Йод-125 - Iodine-125

Йод-125 ( ¹²⁵ I) , представляет собой радиоизотоп из йода , который имеет применение в биологических анализах , ядерной медицины изображений , так и в лучевой терапии как брахитерапии для лечения ряда условий, в том числе рака простаты , увеальной меланомы и опухолей головного мозга . Это второй по продолжительности жизни радиоизотоп йода после йода-129 .

Его период полураспада составляет 59,49 суток, и он распадается за счет захвата электрона до возбужденного состояния теллура-125 . Это состояние не является метастабильным ^125m Te, а скорее является состоянием с более низкой энергией, которое немедленно распадается в результате гамма-распада с максимальной энергией 35 кэВ . Некоторая часть избыточной энергии возбужденного ¹²⁵ Te может быть преобразована внутри эжектированных электронов (также при 35 кэВ) или в рентгеновские лучи (от тормозного излучения электронов ), а также всего 21 оже-электрон , которые образуются при низких энергиях. от 50 до 500 электрон-вольт. В конце концов, в качестве конечного продукта распада образуется стабильное основное состояние ¹²⁵ Te.

В медицинских приложениях внутреннее преобразование и электроны Оже вызывают небольшие повреждения вне клетки, содержащей атом изотопа. Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают достаточно низкой энергией, чтобы избирательно доставлять более высокую дозу излучения к близлежащим тканям в «постоянной» брахитерапии, когда изотопные капсулы остаются на месте ( ¹²⁵ I конкурирует с палладием-103 в таких применениях).

Из-за относительно длительного периода полураспада и излучения фотонов с низкой энергией, которые могут быть обнаружены кристаллическими детекторами гамма-счетчика , ¹²⁵ I является предпочтительным изотопом для мечения антител в радиоиммуноанализе и других процедурах подсчета гамма-излучения с участием белков вне организма. Те же свойства изотопа делают его полезным для брахитерапии и для определенных процедур сканирования ядерной медицины, в которых он присоединен к белкам ( альбумину или фибриногену ) и где период полураспада, превышающий тот, который предоставляется ¹²³ I, требуется для диагностики. или лабораторные тесты продолжительностью несколько дней.

Йод-125 может быть использован в сканировании / визуализации в щитовидной железе , но йод-123 является предпочтительным для этой цели, из - за лучшее проникновение излучения и более короткий период полураспад (13 часов). ¹²⁵ I используется для определения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) при диагностике или наблюдении за пациентами с заболеванием почек . Йод-125 используется терапевтический в брахитерапии лечении опухолей . Для радиотерапевтической абляции тканей, которые поглощают йод (например, щитовидная железа) или которые поглощают йодсодержащие радиофармпрепараты , предпочтительным изотопом является бета-излучатель йода-131 .

¹²⁵ I образуется при распаде электронного захвата ¹²⁵ Xe , который является искусственным изотопом ксенона , который сам создается нейтронным захватом стабильного ¹²⁴ Xe , который в естественных условиях встречается в количестве около 0,1%. Из-за искусственного способа производства ¹²⁵ I и его короткого периода полураспада его естественное изобилие на Земле фактически равно нулю.

Производство

¹²⁵ I - это радионуклид, произведенный в реакторе, и он доступен в больших количествах. Его производство следует за двумя реакциями:

¹²⁴ Xe (n, γ) → ^125m Xe (57 с) → ¹²⁵ I (59,4 д)
¹²⁴ Xe (n, γ) → ^125g Xe (19,9 ч) → ¹²⁵ I (59,4 д)

Мишень для облучения представляет собой природный газообразный ксенон, содержащий 0,0965 атом.% ( Мольная доля ) первичного нуклида ¹²⁴ Xe, который является целевым изотопом для получения ¹²⁵ I путем захвата нейтронов . Его загружают в капсулы для облучения из циркониевого сплава циркалой-2 (коррозионно-стойкий сплав, прозрачный для нейтронов ) до давления около 100 бар (около 100 атм ). При облучении медленными нейтронами в ядерном реакторе образуется несколько радиоизотопов ксенона . Однако только распад ¹²⁵ Xe приводит к образованию радиоактивного йода: ¹²⁵ I. Другие радиоизотопы ксенона распадаются либо на стабильный ксенон , либо на различные изотопы цезия , некоторые из которых радиоактивны (долгоживущие ¹³⁵ Cs и ¹³⁷ Cs ).

Недостатком является длительное время облучения . Сам йод-125 имеет поперечное сечение захвата нейтронов 900 барн , и, следовательно, во время длительного облучения часть образовавшегося ¹²⁵ I будет преобразована в ¹²⁶ I, бета-эмиттер и позитронный эмиттер с периодом полураспада 13,1 дня. , что бесполезно с медицинской точки зрения. На практике наиболее полезное время облучения в реакторе составляет несколько дней. После этого облучаемому газу дают возможность распасться в течение трех или четырех дней, чтобы устранить короткоживущие нежелательные радиоизотопы и позволить вновь созданному ксенону-125 (период полураспада 17 часов) распасться до йода-125.

