Αναλυτικές µεθοδολογίες στη Ραδιοφαρµακευτική. Ραδιοϊσοτοπική-Ραδιοχηµική Ανάλυση. ρ. Σπ. Χ. Αρχιµανδρίτης 11 Ιουλίου 2005

Transcript

1 Αναλυτικές µεθοδολογίες στη Ραδιοφαρµακευτική. Ραδιοϊσοτοπική-Ραδιοχηµική Ανάλυση ρ. Σπ. Χ. Αρχιµανδρίτης 11 Ιουλίου 2005

2 Ραδιενέργεια Είναι η ενέργεια η οποία ελευθερώνεται όταν ασταθείς πυρήνες ατόµων (ραδιοϊσότοπα) διασπώνται προς άλλους πυρήνες µε ταυτόχρονη εκποµπή ακτινοβολίας. Η φύση αυτής της ακτινοβολίας είναι: 1. Σωµατίδια α (πυρήνες ηλίου) ή β(ηλεκτρόνια) 2. Ακτινοβολία (γ και Χ)

3 Πυρηνικές Επιστήµες Πυρηνική Φυσική Πυρηνική Χηµεία Πυρηνική Τεχνολογία

4 Ραδιενέργεια Φυσική ραδιενέργεια Τεχνητή ραδιενέργεια

5 Μέσα χηµικής αναλύσεως Φυσικά ραδιενεργά στοιχεία Ραδιοχρονολόγηση µε 14 C Τεχνητάραδιενεργάστοιχεία Εφαρµογή στην Ενόργανη και την Αναλυτική Χηµεία, στη Βιολογία, στην Ιατρική, στη Βιοµηχανία κ.λ.π.

6 Πρώτες χρήσεις των Ραδιοϊσοτόπων 1911: Ενδοµυϊκή ή υποδόρια χορήγηση 226 Ra σε φυµατιώδη λύκο 1913: Εισαγωγή ραδιενεργών ιχνηθετών στη Χηµεία 1923: Εισαγωγή ραδιενεργών ιχνηθετών RaD και ThB ( 210 Pb και 212 Pb) στη Βιολογία. 1926: Πρώτη διαγνωστική ραδιοϊοστοπική µελέτη σε άνθρωπο. Προσδιορισµός της ταχύτητας κυκλοφορίας µε RaC ( 214 Bi) 1928: Μελέτη της απορροφήσεως ενώσεων του 214 Bi κατά τη θεραπεία της σιφίλιδος 1935: Πρώτες βιολογικές µελέτες µε τεχνητά ραδιοϊσότοπα. Χρησιµοποιείται 32 P και αποδεικνύεται η ανανέωση των ανοργάνων συστατικών των οστών 1937: Χρησιµοποιείται 32 P για θεραπεία λευχαιµίας 1938: Ανακαλύπτεται και παράγεται στο κυκλοτρόνιο το 131 Ι 1946: Εισαγωγή ραδιοϊσοτόπων παραγοµένων στον Πυρηνικό Αντιδραστήρα 1946: Πρώτη επιτυχής θεραπευτική εφαρµογή του 131 Ι

7 Μονάδες Ραδιενεργείας 1 Bq = 1 ιάσπαση ανά sec (SI) 1 Ci = 3,7 x ιασπάσεις ανά sec (Ραδιενέργεια 1gr 226 Ra)

8 Τεχνητά Ραδιενεργά στοιχεία Προϊόντα Πυρηνικού Αντιδραστήρα Ακτινοβόληση ιαχωρισµός από προϊόντα σχάσεως Γεννήτριες Προϊόντα Κυκλοτρονίου Ακτινοβόληση στο κυκλοτρόνιο

9 Πίνακας (Ραδιο)Ισοτόπων

10 Πίνακας (Ραδιο)Ισοτόπων

11 Πυρηνικές Αντιδράσεις Σχηµατισµού Πυρηνικές Αντιδράσεις

12 Σχήµατα ιασπάσεως Ραδιενεργός ιάσπαση

13 Σχάση Πυρηνικός Αντιδραστήρας

14 Πυρηνικός Αντιδραστήρας

15 Προϊόντα Σχάσεως

16 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων ιαχωρισµός από προϊόντα σχάσεως Προϊόντα ελεύθερα φορέως Υψηλή ραδιενέργεια Μακρόβια ραδιοϊσότοπα Προϊόντα χαµηλού κόστους

