同位素标记第二章课件.ppt

1、放射性药物化学第二章 医用放射性核素目的：1.学习并掌握有关基本概念学习并掌握有关基本概念2.掌握对医用放射性核素的选择要求及其掌握对医用放射性核素的选择要求及其分类分类3.了解放射性核素的若干特点了解放射性核素的若干特点4.了解医用放射性核素的来源了解医用放射性核素的来源5.学习并掌握几种放射化学分离的原理和学习并掌握几种放射化学分离的原理和方法方法一、基本概念1.载体，无载体凡能对微量放射性核素起载带作用的常凡能对微量放射性核素起载带作用的常量物质都称为载体。量物质都称为载体。在某一放射性核素的产品中，如果除了在某一放射性核素的产品中，如果除了由它自身所组成的化合物外，并不存在由它自身所组

2、成的化合物外，并不存在其它稳定核素，则这种产品为无载体，其它稳定核素，则这种产品为无载体，反之为有载体的。反之为有载体的。一、基本概念1.载体，无载体解释l载体可以是同位素载体，例如：载体可以是同位素载体，例如：NaNa131131I I中稳定中稳定的的NaINaI。l载体也可以是非同位素载体：与放射性核素化载体也可以是非同位素载体：与放射性核素化学性质相近的其它稳定元素或其它常量物质。学性质相近的其它稳定元素或其它常量物质。l无载体是相对的，在实际工作中，对加速器生无载体是相对的，在实际工作中，对加速器生产的放射性核素，如果在分离过程中不加入载产的放射性核素，如果在分离过程中不加入载体，就认

3、为核素为无载体。体，就认为核素为无载体。一、基本概念2.比活度（specific activity）是指单位质量的某种放射性物质的放射性活度MmAAA A：该放射性核素的活度：该放射性核素的活度m mA A:放射性物质质量放射性物质质量M:M:稳定物质（载体）的质量稳定物质（载体）的质量一、基本概念3.放射性纯度（radioactivate purity）又称放射性核素纯度指在含有某种特定放射性核素的物质中，指在含有某种特定放射性核素的物质中，该核素的放射性活度与物质中总放射性该核素的放射性活度与物质中总放射性活度的比值。活度的比值。X放射性纯度放射性纯度Ax/A总总100一、基本概念3.放射

4、性纯度（radioactivate purity）举例：高锝（举例：高锝（99mTc）酸钠注射液中含有的）酸钠注射液中含有的放射性杂质主要是放射性杂质主要是99Mo,药典要求高锝药典要求高锝（99mTc）酸钠注射液中）酸钠注射液中99mTc的放射性的放射性纯度为：纯度为：X放射性纯度放射性纯度Ax/A总总100%9.99%100).(99999999MoTcTcmAAAPRTcmm一、基本概念4.放射化学纯度（radiochemical purity）简称：放化纯度 指在一种放射性核素产品中，以某种特指在一种放射性核素产品中，以某种特定化学形态存在的这种放射性核素的百定化学形态存在的这种放射性

5、核素的百分含量。分含量。一、基本概念4.放射化学纯度（radiochemical purity）举例：在在 心肌灌注显像剂锝心肌灌注显像剂锝 99m甲氧异腈注射甲氧异腈注射液中，主要含有以下组分：液中，主要含有以下组分：99mTc-MIBI;99mTcO4-;99mTcO2.xH2O;99mTc-水溶性杂质。水溶性杂质。临床要求其中临床要求其中99mTc-MIBI放射化学纯度：放射化学纯度：%90%100).(999999）总（TcMIBITcmmmAAPCRMIBITc二、医用放射性核素的要求和分类1.分类按半衰期分按半衰期分l长半衰期长半衰期 1414C C；T T1/21/2=5730a

6、=5730al中等半衰期中等半衰期 131131I I；T T1/21/2=8.04d=8.04dl短半衰期短半衰期 99m99mTc Tc；T T1/21/2=6.02h=6.02hl超短半衰期超短半衰期 1111C C；T T1/21/2=20.38min=20.38min二、医用放射性核素的要求和分类1.分类按化学性质和周期表中的位置分按化学性质和周期表中的位置分l卤族核素卤族核素 例如：例如：*I I l过渡金属过渡金属 例如：例如：99m99mTc Tc l稀有气体稀有气体 例如：例如：133133Xe Xe l稀土核素稀土核素 例如：例如：153153Sm Sm 按射线种类分按射线

7、种类分l 射线；射线；X X射线射线l 射线；射线；l 射线射线l；ECEC等等二、医用放射性核素的要求和分类1.分类按化学性质和周期表中的位置分按化学性质和周期表中的位置分l卤族核素卤族核素 例如：例如：*I I l过渡金属过渡金属 例如：例如：99m99mTc Tc l稀有气体稀有气体 例如：例如：133133Xe Xe l稀土核素稀土核素 例如：例如：153153Sm Sm 按射线种类分按射线种类分l 射线；射线；X X射线射线l 射线；射线；l 射线射线l；ECEC等等二、医用放射性核素的要求和分类1.分类按用途分按用途分l体外分析：体外分析：125125I Il显像核素显像核素lSP

