Выбор радионуклидов для медико-биологических исследований

Из всего разнообразия радионуклидов (известно более 2000) в ядерной медицине используются или потенциально могут найти применение около 100. В табл. 1.1 представлен перечень некоторых PH, которые в той или иной степени применялись для диагностики [1].

Радионуклиды, используемые для проведения исследований in-vivo (внутривенное введение), должны обеспечивать минимальный уровень лучевой нагрузки на так называемые критические органы. Вторым обязательным условием является органотропность (специфическая избирательность) PH или РФП по отношению к исследуемым органам (костные ткани, сердце, почки, головной мозг, легкие и проч.).

Величина радиотоксичности РП в значительной степени зависит от их ядерно-физических характеристик: периода полураспада (Г½) и «жесткости» спектра излучения. Исходя из этого, основная тенденция в современной радионуклидной диагностике состоит прежде всего в снижении доли долгоживущих PH в общем объеме используемых РФП и в соответствующей их замене на короткоживущие радиоизотопы (КЖР). Кроме того, применяемые для синтеза диагностических РФП радионуклиды должны отвечать следующим требованиям [2]:

• • удобной для регистрации энергией у-излучения (70…200 кэВ);
• • небольшим периодом полураспада (десятки минут, часы), близким по продолжительности промежутку времени между введением пациенту РФП и выполнением измерений;
• • распадом, происходящим путем изомерного перехода (ИП) либо путем захвата орбитального электрона (ЭЗ) с испусканием монохроматического гамма-излучения;
• • отсутствием при распаде сопутствующих Р-, аи у-излучений;
• • преобладающим процессом при взаимодействии излучения с веществом исследуемых органов или тканей должен быть фотоэффект;
• • ценность получаемой информации должна соответствовать затратам на производство РФП и его экологическим последствиям.

Говоря о требованиях к химическим свойствам PH, следует отметить, что они должны обеспечивать высокий радиохимический выход при проведении мечения, а также возможность включения метки в заданное положение молекулы.

Из перечня PH, представленного в табл. 1.1, на сегодняшний день наиболее востребованными являются: технеций-99т, таллий-201 (либо таллий-199) и йод-123. Так, например, препараты на основе ^99тТс используются в 80%, а препараты '^0|Т1 — в 13% тестах от общего количества диагностических процедур. Объем их производства в мире измеряется десятками тысяч Кюри (Ки) и возрастает примерно в 2 раза через каждые 3−5 лет. В меньшей степени применяются диагностические методики с использованием ^5lCr, ⁶⁷Ga, ^8lmKr, ¹¹'in, ^|3|1 и т. д.

Кроме перечисленных КЖР в последние десятилетия бурно развиваются методы получения и использования в диагностике позитронных излучателей: ультракороткоживущих (УКЖ) «С, ^BN, ¹⁵0, ^IXF с периодами полураспада от 2,03 до 109,7 минут, а также с периодами 3 часа и более (⁴⁵Ti, ^6lCu, ⁶⁶Ga и др.), распадающихся преимущественно с испусканием рчастиц и образованием в результате их аннигиляции двух противоположно направленных у-квантов с энергией 511 кэВ. Указанные PH и их РФП используются для проведения позитрон-эмиссионной томографии (ПЭТ). С помощью ПЭТ возможно исследование молекулярных механизмов, таких как рецепторное связывание (либо периферическое, церебральное, внутриклеточное, на поверхности мембран), метаболизм (активность ферментов, улавливание и вымывание радиоактивности), транспорт через клеточные мембраны и связывание с некоторыми макромолекулами (ДНК, РНК, белки).

В отличие от диагностических РФП, эффективность которых определяется соотношением специфичность / фоновое облучение, успех опухолевой радиотерапии в основном зависит от концентрации PH в опухоли. Терапевтические РФП должны иметь высокую поглощаемость опухолью и обеспечивать быстрый почечный клиринг (выведение из ночек).

Радионуклиды, используемые в диагностических целях (кроме ПЭТ)

Таблица 1.1.

В табл. 1.2 приведены радионуклиды, которые используются или же могут быть использованы в перспективе для радиотерапии [1].

За последние годы особенно вырос спрос на такие PH, как ⁸⁹Sr, ^l53Sm, ^I03Pd, ¹⁸⁸Re и ⁹⁰Y. Например, более чем 10-летний опыт использования препаратов в США показал, что с их помощью достигается более эффективное уничтожение раковых клеток и в 2−10 раз дешевле, чем при традиционном курсе химиотерапии в сочетании с внешним гамма-облучением [3]. Кроме того, ⁸⁹Sr, ⁵³Sm, и ⁹⁰Y применяют для снятия болевого синдрома у больных с костными метастазами, что позволяет исключить использование для этих целей наркотиков.

Таблица 1.2.

Радионуклиды для терапии открытыми источниками

В качестве перспективного терапевтического средства следует рассматривать также и а-излучающие радионуклиды: астат-211, радий-223, висмут-213 и др. Альфа-частицы, доставленные в опухоль, создают очень высокий уровень облучения за счет большой начальной энергии и малой длины пробега, сравнимой с диаметром клеток. Высокая степень высвобождения этой энергии в зоне локализации ограничивает способность опухолевых клеток к восстановлению структуры их ДНК [4].