17 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Ακτινοβόληση στον Αντιδραστήρα Ακτινοβόληση φυσικών ή εµπλουτισµένων στόχων Ακτινοβόληση µε νετρόνια(θερµικά ή ταχέα) Η απόδοση είναι συνάρτηση της ροής νετρονίων και του χρόνου ακτινοβολήσεως

18 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Προϊόντα Κυκλοτρονίου

19 Κυκλοτρόνιο Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων

20 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Κυκλοτρόνιο Ραδιοϊσότοπα εκποµπής ποζιτρονίων Προϊόντα ελεύθερα φορέως Βραχύβια ραδιοϊσότοπα Ανάλυση µε ενεργοποίηση από φορτισµένα σωµατίδια

21 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Ραδιοϊσότοπα Κυκλοτρονίου 15 Ο Τ 1/2 = 2 min 13 N Τ 1/2 = 10 min 11 C Τ 1/2 = 20 min 18 F Τ 1/2 = 109 min 14 N (d,n) 15 Ο 16 O (p,α) 13 N 12 C ( 3 He,α) 11 C 18 O (p,n) 18 F 20 Ne(d,α) 18 F

22 Τεχνικές διαχωρισµού ραδιοϊσοτόπων Φυσικές τεχνικές διαχωρισµού πρωτογενών ραδιοϊσοτόπων κλασµατική απόσταξη διάχυση θερµική διάχυση φυγοκέντριση ηλεκτροµαγνητικές τεχνικές

23 Τεχνικές διαχωρισµού ραδιοϊσοτόπων Χηµικές τεχνικές διαχωρισµού πρωτογενών ραδιοϊσοτόπων αντιδράσεις ανταλλαγής ηλεκτροχηµικοί διαχωρισµοί φωτοχηµικοί διαχωρισµοί

24 ιάθεση Ραδιοϊσοτόπων στο Εµπόριο 14 Ιουνίου 1946: Πρώτη αναγγελία στο Science για διάθεση ραδιοϊσοτόπων στο εµπόριο 2 Αυγούστου 1946: Πρώτη αποστολή ραδιοϊσοτόπων για κλινική χρήση

25 Ιατρικές Εφαρµογές Ραδιοϊσοτόπων Ανάπτυξη µεθοδολογιών, ιατρικών πράξεων, µε ποικιλία ραδιοϊσοτοπικών τεχνικών ιαγνωστικές και Θεραπευτικές ιατρικές πράξεις Αβλαβείς, ατραυµατικές µεθοδολογίες, από τα ισχυρότερα µέσα της σύγχρονης Ιατρικής

26 Ιατρικές Εφαρµογές Ραδιοϊσοτόπων Ανάπτυξη προηγµένων ραδιοφαρµακευτικών προϊόντων Εξέλιξη στα όργανα και συσκευές Γέννηση της Πυρηνικής Ιατρικής και της ειδικότητος των Πυρηνικών Ιατρών

27 Ραδιοϊσότοπα στην Πυρηνική Ιατρική Ραδιοϊσότοπο T 1/2 Κυρία ακτινοβολία (MeV) 32 P 14.3 d β max = Cr 27.7 d γ= Co 271 d γ= Cr 70.8 d γ= Fe 44.6 d γ= Ga 3.26 d γ= Se d γ= m Tc 6.02 h γ= I 60.1 d γ= I 8.04 d γ= Xe 5.29 d γ= Au 2.70 d γ= In 2.8 d γ= I 13 h γ= m In 188 Re 104 m 17.9 h γ=0.390 β max =2.120 γ= Tl 73 h γ= h β max =1.070 γ= h β max = h γ= y β max = Re 90 Y 153 Sm 90 Sr Ραδιοϊσοτοπικές προσµίξεις 60 Co 60 Co 55 Fe (µη προσδιοριζόµενος) 66 Ga 99 Mo, 131 I, 103 Ru, 89 Sr, 90 Sr 126 I (13.0 d, 0.388, MeV) 133m Xe (2.19 d, MeV) 199 Au (0.158 MeV)

28 Ραδιοϊσότοπα στην Πυρηνική Ιατρική ΗΡαδιοφαρµακευτική είναι η επιστήµη η οποία ασχολείται µε τηνέρευνα, την ανάπτυξη, τη µελέτη και την παροχή στην ιατρική πρακτική, ραδιοεπισηµασµένων ενώσεων, για την αντιµετώπιση ασθενειών.

