Йод-125 - Iodine-125

«I125» перенаправляется сюда. Для поезда см. InterCity 125.
Йод-125,125я
Общее
Символ125я
Именайод-125, I-125, радиоактивный йод
Протоны53
Нейтронов72
Данные о нуклидах
Природное изобилие0
Период полураспада59.49 дней[1] ± 0.13
Родительские изотопы125Xe
Продукты распада125Te
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада (МэВ )
захват электронов0.035 (35 кэВ )
Изотопы йода
Полная таблица нуклидов

Йод-125 (125I) является радиоизотоп из йод который используется в биологические анализы, ядерная медицина изображения и в радиационная терапия так как брахитерапия для лечения ряда состояний, в том числе рак простаты, увеальные меланомы, и опухоли головного мозга. Это второй по продолжительности жизни радиоизотоп йода после йод-129.

это период полураспада составляет 59,49 суток и затухает на захват электронов в возбужденное состояние теллур-125. Это состояние не является метастабильным 125мTe, а более низкое энергетическое состояние, которое немедленно распадается на гамма-распад с максимальной энергией 35 кэВ. Часть избыточной энергии возбужденного 125Те может быть внутренне преобразованный выброшенных электронов (также на 35 кэВ), или рентгеновские лучи (от электрона тормозное излучение ), а также всего 21 Оже-электроны, которые производятся при низких энергиях от 50 до 500 электрон-вольт.[2] В конце концов, стабильное основное состояние 125Те образуется как конечный продукт распада.

В медицинских приложениях внутреннее преобразование и электроны Оже вызывают небольшие повреждения за пределами ячейки, 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 (125Я соревнуюсь с палладий-103 в таких случаях).[3]

Из-за относительно длительного периода полураспада и излучения фотонов с низкой энергией, которые могут быть обнаружены гамма-счетчик кристаллические детекторы, 125I - предпочтительный изотоп для маркировка антитела в радиоиммуноанализ и другие процедуры подсчета гамма, включающие белки вне тела. Те же свойства изотопа делают его полезным для брахитерапии и для определенных процедур сканирования ядерной медицины, в которых он присоединяется к белкам (альбумин или фибриноген ), и где период полураспада длиннее, чем предусмотрено 123I требуется для диагностических или лабораторных анализов продолжительностью несколько дней.

Йод-125 можно использовать в сканирование / визуализация то щитовидная железа, но для этой цели предпочтительнее йод-123 из-за лучшего проникновение излучения и более короткий период полувыведения (13 часов). 125Я полезен для скорость клубочковой фильтрации (СКФ) при диагностике или мониторинге пациентов с заболевание почек. Йод-125 используется терапевтически в брахитерапия лечение опухоли. За лучевая терапия абляция тканей, которые поглощают йод (например, щитовидная железа), или которые поглощают йодсодержащие радиофармпрепарат, то бета-излучатель йод-131 является предпочтительным изотопом.

125Я произведен захват электронов распад 125Xe, который является искусственным изотопом ксенон, сам созданный захват нейтронов стабильного 124Xe, который встречается в природе с содержанием около 0,1%. Из-за искусственного маршрута производства 125Я и его короткий период полураспада, его природное изобилие на Земле фактически равен нулю.

Производство

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

124Xe (n, γ) → 125мXe (57 с) → 125Я (59,4 д)
124Xe (n, γ) → 125 гXe (19,9 ч) → 125Я (59,4 д)

Мишень облучения естественная ксенон газ содержащая 0,0965 ат.% (мольная доля ) из первичный нуклид 124Xe, который является целевым изотопом для создания 125Я по захват нейтронов. Его загружают в капсулы для облучения из циркониевого сплава. циркалой-2 (коррозионно-стойкий сплав, прозрачный для нейтроны ) до давления около 100 бар (около 100 банкомат ). При облучении медленные нейтроны в ядерный реактор, несколько радиоизотопы ксенона производятся. Однако только распад 125Xe приводит к радиоактивному йоду: 125I. Остальные радиоизотопы ксенона распадаются до стабильной ксенон, или различным изотопы цезия, некоторые из них радиоактивны (в т.ч. долгоживущие 135CS и 137CS ).