8、ECTSPECT核素：核素：99m99mTc;Tc;201201TlTl(射线射线)lPETPET核素：核素：1818F;F;1111C C（EC,EC,）l治疗核素治疗核素:131131I;I;153153Sm;Sm;188188Re;Re;9090Y Y二、医用放射性核素的要求和分类2.对医用核素的要求（1 1）适宜的射线种类和能量适宜的射线种类和能量 二、医用放射性核素的要求和分类2.对医用核素的要求（1 1）适宜的射线种类和能量适宜的射线种类和能量射线种类能量诊断，高能，高能X X射线射线50500KeV最佳100300 KeV治疗，-，中子，中子,6MeV-,99.9%99.9%二、

9、医用放射性核素的要求和分类2.对医用核素的要求（5 5）放射化学纯度高放射化学纯度高:（R.C.PR.C.P）90%90%(6)(6)廉价、方便、易得廉价、方便、易得例如：例如：99m99mTcTc可由核素发生器很方便的得到，价可由核素发生器很方便的得到，价格格 1010元元/mCi/mCi三、放射性核素的特点1.微量和低浓 放射性核素的量通常放射性核素的量通常远低于一般化学分析远低于一般化学分析方法可以测定的水平。方法可以测定的水平。2/1182/123A2/12/1104.2693.0)106.02(N 693.02lnMATNAMTmMNmNTTNdtdNAAAAA三、放射性核素的特点1

10、.微量和低浓 例如例如99m99mTcTc的活度为的活度为1850MBq1850MBq，它的量可计算：，它的量可计算：m mA A=2.4=2.410101818M M*T T1/21/2*A A 2.42.41010181899996.026.02360036001850185010106 6 =9.5 =9.510109 9g=9.65g=9.651010-11-11molmol其体积为其体积为1 110ml,10ml,溶液浓度仅为溶液浓度仅为1010-8-81010-9-9mol/Lmol/L三、放射性核素的特点2.吸附、共沉淀和胶体吸附：吸附：l常见物理吸附，如玻璃器壁的吸附、滤纸的常

11、见物理吸附，如玻璃器壁的吸附、滤纸的吸附等。吸附等。l在放射性药物制备中应避免。例如：加入载在放射性药物制备中应避免。例如：加入载体，起同位素稀释的作用，以减少玻璃吸附。体，起同位素稀释的作用，以减少玻璃吸附。三、放射性核素的特点2.吸附、共沉淀和胶体共沉淀：共沉淀：l当溶液引入某种常量物质并使之沉淀时，微当溶液引入某种常量物质并使之沉淀时，微量的放射性物质能被常量物质载带一起转入量的放射性物质能被常量物质载带一起转入沉淀。沉淀。l在放射性核素的分离、纯化及标记化合物的在放射性核素的分离、纯化及标记化合物的制备中都会涉及到。制备中都会涉及到。三、放射性核素的特点2.吸附、共沉淀和胶体胶体：胶体

12、：l放射性胶体和气溶胶：主要为假胶体，吸附放射性胶体和气溶胶：主要为假胶体，吸附在非放射性杂质上。在非放射性杂质上。l胶体胶体1 1200nm 200nm 液相中，形成放射性胶体溶液液相中，形成放射性胶体溶液l1 110105 5nm nm 空气中，形成放射性气溶胶空气中，形成放射性气溶胶l气溶胶会造成环境污染，操作中应注意避免气溶胶会造成环境污染，操作中应注意避免放射性胶体、气溶胶的形成，并加强对气溶放射性胶体、气溶胶的形成，并加强对气溶胶的防护。胶的防护。三、放射性核素的特点3.载体和无载体在沉淀、萃取等分离过程中常加入载体改善分在沉淀、萃取等分离过程中常加入载体改善分离效果。离效果。通过

13、加入载体，起到同位素稀释的作用，以减通过加入载体，起到同位素稀释的作用，以减少玻璃吸附。少玻璃吸附。三、放射性核素的特点4.辐射化学效应：主要出现在高剂量放射性核素标记过程中。主要出现在高剂量放射性核素标记过程中。水的辐射自分解：水的辐射自分解：H2OH2O+e-（电离反应）H2O+H2OH3O+OHe-水化e-aq(水合电子)H2O*H2O*H+OHH2O*H2+O(激发反应)形成自由基，进一步反应可引起一系列氧化还原反形成自由基，进一步反应可引起一系列氧化还原反应；糖类、脂类、蛋白质、核酸等在水的辐射分解应；糖类、脂类、蛋白质、核酸等在水的辐射分解产物作用下都会发生变化产物作用下都会发生变

