Radionuclide

V současné době obsahuje standardní 18sloupcová periodická soustava prvků 118 prvků. Nuklidy prvků, které jsou schopné samovolné radioaktivní přeměny jader, nazýváme radionuklidy. Během této radioaktivní přeměny se uvolňuje radioaktivní záření. Radionuklidů je mnohem více než stabilních nuklidů, v současnosti je jich známo okolo 2000. Každý prvek bývá zastoupen více radioizotopy. Některé radionuklidy, zvláště s vysokým jaderným číslem, se po rozpadu mohou dále přeměňovat (rozpadové řady) a tím zvyšovat radiační zátěž organismu. Každý radionuklid má svůj charakteristický poločas rozpadu, druh přeměny a aktivitu.

Radionuklidy jsou v medicíně používány pro značení nejrůznějších látek, sledování jejich množství a metabolismu.


 * kvantitativní metody sledují množství záření ze vzorku,
 * kvalitativní metody slouží k určení rozložení radionuklidu (v orgánech, buňkách).

Shrnutí jednotlivých radionuklidů využívaných v nukleární medicíně a jejich charakteristických vlastností je uvedeno v tabulce:

Využití radionuklidů
Laboratorní metody založené na detekci záření (např. RIA) ustupují novým metodám (ELISA), které nevyužívají ionizující záření, neboť práce s radionuklidy vyžaduje nákladné zabezpečení a znamená vyšší riziko. Dříve ale byly jedinou cestou, jak sledovat buněčné děje (syntéza DNA, metabolické dráhy, …).

Naprosto klíčovou roli hrají radioizotopy v nukleární medicíně, kde se používají k výrobě radiofarmak. Rozlišujeme radionuklidy pro diagnostické a pro terapeutické využití. Jejich rozložení je pak sledováno speciálními přístroji (např. PET, Gamakamera, …).

99mTechnecium
99mTechnecium (zkráceně 99mTc) je dnes nejčastěji používaným radioizotopem při scintilačních vyšetřeních v nukleární medicíně. Písmeno m značí metastabilní stav jádra, které je na vyšší energetické hladině a při deexcitaci emituje γ fotony.

Oproti jiným radionuklidům má mnoho výhod. Snadno se získává rozpadem uměle připravovaného 99molybdenu, který je nejčastěji umístěn v radionuklidovém generátoru. Energie jeho fotonů je 140 keV a poločas rozpadu asi 6 hodin, znamená tedy malou radiační zátěž pro organismus. Zároveň je jeho energie dostatečná k dobré detekci záření. Krátký poločas umožňuje podání radiofarmaka o vyšší aktivitě, čímž získáme lepší výsledky vyšetření (víc signálů).

99mTc se získává z generátorů ve formě pertechnátu (technecistanu) TcO4-. Ten lze přímo využít při vyšetření štítné žlázy. Redukcí pertechnátu chloridem cínatým vzniká látka, která se velmi ochotně zapojuje do dalších chemických reakcí, čehož se využívá k připojení na nosič (označení látky).

67Galium
67Ga se ve formě 67Ga-citrátu podává při vyšetření nádorů a zánětů. Specificky se vychytává v hepatocelulárním ca., lymfomech, maligním melanomu a v měkkotkáňových sarkomech. Rovněž se používá k vyhledávání zánětlivých ložisek. Může se ale také fyziologicky hromadit v aktivní tkáni thymu a štítné žlázy.

Jodové radionuklidy
Nevázaný 131I je nejdéle používaným radionuklidem. Je to smíšený β a γ zářič. β složka radiačně zatěžuje tkáně a není scintigraficky detekovatelná, proto není 131I doporučován k diagnostickým vyšetřením. Hojně je využíván při terapii diferencovaných karcinomů štítné žlázy (ne medulárních!). Dávky s menší aktivitou se podávají při hyperaktivní strumě. γ složka záření je vhodná pro sledování průběhu terapie (post-terapeutická scintigrafie), případně pro diagnostické účely pro vyhledávání metastáz. Při diagnostice karcinomů štitné žlázy podáváme menší dávku, než při terapii.

V případě jaderných havárií je potřeba obyvatelstvu podat neradiokativní jód, kterým se štítná žláza vysytí. Jinak by došlo k záchytu radoaktivního jódu a ten by při rozpadu mohl vést ke vzniku malignit a těžkému poškození žlázy.

Nevázané 123I a 125I lze využít k ryze diagnostickým záměrům, vychytávají se obdobně jako 131I. Ve vázané podobě se používají jako ostatní radionuklidy např. při značení monoklonálních protilátek (125I-MoAb).

18Fluor
18F je pozitronový zářič. Ve formě 18F-FDG (fluordeoxyglukózy) je nejpoužívanějším radiofarmakem při PET vyšetřeních, kdy se zobrazuje metabolismus glukozy ve vyšetřované oblasti. Jeho nevýhodou jsou krátký poločas rozpadu, dodání fluoru musí proto být velmi rychlé, (urychlovače musí být blízko), vysoká energie anihilačního záření (2x 511 keV) a vysoké nároky na ochranu před zářením.

201Thallium
201Tl je umělý radionuklid, který se s T1/2=72h přeměňuje na izotop rtuti 201Hg. 201Tl se využívá při perfuzní scintigrafii myokardu. Jednou z nevýhod 201Tl je jeho dlouhý poločas rozpadu, čímž vzniká větší zátěž na tělo. I proto ho dnes nahrazuje izotop Technecia 99mTc, který má podobné využití, avšak díky svému T1/2=6h zatěžuje tělo méně.