Длинная облучение времена невыгодны. Сам йод-125 имеет захват нейтронов поперечное сечение из 900 сараи, а следовательно, при длительном облучении часть 125Я сформирован будет преобразован в 126Я бета-излучатель и позитрон-излучатель с период полураспада 13,1 дней, что не является полезным 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.

Для выделения радиоактивного йода облучаемую 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 ополаскивают разбавленным раствором NaOH для сбора йода в виде растворимого йодид (Я−) и гипойодит (IO−), согласно стандарту непропорциональность реакция галогены в щелочных растворах. Любой цезий атом присутствует немедленно окисляет и переходит в воду как Cs+. Чтобы исключить любые долгоживущие 135CS и 137Cs, который может присутствовать в небольших количествах, раствор пропускают через катионообменный столбец, который меняет Cs+ для другого нерадиоактивного катиона. Радиоактивный йод (в виде аниона I− или IO−) остается в растворе как йодид / гипойодит.

Доступность и чистота

Йод-125 коммерчески доступен в разбавленном виде. NaOH решение как 125I-йодид (или гипогалит натрий гипойодит, NaIO). Радиоактивная концентрация составляет от 4 до 11 ГБк / мл, а удельная радиоактивность составляет> 75 ГБк / мкмоль (7,5 × 1016 Бк / моль). Химическая и радиохимическая чистота высокая. Радионуклидная чистота также высока; немного 126Это1/2 = 13,1 г) неизбежно из-за захват нейтронов отмечалось выше. В 126I допустимое содержание (которое определяется нежелательным изотопом, мешающим расчет дозы в брахитерапия ) составляет около 0,2 ат.% (атомная доля) от общего йода (остальное составляет 125Я).

Продюсеры

По состоянию на октябрь 2019 года производителей йода-125 было два: Ядерный реактор Макмастера в Гамильтон, Онтарио, Канада; и исследовательский реактор в Узбекистане.[4] Реактор Макмастер в настоящее время является крупнейшим производителем йода-125, производя примерно 60% мировых поставок в 2018 году;[5] а остальные мировые поставки производятся на реакторе в Узбекистане. Ежегодно реактор Макмастера производит достаточно йода-125 для лечения примерно 70 000 пациентов.[6]

В ноябре 2019 года исследовательский реактор в Узбекистане временно остановил свой исследовательский реактор для облегчения ремонта. В результате временное отключение поставило под угрозу глобальные поставки радиоизотопа, так как реактор Макмастер оставался единственным производителем йода-125 в этот период.[4][6]

До 2018 г. Национальный исследовательский универсальный (NRU) реактор на Лаборатории Чок-Ривер в Глубокая река, Онтарио, был одним из трех реакторов, производивших йод-125.[7] Однако 31 марта 2018 г. реактор НИУ был окончательно остановлен перед запланированным выводом из эксплуатации в 2028 г. в результате распоряжения правительства о прекращении эксплуатации.[8][9] Ядерный реактор в России также оборудован для йода-125, хотя реактор отключен по состоянию на декабрь 2019 года.[4]

Свойства распада

Подробный механизм распада с образованием стабильного дочернего нуклида теллура-125 представляет собой многоступенчатый процесс, который начинается с захват электронов. Далее следует каскад электронная релаксация когда основная электронная дырка движется к валентные орбитали. В каскаде задействованы многие Оже-переходы, каждый из которых заставляет атом становиться все более ионизированный. При захвате электрона образуется ядро ​​теллура-125 в возбужденном состоянии с периодом полураспада 1,6 нс, которое претерпевает гамма-распад излучающий гамму фотон или внутренняя конверсия электрон на 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 Оже-электроны ), большинство с энергиями менее 400 эВ (79% выхода).[10] В одном исследовании было обнаружено, что внутреннее преобразование и оже-электроны из радиоизотопа наносят незначительный ущерб клеткам, если только радионуклид напрямую химически не входит в состав клетки. ДНК, что не относится к нынешним радиофармацевтическим препаратам, которые используют 125Я как нуклид радиоактивной метки.[11]

