检验核医学系列课件--标记化合物与放射性药物.ppt
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1、放射性标记化合物放射性标记化合物(radionuclide labeled compound)重庆医科大学重庆医科大学 彭志平彭志平1、定义:、定义:分子中含放射性核素原子的化合物分子中含放射性核素原子的化合物2、分类:、分类:放射性试剂放射性试剂放射性药物放射性药物(诊断用放射性药物和治疗用放射性药物)诊断用放射性药物和治疗用放射性药物)(1)放射性试剂)放射性试剂(radioactive agent)(2)放射性药物)放射性药物(radiopharmaceuticals)定义:定义:凡引入体内用作诊断和治疗的放射性核素及其标记化合物。凡引入体内用作诊断和治疗的放射性核素及其标记化合物。诊断
2、用放射性药物诊断用放射性药物 (Diagnostic Pharmaceutical)用于获得体内靶器官或病变组织的影像或功能参数,进行疾病用于获得体内靶器官或病变组织的影像或功能参数,进行疾病诊断的一类体内放射性药物。也称为诊断的一类体内放射性药物。也称为显像剂显像剂(imaging agent)或或示踪剂示踪剂(tracer)。诊断用放射性药物多采用发射诊断用放射性药物多采用发射光子的核素及其标记物。光子的核素及其标记物。诊断用药诊断用药 显像剂显像剂(示踪剂示踪剂)要求:要求:射线,能量射线,能量100-300Kev T1/2:10小时左右小时左右 组成:组成:放射性核素与被标记物放射性核
3、素与被标记物 例例:99mTc MDP 放射性核素放射性核素 非放射性载体非放射性载体 (示踪示踪)(导向导向)治疗用放射性药物治疗用放射性药物 (Therapeutic Pharmaceutical)能够高度选择性浓集在病变组织产生局部电离辐射生物效应,能够高度选择性浓集在病变组织产生局部电离辐射生物效应,从而抑制或破坏病变组织发挥治疗作用的一类体内放射性药物。从而抑制或破坏病变组织发挥治疗作用的一类体内放射性药物。治疗用放射性药物主要利用的是:治疗用放射性药物主要利用的是:放射性核素发出射线产生的生物效应的机制达到治疗目放射性核素发出射线产生的生物效应的机制达到治疗目的。的。要求:要求:-
4、射线射线 T1/2 较长较长 如如 32P(1711 keV,14天)天)131I(336 keV,8天)天)适宜的射线能量和在组织中的射程是选择性集中照射病变适宜的射线能量和在组织中的射程是选择性集中照射病变组织而避免正常组织受损并获得预期治疗效果的基本保组织而避免正常组织受损并获得预期治疗效果的基本保证。证。特点特点 放射性药物的辐射作用有一定的范围,即使不直接进入放射性药物的辐射作用有一定的范围,即使不直接进入病变细胞内,也可对邻近的病变细胞产生致死杀伤作用。病变细胞内,也可对邻近的病变细胞产生致死杀伤作用。由于放射性药物的选择性靶向作用,在体内可达到高的由于放射性药物的选择性靶向作用,
5、在体内可达到高的靶靶/非靶比值,明显减少对正常组织的损伤。非靶比值,明显减少对正常组织的损伤。放射性药物持续照射释放超分割的剂量,可以更有效地放射性药物持续照射释放超分割的剂量,可以更有效地杀伤肿瘤和减少正常组织的损伤。杀伤肿瘤和减少正常组织的损伤。核医学核医学核医学核医学诊断诊断诊断诊断治疗治疗治疗治疗体外诊断体外诊断体外诊断体外诊断体内诊断体内诊断体内诊断体内诊断体外治疗体外治疗体外治疗体外治疗体内治疗体内治疗体内治疗体内治疗 刀刀刀刀敷贴法:敷贴法:敷贴法:敷贴法:9090Sr,Sr,表皮毛细血管瘤表皮毛细血管瘤表皮毛细血管瘤表皮毛细血管瘤 6060CoCo针:针:针:针:治疗治疗治疗治
