Y Học Hạt Nhân 2005

chơng 3:
Hoá dợc phóng xạ
Mục tiêu:
1. Nhớ các phơng pháp điều chế các hạt nhân phóng xạ: điều chế từ tự nhiên, từ lò
phản ứng, từ máy gia tốc và từ nguồn sinh đồng vị phóng xạ (Generator).Nắm đợc
nguyên lý các cách thức chính để sản xuất các hợp chất đánh dấu phóng xạ.
2. Biết các đặc trng quan trọng của dợc chất phóng xạ (DCPX) và cơ chế tập trung
DCPX trong chẩn đoán và điều trị.
3. Biết cách kiểm tra đánh giá DCPX trớc khi sử dụng cho bệnh nhân.

Mở đầu

Hoá dợc phóng xạ (Radiopharmachemistry) đợc hình thành từ những năm 1910
do A. Cameron sáng lập. Ban đầu, chuyên ngành này mới chỉ nghiên cứu điều chế một
số hợp chất vô cơ đánh dấu đồng vị phóng xạ dới dạng đơn giản. G.Henvesy và
F. Paneth là những ngời đầu tiên ứng dụng các hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ
nghiên cứu in vitro và in vivo ngay từ đầu những năm 1913. Sau đó, nhiều nhà y học
đ dùng thuốc phóng xạ, hoá chất phóng xạ làm chẩn đoán và điều trị bệnh. Mi đến
những năm 1950, chuyên ngành hoá dợc học phóng xạ mới phát triển toàn diện,
nhanh và mạnh. Các trung tâm nghiên cứu hoá dợc phóng xạ luôn tìm ra các hợp chất
đánh dấu mới ngày càng đáp ứng theo yêu cầu của y học hạt nhân. Ngày nay, nội dung
chính của hoá dợc học phóng xạ là nghiên cứu sản xuất hạt nhân phóng xạ, hợp chất
đánh dấu hạt nhân phóng xạ, hoá chất và dợc chất phóng xạ theo mong muốn của y
học hạt nhân.
Phần I:
Hoá phóng xạ
1. Các phơng pháp điều chế hạt nhân phóng xạ
1.1. Điều chế từ tự nhiên
Có nhiều hạt nhân phóng xạ sẵn có trong tự nhiên đ đợc phát hiện và đa vào

Mo ,
131
I

và cả dạng khí
133
Xe. Điều chế hạt
nhân phóng xạ theo phơng pháp này vẫn bị hạn chế bởi hiệu suất thấp và vẫn không
đủ loại hạt nhân theo yêu cầu.
1.2.2. Điều chế bằng phơng pháp bắn phá hạt nhân bia
Nh đ biết trong quá trình phân hạch của những thanh nhiên liệu trong lò sẽ sinh
ra những tia nơtron. Những nơtron này lại kích thích những mảnh phân hạch mới sinh
tạo ra phản ứng dây chuyền. Những bức xạ nơtron sinh ra có năng lợng rất lớn nên có
vận tốc rất nhanh. Để hạn chế tốc độ phải dùng các thanh điều khiển. Các thanh điều
khiển này có chứa các nguyên liệu hấp thụ nơtron cao nh Boron, Cadmiam và một số
chất khí nhẹ. Các thanh điều khiển này có tác dụng làm cho nơtron đi chậm lại thành
chuyển động nhiệt với năng lợng khoảng 0,3 eV. Với tốc độ này sẽ làm giảm tốc độ
phân hạch. Những chùm tia nơtron nhiệt này đợc ứng dụng vào mục đích bắn phá các
hạt nhân bia bền để tạo ra các hạt nhân phóng xạ mới. Quá trình bắn phá bằng nơtron
vào nhân hạt nhân bia sẽ xảy ra những phản ứng sau:
a. Phản ứng nhận neutron phát tia gamma:
Gọi X là hạt nhân bia ( hạt nhân bền ); A là số khối; Z là số electron ( hay số thứ tự ).
Ta có phản ứng tóm tắt sau:
Trong phản ứng này, hạt nhân bia nhận thêm một nơtron chuyển sang trạng thái
kích thích :
A+1
X
*
. Từ trạng thái kích thích chuyển sang trạng thái cân bằng, hạt nhân
này phải phát ra tức thời một hạt nhân phóng xạ mới và thờng có phân r beta. Sản