29 ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Μοριακή Βιολογία Χηµεία Βιοχηµεία ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ - ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΟΥΣΙΑΣ Ραδιοχηµεία Πυρηνική Φυσική Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΗ - ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΟΣ Φαρµακολογία Μοριακή Γενετική ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Φυσιολογία Πειραµατοζώων Απεικονιστικές Τεχνικές ΚΛΙΝΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Συνδυαστική Αξιολόγηση Κλινική ιερεύνηση ΝΕΟ ΡΑ ΙΟΦΑΡΜΑΚΟ

30 Κατηγορίες Ραδιοφαρµάκων Έτοιµα για χρήση βραχύβια ραδιοϊσότοπα ή επισηµασµένες ενώσεις που περιέχουν στο µόριό τους βραχύβιο ραδιοϊσότοπο ( 99m Tc, ενώσεις επισηµασµένες µε 123 I) Τυποποιηµένες συσκευασίες για τις οποίες αποµένει η επισήµανση µε το κατάλληλο ραδιοϊσότοπο στον τόπο χρήσεώς τους πριν τη χορήγησή τους. Μακρόβια ραδιοϊσότοπα ή έτοιµα για χρήση επισηµασµένα ραδιοφάρµακα που περιέχουν στο µόριό τους µακρόβιο ραδιοϊσότοπο ( 67 Ga, 201 Tl, 131 I, µόρια επισηµασµένα µε 131 I κ.λ.π.) Ραδιοφάρµακα βασιζόµενα σε δείγµα που λαµβάνεται από τον ασθενή

31 Φύση των Ραδιοφαρµάκων Ενώσεις µε µη εξειδικευµένες βιοχηµικές ιδιότητες (Πρώτη γενιά ραδιοφαρµάκων) Ενώσεις µε ειδικές µεταβολικές ιδιότητες ( εύτερη γενιά ραδιοφαρµάκων) Ενώσεις χαρακτηριζόµενες από ειδική σύνδεση σε κύτταρα ιστών (Τρίτη γενιά ραδιοφαρµάκων)

32 Παράµετροι Ποιότητος Η ραδιενεργός συγκέντρωση Η ραδιοϊσοτοπική καθαρότητα Το ph Η αγωγιµότητα Η έλλειψη πυρετογόνων Το µέγεθος των σωµατιδίων, (κολλοειδή ή συσσωµατωµένα παρασκευάσµατα) Η ύπαρξη ξένων στερεών σωµάτων Ο έλεγχος της συσκευασίας Ησήµανση Τα έγγραφα συνοδείας Η ειδική ραδιενέργεια Ηραδιοχηµική καθαρότητα Η στειρότητα Ηβιοκατανοµή σεεπίµυς Η σταθερότητα Οχρόνοςλήξεωςτης χρησιµότητος

33 Καθαρότητα Κριτήρια καθαρότητος ραδιοφαρµάκων η καθαρότητα του ραδιοϊσοτόπου Ραδιοϊσοτοπική καθαρότητα η καθαρότητα της χηµικής ενώσεως και των άλλων συστατικών που επισηµαίνονται Χηµική καθαρότητα η καθαρότητα της επισηµασµένης ενώσεως Ραδιοχηµική καθαρότητα

34 Ραδιοϊσοτοπική Ανάλυση

35 Προσδιορισµός Ραδιοϊσοτοπικών Μολύνσεων

36 Προσδιορισµός Ραδιοϊσοτοπικών Μολύνσεων

37 Χηµική καθαρότητα Είναι το ποσοστό της επιθυµητής χηµικής δοµής, που περιέχεται στην πρώτη ύλη και τελικά στο ραδιοφάρµακο, ανεξάρτητα από το ποσοστό ισοτοπικής υποκαταστάσεως ήσυµπλέξεως

38 Χηµική Πρόσµιξη Al ιάλυµα Na Al +++ σε Na 99m TcO TcO 4 2-2,5 µgal +++ /ml Na 99m TcO 4 διαφοροποίηση της βιολογικής συµπεριφοράς του MDP και εµφάνιση υψηλών συγκεντρώσεων ραδιενεργείας στο ήπαρ