6、疗食道癌食道癌食道癌食道癌 NaNa131131I,I,,治疗治疗治疗治疗甲状腺癌甲状腺癌甲状腺癌甲状腺癌3232P-NaP-Na3 3POPO4 4,白血病、淋巴瘤白血病、淋巴瘤白血病、淋巴瘤白血病、淋巴瘤 BNCT,BNCT,1010B(n,B(n,)7 7Li,Li,脑神经胶质瘤脑神经胶质瘤脑神经胶质瘤脑神经胶质瘤 放射免疫分析放射免疫分析放射免疫分析放射免疫分析 放射性自显影放射性自显影放射性自显影放射性自显影 功能测定功能测定功能测定功能测定 egeg.Na.Na131131I,I,测定甲状腺功能测定甲状腺功能测定甲状腺功能测定甲状腺功能功能显像功能显像功能显像功能显像 热区:热区:
7、热区:热区:111111In-McAb,In-McAb,直肠癌直肠癌直肠癌直肠癌 冷区:冷区:冷区:冷区:1111C-C-棕榈棕榈棕榈棕榈酸,心肌显像酸,心肌显像酸,心肌显像酸,心肌显像 照相,照相,照相,照相,SPECT,PETSPECT,PET免疫放射分析免疫放射分析免疫放射分析免疫放射分析 受体的放射配基结合分析受体的放射配基结合分析受体的放射配基结合分析受体的放射配基结合分析 3、应用:、应用:显像药物:显像药物:201TlCl心肌显像剂心肌显像剂异氰类:异氰类:MIBI,TBI-99mTcTc N类,类,NOET焦磷酸类:焦磷酸类:Tc-P53硝基咪唑类硝基咪唑类脑显像剂脑显像剂18
8、F-FDGHMPAO123I-多巴胺受体多巴胺受体11C-螺旋哌啶酮螺旋哌啶酮肿瘤显像剂肿瘤显像剂99mTc/111In/186Re-McAb123I/99mTc-受体受体,Octra 肽肽显像剂显像剂治疗药物治疗药物一、医用放射性核素的来源一、医用放射性核素的来源临床应用的放射性核素可通过加速器生产、反应堆生产、从裂临床应用的放射性核素可通过加速器生产、反应堆生产、从裂变产物中提取和放射性核素发生器(变产物中提取和放射性核素发生器(generator)淋洗获得。淋洗获得。1、加速器生产:、加速器生产:11C13N15O18F67a201Tl18O(p,n)18F贫中子核素,无载体,价格高贫中
9、子核素,无载体,价格高 RDS Eclipse 回旋加速器回旋加速器 医用回旋加速器(医用回旋加速器(cyclotron)和其它各种正电子显像仪器的)和其它各种正电子显像仪器的问世及推广应用,问世及推广应用,11C、13N、15O和和18F等短半衰期放射性核素等短半衰期放射性核素的应用也逐年增多,在研究人体生理、生化、代谢、受体等的应用也逐年增多,在研究人体生理、生化、代谢、受体等方面显示出独特优势方面显示出独特优势。常用的正电子放射性核素的制备常用的正电子放射性核素的制备2、反应堆生产:、反应堆生产:99Mo125I131I32P14C98Mo(n,)99Mo富中子核素,有载体,价格低富中子
10、核素,有载体,价格低3H89Sr133Xe186Re153Sm3、裂变产物提取、裂变产物提取99Mo131I 133Xe4、放射性核素发生器:、放射性核素发生器:99Mo-99mTc发生器发生器188W-188Re发生器发生器 82Sr-82Rb发生器发生器68Ge-68Ga发生器发生器81Rb-81mKr发生器发生器放射性核素发生器放射性核素发生器(radionuclide generator)从放射性核素母子体系中周期性地分离出放射性子体的装置。又称从放射性核素母子体系中周期性地分离出放射性子体的装置。又称“母牛母牛”。99Mo-99mTc发生器发生器:99Mo(T1/2=2.7d)99m