111Indium
111In se využívá při imunoscintigrafii k diagnostice nádorových onemocnění.

81mKr - Krypton
Využíváme při scintigrafii plicní ventilace.

Ostatní radionuklidy
Mezi další používané radionuklidy patří:


 * 11C, 13C – krátký poločas rozpadu, využívány při scintigrafii plicní ventilace a při dechovém testu se značenou močovinou;
 * 45Ca – vyšetření metabolismu kostí;
 * 32P – sledování metabolických dějů v buňkách (např. syntéza DNA).

Terapeutické radionuklidy
Jako terapeutické radionuklidy využíváme takové, které mají vysokou aktivity a krátký dosah záření. Radionuklidy, které se specificky vychytávají ve tkáních a prodělávají β přeměnu, jsou využívány v terapii některých nádorových onemocnění. Otevřené α zářiče se zatím terapeuticky neuplatňují. V současné době ale probíhají výzkumy, které by tuto skutečnost mohly změnit. α zářiče mají velmi malý dosah, při specifické aplikaci by ničily pouze nádorové tkáně. Ale jejich záření je natolik „tvrdé“ (vysoký LET → poškození tkání), že bychom pacientovi spíše přitížili.

131I - Jód
Využívá se k léčbě hyperfunkce štítné žlázy (už více než 50 let) a k léčbě diferencovaných karcinomů štítné žlázy.

90Y - Yttrium
Podává se ve formě koloidu a využívá se k radionuklidové synovektomii.

89Sr - Stroncium
Využívá se k léčbě bolestivých kostních metastáz, váže se do lemu osteoblastické aktivity v okolí metastáz a k paliativní léčba kostních malignit.

Výroba radionuklidů
V dnešní době se pro potřeby nukleární medicíny používají pouze uměle připravené radionuklidy, které dosahují vysoké čistoty. Získávají se z:


 * cyklotronů,
 * radionuklidových generátorů,
 * jaderných reaktorů.

Výroba v cyklotronu
Kladně nabité částice (deuterony, protony, heliová jádra) jsou urychlena a naráží do terče, vyrobeného z „mateřských“ prvků. Jadernými interakcemi se zabudovávají do struktury cílových atomů a mění jejich jaderná a protonová čísla → změna prvků. Po ozařování se z terče chemickými reakcemi uvolní radionuklid, zbylý „mateřský“ prvek nereaguje a neuvolní se.


 * Radionuklidy vyráběné v cyklotronech


 * 111In,
 * 123I,
 * 201Tl,
 * lze vyrábět i jiné radionuklidy (např. 67Ga), pro jejich získávání jsou ale vhodnější generátory (viz níže).

Jaderné reaktory
Z jaderných reaktorů štěpících nejčastěji 235U lze získávat jednak radioizotopy izolací ze štěpných produktů, jednak lze využít vzniklých neutronů.

Neutrony, vzniklé štěpením uranu, jsou příliš rychlé, mají vysokou energii a při jejich interakci s jádrem by došlo k jeho rozštěpení. Proto je nutné neutrony zpomalit (moderovat). Pomalé, tzv tepelné, neutrony se pak snadno spojují s jádrem, často za vyzáření fotonu γ.

Ze štěpných produktů se získávají podobné radionuklidy jako z neutronových interakcí. Při čištění se využívá různých chemických metod (destilace, chromatografie, precipitace). Lze ovšem získávat jen radionuklidy s delším poločasem rozpadu.


 * Radionuklidy získávané z reaktorů nebo ozařováním neutrony


 * 99Mo,
 * 59Fe.

Radionuklidové generátory
Jsou, díky své ceně, velikosti, jednoduchosti a snadnému použití, nejvyužívanějším zdrojem radionuklidů.


 * 1) Generátor 99Mo → 99mTc
 * 2) Generátor 81Rb → 81mKr
 * 3) Generátor 68Ge → 68Ga
 * 4) Generátor 90Sr → 90Y

Generátor 99Mo -> 99mTc
99Mo (T ½ 66 h.) → 99mTc (T ½ 6 h.) → 99Tc (2.1x105 let) Základem je olovem stíněná kolona obsahující oxid hlinitý s adsorbovaným 99Mo (T ½ 66 hodin). 99Mo se přeměňuje beta- rozpadem na 99mTc, které je velmi slabě vázáno na oxid hlinitý a je vymýváno elucí sterilním fyziologickým roztokem do sterilní olovem stíněné vakuované lahvičky. Generátor je použitelný dva týdny.

Generátor 81Rb -> 81mKr
81Rb (T ½ 4.6 h.) → 81mKr (T ½ 13 s., 191 keV) Generátor je umístěn v olověném krytu přímo u pacienta a plynný 81mKr je vymýván proudem vzduchu. Rozložení radioaktivity v plicích po inhalaci se zobrazuje gamakamerou.

Generátor 68Ge -> 68Ga
68Ge (T ½ 287 dní) → 68Ga (T ½ 68 minut) 68Ga – pozitronový zářič pro PET, slouží k zobrazení neuroendokrinních nádorů.

Generátor 90Sr -> 90Y
90Sr (T ½ 28 let) → 90Y (T ½ 64.2 hodin) 90Y – používá se k radiační synovektomii.

Související články

 * Radiofarmaka
 * PET
 * Scintigrafie
 * Radionuklidový generátor

Zdroj