A
Z
A
Z
+


ITenTe
131
53
131
52
130
52
(*)),(

XpnX
A
Z
A
Z 1
),(

XnX
A
Z
A
Z
3
2

hoặc

Ví dụ một số hạt nhân điều chế từ máy gia tốc hạt:
11
B ( p, n )
11
C ;
14
N ( d, n )
15
O ;
16
O ( , pn )
18
F ;
12
C ( d, n )
13
N.
1.4. Sản xuất hạt nhân phóng xạ bằng Generator (nguồn sinh đồng vị phóng xạ)
a. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của một nguồn sinh đồng vị phóng xạ
(Radioisotope - Generator) là: hạt nhân phóng xạ cần điều chế đợc chiết ra từ cột
sắc ký, trong đó hạt nhân phóng xạ mẹ hấp phụ lên chất giá sắc ký trong cột sắc ký,
hạt nhân phóng xạ "con" sinh ra trong quá trình phân r của "mẹ" tan vào dung môi
sắc ký trong cột. Dùng dung môi sắc ký chiết ra ta thu đợc hạt nhân phóng xạ cần
dùng.
b. Những yêu cầu cơ bản của một hệ Generator:
1. Hạt nhân "con" đợc sinh ra với độ tinh khiết phóng xạ và tinh khiết hạt nhân
phóng xạ cao.
2. Phải an toàn, đơn giản trong thao tác.

-
99m
Tc.
2. Hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ
Định nghĩa
Hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ (HCĐD) là một hợp chất vô cơ hay hữu cơ
đợc đánh dấu với một hay nhiều hạt nhân phóng xạ cùng loại hay nhiều loại khác
nhau dới dạng liên kết hoá học bền vững. Ví dụ: NaI
131
, NaTc
99m
O
4
, albumin-I
131
,
MIBI-Tc
99m
, DTPA-Y
90
, aa-
14
C
3
H và R -
14
CH
2
=C
3

14
CN,
14
CNNH
2
,
14
C
2
H
2
và
14
CH
3
OH.
2.1.2. Đánh dấu
3
H
Dùng
3
H dới dạng
3
H
2
hay dạng
3
H
0
mới sinh để tham gia vào phản ứng cộng

82
Br và
131
I có thể đi từ phản ứng halogen hoá với
các hợp chất hữu cơ. Nguyên liệu ban đầu có thể là phân tử halogen hay dạng acid
halogen, dạng nguyên tử và dạng mang điện tích dơng.
Ví dụ:
82
Br
C
6
H
5
C
6
H
5
82
Br
Trong nhóm halogen phóng xạ, có iốt phóng xạ là những đồng vị đợc dùng nhiều
nhất trong điều chế các thuốc phóng xạ và các hoá chất phóng xạ trong y học hạt nhân.
Phản ứng đánh dấu của các hạt nhân phóng xạ này có thể thực hiện các phản ứng
thế ái nhân, trao đổi đồng vị, cộng hợp với các hợp chất cần đánh dấu. Ví dụ:
- Trao đổi đồng vị:
131
I
triiodothyronin -
127
I triiodothyronin -
131

tạo chất trong cơ thể động vật, thực vật hay vi khuẩn để thực hiện đánh dấu. Ví dụ:
- Đánh dấu
14
C vào carbonhydrat hay các acid amin, ngời ta cho
14
CO
2
vào trong
môi trờng trao đổi chất, môi trờng nuôi cấy. Sản phẩm sinh tổng hợp của thực vật
hay vi khuẩn trong môi trờng trên sẽ có chứa
14
C trong cấu trúc phân tử. Làm tách
chiết và tinh chế ta sẽ thu đợc HCĐD -
14
C tinh khiết.
- Đánh dấu
58
Co vào vitamin B
12
. Cho nguyên liệu có chứa
58
Co vào môi trờng
nuôi cấy của vi khuẩn tổng hợp B
12
. Sau quá trình tách chiết và tinh chế ta thu đợc
B
12
-
58
Co.

Phân loại: thuốc phóng xạ đợc điều chế dới nhiều dạng khác nhau.
- Dạng khí: Khí
85
Kr và
133
Xe. Dạng
133
Xe hay đợc dùng trong thông khí phổi.
- Dạng khí hòa tan trong dung dịch: Khí
133
Xe hoà tan trong dung dịch NaCl 9
0
/
00

dới áp suất cao.
- Dạng dung dịch thực: Các hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ hoà tan hoàn toàn
vào dung dịch, tạo thành một môi trờng trong suốt. Ví dụ: dung dịch Na
131
I, dung
dịch vitamin B
12
-
58
Co.
- Dạng keo hạt: là dạng keo hạt của các muối vô cơ. Các phân tử muối vô cơ tụ lại bền
vững có kích thớc cỡ àm. Ví dụ: keo vàng phóng xạ (
198
Au - colloid) dùng trong ghi
hình lách và điều trị các khoang ảo hoặc hệ bạch huyết.