11、Tc(T1/2=6h)99Tc裂变型发生器:裂变型发生器:Al2O3凝胶型发生器:凝胶型发生器:ZrMoO399Mo-99mTc 发生器发生器洗脱液的质量控制洗脱液的质量控制1.99Mo含量测定含量测定99Mo可增加对病人的辐射吸收剂量、影响显像质量,其可增加对病人的辐射吸收剂量、影响显像质量,其含量应低于含量应低于0.1%。2.Al含量测定含量测定Al可影响放射性药物的标记和体内分布,如可使某些放可影响放射性药物的标记和体内分布,如可使某些放射性药物在肝脾中浓聚,射性药物在肝脾中浓聚,Al含量应低于含量应低于10 g/ml。3.载体含量载体含量载体载体99Tc可由可由99Mo和和99mTc衰
12、变产生,其含量随淋洗时间间衰变产生,其含量随淋洗时间间隔和洗脱液放置时间增长而增高。隔和洗脱液放置时间增长而增高。4.放化纯度放化纯度1.用快速纸层析法测定,应用快速纸层析法测定,应98%。99mTc核性能优良,为纯核性能优良,为纯光子发射体,能量光子发射体,能量140keV,T1/2为为6.02 h、方便易得、几乎可用于人体各重要脏器的形态、方便易得、几乎可用于人体各重要脏器的形态和功能显像。和功能显像。含带有络合基团的药物、还原剂含带有络合基团的药物、还原剂SnCl2、保证保证pH值的缓冲物质、值的缓冲物质、辅剂的冻干品。辅剂的冻干品。99Mo-99mTc 发生器配套药盒发生器配套药盒二、
13、被标记化合物的合成二、被标记化合物的合成 被标记物是指由有机或无机化学合成和经药物检测符合人体用药被标记物是指由有机或无机化学合成和经药物检测符合人体用药要求的要求的“冻干品冻干品”和和/或药盒,且经各种化学和物理检测方法(熔点或药盒,且经各种化学和物理检测方法(熔点测定、元素分析、红外光谱、测定、元素分析、红外光谱、1H和和13C核磁共振谱、化学或场解吸质核磁共振谱、化学或场解吸质谱及谱及X线晶体衍射分析等)对其进行印证。线晶体衍射分析等)对其进行印证。(一)标记常用方法(一)标记常用方法 同位素交换法、同位素交换法、化学合成法、化学合成法、生物化学合成法生物化学合成法热原子反冲标记法。热原
14、子反冲标记法。利用不同化学状态下,同一元素的两种同位素之间的互相利用不同化学状态下,同一元素的两种同位素之间的互相交换而制得所需标记化合物的方法。交换而制得所需标记化合物的方法。只有在特定条件下(例:加热、加压或加催化剂等只有在特定条件下(例:加热、加压或加催化剂等pH值)值)获得的放射性核素标记化合物,才能在常温常压下稳定存获得的放射性核素标记化合物,才能在常温常压下稳定存在。在。特点:特点:同位素交换法制备标记化合物不需要前体,方法简便,同位素交换法制备标记化合物不需要前体,方法简便,易于操作,适宜于稀有、结构复杂的有机化合物的标记。易于操作,适宜于稀有、结构复杂的有机化合物的标记。但总体
15、来说,较难制得高比活度标记化合物,其稳定性但总体来说,较难制得高比活度标记化合物,其稳定性也较差。也较差。2.化学合成法化学合成法定义:通过各种化学反应,将放射性核素引入到待标记化定义:通过各种化学反应,将放射性核素引入到待标记化合物特定位置上的标记方法。合物特定位置上的标记方法。是制备标记化合物的主要方法。是制备标记化合物的主要方法。原则上凡能用化学合成法制备的各种化合物也可用相同的原则上凡能用化学合成法制备的各种化合物也可用相同的方法制备标记化合物,二者原理相近,但也有差别。方法制备标记化合物,二者原理相近,但也有差别。不同之处在于:不同之处在于:合成的路线可能不同。合成的路线可能不同。合