14、化四、医用放射性核素的来源反应堆反应堆加速器加速器核燃料后处理核燃料后处理同位素发生器同位素发生器四、医用放射性核素的来源1.1.反应堆生产医用放射性核素反应堆生产医用放射性核素利用反应堆提供的高通量中子流照射靶材料引起核反应利用反应堆提供的高通量中子流照射靶材料引起核反应来实现的；特点是品种多、成本低、产物多为丰中子核来实现的；特点是品种多、成本低、产物多为丰中子核素素（1 1）（n,n,）反应）反应 125I124Xe(n,)125XeEC125I131I130Te(n,)131Tem131Te131I152 Sm (n,)153 Sm153SmIT四、医用放射性核素的来源1.1.反应堆生

15、产医用放射性核素反应堆生产医用放射性核素（2 2）（n,n,p p）(n,(n,)反应反应 3H6Li(n,)3H32P32S(n,p)32P（3 3）次级核反应：利用（次级核反应：利用（n,n,p p）(n,(n,)反应产生的反应产生的p,p,或或反冲核与靶子物发生次级核反应。反冲核与靶子物发生次级核反应。例如：例如：1818F F；6 6Li(Li(n,n,)3 3H;H;1616O(O(，d)d)1818F;F;1616O(O(3 3H H，n)n)1818F;F;四、医用放射性核素的来源2.2.加速器生产医用放射性核素加速器生产医用放射性核素加速器是利用带电粒子引起核反应来生产放射加速

16、器是利用带电粒子引起核反应来生产放射性核素的，产物一般为短寿命的缺中子核素。性核素的，产物一般为短寿命的缺中子核素。例如：例如：1818F F：1818O(p,n)O(p,n)1818F;F;1616O(O(3 3He,p)He,p)1818F F 111111In:In:109109Ag(d,2n)Ag(d,2n)111111In;In;111111Cd(p,n)Cd(p,n)111111InIn衰变 原子核放射 粒子(嬆He)的放射性衰变。一次衰变后该原子核的原子序数减少2，质量数减少4.-衰变 原子核发射电子(e)和反中微子(v)的放射性衰变。一次-衰变后,该原子核的原子序数增加1，质量

17、数不变，+衰变 原子核发射正电子(e+)和中微子(v)的放射性衰变。一次+衰变后，该原子核的原子序数减少1，质量数不变.EC衰变 电子俘获衰变。原子核俘获轨道电子并放射中微子的放射性衰变。一次EC衰变后，该原子核的原子序数减少1，质量数不变.IT衰变 同质异能跃迁衰变。一种同质异能素变为另一个能量较低的同质异能素的放射性衰变。衰变后，原子核的原子序数、质量数不变,能量降低.n衰变 原子核发射中子(n)的放射性衰变。一次n衰变后,该原子核的原子序数不变，质量数减少1.p衰变 质子衰变。原子核发射质子（姌H或p）的放射性衰变。一次p衰变后，该原子核的原子序数减少1，质量数减少1.SF衰变 自发裂变

18、。处于基态或同质异能态的原子核在没有外加粒子或能量的情况下发生的裂变.四、医用放射性核素的来源3.3.核燃料后处理获得放射性核素核燃料后处理获得放射性核素例如：从核燃料后处理获得例如：从核燃料后处理获得9999Mo-Mo-99m99mTcTc发发生器的原料。生器的原料。4.4.放射性核素发生器（在下一次课程作详放射性核素发生器（在下一次课程作详细讲解）细讲解）99m99mTc Tc 9999Mo-Mo-99m99mTcTc188188Re Re 188188W-W-188188ReRe6868Ga Ga 6868Ge-Ge-6868GaGa五、放射化学分离方法1.1.溶剂萃取法溶剂萃取法 原理

19、原理 利用不同物质在互不相溶的水相和有机相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。中分配的不同达到彼此分离的一种方法。（分配系数）（分配系数）D D萃萃=M=M有有/M/M水水 条件选择条件选择 l有机相有机相l萃取容量大萃取容量大l萃取反应速率快萃取反应速率快l粘度小，与水的比重差别大，不易发生乳化粘度小，与水的比重差别大，不易发生乳化l与水的互溶性小与水的互溶性小l毒性小毒性小五、放射化学分离方法1.1.溶剂萃取法溶剂萃取法 条件选择条件选择 l水相水相lpHpH值值l加入适量的络合剂和盐析剂加入适量的络合剂和盐析剂l萃取次数萃取次数l次数次数1 13 3l