Как и в случае с другими радиоизотопами йода, случайное попадание йода-125 в организм (в основном щитовидная железа железа) могут быть заблокированы быстрым введением стабильного йод-127 в виде йодистой соли.[12][13] Йодистый калий (KI) обычно используется для этой цели.[14]

Однако неоправданно лечился не рекомендуется профилактическое введение стабильного KI, чтобы не нарушить нормальный функция щитовидной железы. Такое лечение должно быть тщательно дозировано и требует соответствующего количества KI. предписанный специализированным врачом.

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ «Данные измерений периода полураспада радионуклидов». NIST. 6 сентября 2009 г.. Получено 3 ноября 2019.
  2. ^ Сравнение радиотоксичности изотопов радиоактивного йода[постоянная мертвая ссылка ] доступ 22.06.10
  3. ^ I-125 против Pd-103 для постоянной брахитерапии простаты по состоянию на 22 июня 2010 г.
  4. ^ а б c Фркетич, Джоанна (30 декабря 2019 г.). «Ожидается дефицит, поскольку McMaster становится единственным в мире поставщиком медицинских изотопов, используемых для лечения рака простаты». Торонто Стар. Корпорация Torstar. Получено 12 февраля 2020.
  5. ^ Университет Макмастера (2019). «Письменное представление для предбюджетных консультаций перед бюджетом на 2019 год» (PDF). Палата общин Канады. п. 5. Получено 11 июн 2019.
  6. ^ а б Хемсворт, Уэйд (6 декабря 2019 г.). «Макмастер помогает решить мировой дефицит изотопов для лечения рака». Ярче мир. Университет Макмастера.
  7. ^ "Производство медицинских изотопов @ McMaster - Nuclear". Получено 3 ноября 2019.
  8. ^ «Что-то позаимствованное, что-то новое». Nuclear Engineering International. Compelo. 21 мая 2019. Получено 15 июн 2019.
  9. ^ «Национальный исследовательский универсал». Канадские ядерные лаборатории. Получено 15 июн 2019.
  10. ^ Pomplun, E .; Booz, J .; Чарльтон, Д. Э. (1987). «Моделирование Монте-Карло каскадов Оже». Радиационные исследования. 111 (3): 533. Дои:10.2307/3576938. ISSN  0033-7587. JSTOR  3576938.
  11. ^ Нарра В.Р., Хауэлл Р.В., Харапанхалли Р.С., Састри К.С., Рао Д.В. (Декабрь 1992 г.). «Радиотоксичность некоторых соединений, меченных йодом-123, йодом-125 и йодом-131, в семенниках мышей: значение для разработки радиофармацевтических препаратов». J. Nucl. Med. 33 (12): 2196–201. PMID  1460515.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  12. ^ Harper, P.V .; Siemens, W.D .; Lathrop, K.A .; Бризель, H.E., и Харрисон, Р.В. (1961). «Йод-125». Proc. Японская конф. Радиоизотопы. 4-й. OSTI  4691987.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  13. ^ Университет штата Мичиган (октябрь 2013 г.). Руководство по радиационной безопасности, Здоровье и окружающая среда, см. I-125, стр. 81.
  14. ^ «Отчет NCRP 161 Управление людьми, загрязненными радионуклидами - Национальный совет по радиационной защите и измерениям (NCRP) - Bethesda, MD». ncrponline.org. Получено 3 ноября 2019.