16、成所需要的前体常需自行合成。合成所需要的前体常需自行合成。需要考虑放射性核素标记的位置。需要考虑放射性核素标记的位置。为了提高放射性核素利用率,常在合成的最后一、二为了提高放射性核素利用率,常在合成的最后一、二步引入放射性核素。步引入放射性核素。特点:特点:化学合成法能制备高比活度的标记化合物,标记化学合成法能制备高比活度的标记化合物,标记位置明确,稳定性佳,产品易于纯化。位置明确,稳定性佳,产品易于纯化。3.生物合成法生物合成法利用生物的生理代谢或离体酶的生物活性将简单的放射性利用生物的生理代谢或离体酶的生物活性将简单的放射性物质在活体内或试管中转化成为具有生物活性的放射性核物质在活体内或试
17、管中转化成为具有生物活性的放射性核素标记化合物。素标记化合物。生物合成法包括全生物合成法和酶促合成法两类。前者是生物合成法包括全生物合成法和酶促合成法两类。前者是利用生物整体或某一器官的生理活动在活体内进行的合成,利用生物整体或某一器官的生理活动在活体内进行的合成,后者则利用生物组织中某一种或几种酶在试管中参加生化后者则利用生物组织中某一种或几种酶在试管中参加生化反应来制备标记化合物。反应来制备标记化合物。特点:特点:生物合成法生物合成法 可以制备一般的化学合成法难于合成的生物活性物质,可以制备一般的化学合成法难于合成的生物活性物质,例如特定的旋光异构体等。例如特定的旋光异构体等。以以 14C
18、CO2 作为唯一的碳源在密闭的有光照的容器里培养植物作为唯一的碳源在密闭的有光照的容器里培养植物(藻类等)合成碳水化合物和蛋白质(可得到有活性的(藻类等)合成碳水化合物和蛋白质(可得到有活性的L型氨基酸型氨基酸光学异构体)光学异构体)不能定位标记,比活度低。不能定位标记,比活度低。利利用用核核反反应应产产生生放放射射性性核核素素的的高高动动能能作作用用与与有有机机化化合合物物分子发生反应,生成放射性核素的标记化合物分子发生反应,生成放射性核素的标记化合物 例例如如:3He(n,p)3H;14N(n,p)14C等等反反应应中中生生成成的的放放射射性性核核素取代有机化合物分子中相应的稳定性原子。素
19、取代有机化合物分子中相应的稳定性原子。4、热原子反冲标记法、热原子反冲标记法1.放射化学纯度放射化学纯度(radiochemical purity)是指以一定化学形式存在的放射性核素标记化合物的放是指以一定化学形式存在的放射性核素标记化合物的放射性活度占样品的总放射性活度的百分比。射性活度占样品的总放射性活度的百分比。2.放射核素纯度放射核素纯度(radionuclide purity)是指以某一放射性核素活度占标记化合物体系中的是指以某一放射性核素活度占标记化合物体系中的总放射性活度的百分比。总放射性活度的百分比。3.放射性浓度(放射性浓度(radioactive concentration
20、)是指单位体积的溶液中含有的放射性活度,以是指单位体积的溶液中含有的放射性活度,以Bq/L或或Bq/ml表示。表示。4.同位素标记与非同位素标记同位素标记与非同位素标记同位素标记(同位素标记(isotopic labeling)利用与分子中原有原子相同元素的放射性同位素所进行的利用与分子中原有原子相同元素的放射性同位素所进行的标记。同位素标记所产生的放射性标记化合物可保持原有化合标记。同位素标记所产生的放射性标记化合物可保持原有化合物的性质。物的性质。非同位素标记非同位素标记(non-isotopic labeling)向分子中引入的放射性核素不是物质分子中固有核素的同向分子中引入的放射性核素
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