同萃取剂和稀释剂的选择: 对萃取剂的要求: (1)对欲萃取物的萃取容量大,分离系数大, 选择性好,易于反萃取。 (2)萃取反应速度快。 (3)粘度小,与水的比重差别大,相分离好, 不易形第三相或发生乳化。
在放射性核素自身发出的射线的作用下, 含有放射性核素的体系会发生辐射化学 变化: 一是直接引起放射性制剂分解, 二是自辐射分解产物通过加成,聚合,取 代,进一步生成一些副产物。 这对放射性核素的水溶液来说,十分 重要.因为水分子在电离辐射的作用下, 会发生一系列反应.
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H2O ----H2O+ + e(电离反应) H2O ----H2O* (激发反应) 从而产生一系列氧化还原反应. 因此当使用高比活度的放射性核素时, 就必须考虑这些辐射化学效应. • 隔绝氧或加入稳定剂可延缓辐射氧化反 应.
放射性核素已达2500余种,经常使用的 有200多,其中医用的放射性核素最多.
第一节 概述 一,医用放射性核素的要求: 1.适宜的射线种类和能量: 诊断药物:发射γ射线,高能x射线或正电子. 供探测的γ射线衰变分支比要高,能量适 宜. 50-500Kev为好.
治疗的放射性药物:发射α(6MeV)β射 线(1MeV)或中子,不发射或少发射或X 射线. α ,β 射线电离密度大,传能线密 度高,相对生物效应强,因而治疗效果 好。 2.适宜的半衰期 诊断:几个小时至几天。 治疗:不能太短
(4)化学稳定性和辐射稳定性好. (5)与水溶液的互溶性小. (6)毒性低,沸点高,挥发性小. 常用的萃取剂: 甲基异丁基酮(MIBK), 磷酸三丁酯(TBP), 二-(2-乙基已基磷酸)(HDEHP), 三正辛胺(TOA), 噻吩甲酰三氟丙酮(TTA), 冠醚。