Чтобы изолировать радиоактивный йод, облученную капсулу сначала охлаждают до низкой температуры (для сбора свободного газообразного йода на внутренней стенке капсулы), а оставшийся газообразный Хе удаляют контролируемым образом и восстанавливают для дальнейшего использования. Затем внутренние стенки капсулы ополаскиваются разбавленным раствором NaOH для сбора йода в виде растворимого йодида (I ^- ) и гипойодита (IO ^- ) в соответствии со стандартной реакцией диспропорционирования галогенов в щелочных растворах. Любой присутствующий атом цезия немедленно окисляется и переходит в воду как Cs ⁺ . Чтобы удалить любые долгоживущие ¹³⁵ Cs и ¹³⁷ Cs, которые могут присутствовать в небольших количествах, раствор пропускают через катионообменную колонку, которая обменивает Cs ⁺ на другой нерадиоактивный катион. Радиоактивный йод (в виде аниона I ^- или IO ^- ) остается в растворе в виде йодида / гипойодита.

Доступность и чистота

Йод-125 является коммерчески доступным в разбавленной NaOH растворе в виде ¹²⁵ I-йодид (или гипогалит натрия гипоиодит , NaIO). Радиоактивная концентрация составляет от 4 до 11 ГБк / мл, а удельная радиоактивность составляет> 75 ГБк / мкмоль (7,5 × 10 ¹⁶  Бк / моль). Химическая и радиохимическая чистота высокая. Радионуклидная чистота также высока; около ¹²⁶ I (t _1/2 = 13,1 сут) неизбежно из-за захвата нейтронов, упомянутого выше. ¹²⁶ я терпима содержание (которое устанавливается с помощью нежелательного изотопа мешающего с расчетами дозы в брахитерапии ) лежит приблизительно в 0,2 ат% (атома фракции) от общего йода (остальное ¹²⁵ I).

Продюсеры

По состоянию на октябрь 2019 года было два производителя йода-125: ядерный реактор McMaster в Гамильтоне , Онтарио , Канада; и исследовательский реактор в Узбекистане. Реактор Макмастер в настоящее время является крупнейшим производителем йода-125, производя примерно 60% мировых поставок в 2018 году; а остальные мировые поставки производятся на реакторе в Узбекистане. Ежегодно реактор Макмастера производит достаточно йода-125 для лечения примерно 70 000 пациентов.

В ноябре 2019 года исследовательский реактор в Узбекистане временно остановился для облегчения ремонта. Временное отключение поставило под угрозу глобальные поставки радиоизотопа, поскольку реактор Макмастер оставался единственным производителем йода-125 в течение этого периода.

До 2018 года реактор National Research Universal (NRU) в лаборатории Чок-Ривер в Дип-Ривер , Онтарио, был одним из трех реакторов, производящих йод-125. Однако 31 марта 2018 года реактор НИУ был окончательно остановлен перед запланированным выводом из эксплуатации в 2028 году в результате государственного распоряжения. Российский ядерный реактор, оборудованный для производства йода-125, не работал по состоянию на декабрь 2019 года.

Свойства распада

Подробный механизм распада с образованием стабильного дочернего нуклида теллура-125 представляет собой многоступенчатый процесс, который начинается с захвата электронов . За этим следует каскад электронной релаксации по мере того, как остовная электронная дырка движется к валентным орбиталям . Каскад включает множество оже-переходов , каждый из которых вызывает усиление ионизации атома . В результате захвата электрона образуется ядро ​​теллура-125 в возбужденном состоянии с периодом полураспада 1,6 нс, которое подвергается гамма-распаду, испуская гамма- фотон или электрон внутренней конверсии с энергией 35,5 кэВ. Второй каскад релаксации электронов следует за гамма-распадом до того, как нуклид остановится. В течение всего процесса испускается в среднем 13,3 электрона (10,3 из которых являются оже-электронами ), большинство с энергией менее 400 эВ (79% выхода). В одном исследовании было обнаружено, что внутреннее преобразование и электроны Оже из радиоизотопа наносят незначительный ущерб клеткам, если только радионуклид напрямую химически не включен в клеточную ДНК , что не относится к современным радиофармацевтическим препаратам, которые используют ¹²⁵ I в качестве нуклида радиоактивной метки.

Как и в случае с другими радиоизотопами йода, случайное поглощение йода-125 в организме (в основном щитовидной железой) может быть заблокировано быстрым введением стабильного йода-127 в форме йодидной соли. Йодид калия (KI) обычно используется для этой цели.

Однако необоснованное самолечение и профилактическое введение стабильного KI не рекомендуется во избежание нарушения нормальной функции щитовидной железы . Такое лечение должно быть тщательно дозировано и требует соответствующего количества KI, назначенного врачом-специалистом.

Смотрите также

• Изотопы йода
• Йод-123
• Йод-129
• Йод-131
• Йод в биологии

Примечания и ссылки