20、相比选择相比选择l0.50.52 2五、放射化学分离方法1.1.色谱法色谱法 原理原理 利用混合物中各组分在固定相和流动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分离的。配不同来实现彼此分离的。分类分类 l柱色谱法柱色谱法l纸色谱法纸色谱法l薄层色谱法薄层色谱法五、放射化学分离方法（1 1）柱色谱法）柱色谱法吸附色谱法吸附色谱法l原理：利用溶液（流动相）在通过装有吸附原理：利用溶液（流动相）在通过装有吸附剂（固定相）的柱子时，各组分由于吸附能剂（固定相）的柱子时，各组分由于吸附能力的不同，在吸附剂上滞留程度不同而实现

21、力的不同，在吸附剂上滞留程度不同而实现相互分离的相互分离的l操作操作l吸附剂的选择和预处理；吸附剂一般选择硅胶、吸附剂的选择和预处理；吸附剂一般选择硅胶、氧化铝、分子筛等氧化铝、分子筛等l装柱装柱l淋洗分离淋洗分离五、放射化学分离方法（1 1）柱色谱法）柱色谱法离子交换法离子交换法l原理：利用某些固体物质中的可交换离子与原理：利用某些固体物质中的可交换离子与溶液中的不同离子之间发生交换能力的不同溶液中的不同离子之间发生交换能力的不同来实现相互分离的。来实现相互分离的。l操作操作l离子交换剂的选择和预处理；离子交换剂的选择和预处理；l装柱装柱l淋洗分离淋洗分离五、放射化学分离方法（1 1）柱色谱

22、法）柱色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法l原理：利用交联聚合而形成的表面惰性的多孔物质原理：利用交联聚合而形成的表面惰性的多孔物质凝胶，经泡胀后具有一定孔径的三维网状结构，其凝胶，经泡胀后具有一定孔径的三维网状结构，其网孔可使一定大小的分子渗透入内，较大的分子不网孔可使一定大小的分子渗透入内，较大的分子不能进入网孔，不受阻滞地通过色谱柱，从而达到分能进入网孔，不受阻滞地通过色谱柱，从而达到分离不同大小分子的目的。离不同大小分子的目的。l应用应用l常用的凝胶有葡聚糖凝胶（常用的凝胶有葡聚糖凝胶（SephadexSephadex），聚丙烯），聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖。酰胺凝胶，琼脂糖。l常用于标记蛋白质，单

23、抗，多肽及核酸等物质的常用于标记蛋白质，单抗，多肽及核酸等物质的分离和纯化。分离和纯化。五、放射化学分离方法(1)(1)柱色谱法柱色谱法高效液相色谱法（高效液相色谱法（HPLCHPLC）用于放射性物质的分离、放射化学纯度用于放射性物质的分离、放射化学纯度的检测分析的检测分析五、放射化学分离方法（2 2）纸色谱法）纸色谱法 caRfcaRf五、放射化学分离方法（2 2）纸色谱法）纸色谱法 五、放射化学分离方法(1)(1)柱色谱法柱色谱法高效液相色谱法（高效液相色谱法（HPLCHPLC）用于放射性物质的分离、放射化学纯度用于放射性物质的分离、放射化学纯度的检测分析的检测分析五、放射化学分离方法(3

24、)(3)薄层色谱法薄层色谱法（thin layer chromatography,TLCthin layer chromatography,TLC）通常采用硅胶薄层，聚酰氨薄层通常采用硅胶薄层，聚酰氨薄层例如：对于注射液例如：对于注射液99m99mTc-MIBITc-MIBI，测定其放射化学，测定其放射化学纯度。纯度。采用聚酰氨采用聚酰氨/乙腈体系乙腈体系组分99m99mTc-MIBITc-MIBI99m99mTcOTcO4 4-99m99mTcOTcO2 2.XHXH2 2O O99m99mTc-Tc-水溶性杂质水溶性杂质Rf0.8-1.00.3-0.50.00.0-0.299m99mTc-

25、MIBI(R.C.P)=ATc-MIBI(R.C.P)=A0.8-1.00.8-1.0/A/A总总*100%100%五、放射化学分离方法3.3.电泳法（电泳法（electrophoresiselectrophoresis）利用不同离子或带电质点在外加电场作用下，在利用不同离子或带电质点在外加电场作用下，在浸透了电解质的纸上迁移方向和速度的不同来浸透了电解质的纸上迁移方向和速度的不同来达到分离目的的。达到分离目的的。五、放射化学分离方法4.4.蒸馏法蒸馏法是根据某些元素或化合物挥发性、沸点和升华是根据某些元素或化合物挥发性、沸点和升华点的不同来进行分离的一种方法。点的不同来进行分离的一种方法。例如：碲靶分离例如：碲靶分离131131I,I,利用利用I I2 2的易挥发性，用的易挥发性，用NaOHNaOH吸收吸收I I2 2蒸汽，得到蒸汽，得到NaINaI溶液。溶液。