39 Σπινθηρογράφηµα οστών Σπινθηρογράφηµα µε MDP

40 Χηµική Πρόσµιξη Al Al +++ Σπινθηρογράφηµα µε MDP

41 Ραδιοχηµική Καθαρότητα Ως ραδιοχηµική καθαρότητα ορίζεται το ποσοστό της συνολικής ραδιενεργείας που αντιστοιχεί στην καθορισµένη επιθυµητή χηµική µορφή του ραδιοφαρµακευτικού παρασκευάσµατος

42 Ραδιοχηµικές Προσµίξεις Προέλευση: Μη ολοκλήρωση των αντιδράσεων συµπλέξεως Παράπλευρες αντιδράσεις που γίνονται µε το επιθυµητόραδιενεργόαντιδραστήριοήµε τις προσµίξεις του, κατά τα διάφορα στάδια της παρασκευής του ραδιοφαρµάκου ιάσπαση του τελικού προϊόντος

43 Προσδιορισµός Ραδιοχηµικών Προσµίξεων Εκχύλιση ιαχωρισµός µε ρητίνες Καταβύθιση Συγκαθίζηση Πολαρογραφικός διαχωρισµός Χρωµατογραφική ανάλυση

44 Χρωµατογραφικές αναλύσεις Χρωµατογραφία σε χαρτί Χρωµατογραφία στήλης σε ανόργανους προσροφητές Χρωµατογραφία λεπτής στοιβάδος Υγρή χρωµατογραφία υψηλής αποδόσεως (HPLC) Ηλεκτροφόρηση σε χαρτί ή σε οργανικές πηκτές (PAGE) Αέριος χρωµατογραφία

45 Ραδιοχηµική Καθαρότητα Μονάδα Ραδιοχηµικού ελέγχου ποιότητας

46 Χρωµατογραφική Ανάλυση Χρωµατογραφία Χάρτου

47 Χρωµατογραφική Ανάλυση Χρωµατογραφία Στήλης

48 Χρωµατογραφική Ανάλυση HPLC

49 Ποσοστοποίηση ραδιοχρωµατογραφηµάτων

50 Όργανα Μετρήσεων Θάλαµοι Ιονισµού Απαριθµητές Σπινθηρισµών Ραδιοχρωµατογραφικοί Σαρωτές γ-camera Αυτοραδιογραφία (Συµβατικήήηλεκτρονική)

51 Ποσοστοποίηση ραδιοχρωµατογραφηµάτων Ραδιοχρωµατογραφική σάρωση

52 Απεικόνιση της κατανοµής της ραδιενεργείας Μέτωπο Αρχή Αυτοραδιογραφία

53 Απεικόνιση της κατανοµής της ραδιενεργείας Αυτοραδιογραφία

54 Απεικόνιση της κατανοµής της ραδιενεργείας Ηλεκτρονική Αυτοραδιογραφία

55 Ραδιενεργός Συγκέντρωση Είναι η ποσότητα της ραδιενεργείας του ραδιοϊσοτόπου στο οποίο αναφερόµαστε, ανά µονάδα όγκου του διαλύµατος στο οποίο περιέχεται Εκφράζεται σε Βq/ml (mci/ml)

56 Ραδιενεργός Συγκέντρωση

57 Μέγεθος των σωµατιδίων Συσσωµατώµατα αλβουµίνης και µικρόσφαιρες (έλεγχος ανωµαλιώνστηναναπνοή, απεικόνιση πνευµόνων) Κολλοειδή παρασκευάσµατα (έλεγχος του ηπατοχολικού συστήµατος)

58 Χρόνος Λήξεως Ο καθορισµένος χρόνος µέσα στον οποίο το παρασκεύασµα έχει τις ιδιότητες που αναφέρονται στις προδιαγραφές του και συγχρόνως εξακολουθεί να πληροί όλους τους όρους ασφαλούς χρήσεώς του

59 Χρόνος Λήξεως και Σταθερότητα Θερµοκρασία Φως Οξυγόνο (Φύλαξη σε αδρανή ατµόσφαιρα Ν 2 ήκενό) Ραδιενεργός Ακτινοβολία

60 Ραδιενεργός ακτινοβολία και σταθερότητα Aυτοραδιόλυση ιάσπαση χηµικών δεσµών Eλεύθερες ρίζες Mόρια µεγάλης δραστικότητος ευτερογενείς χηµικές αντιδράσεις

61 Το Ραδιοφάρµακο στην πράξη

62 Παραλαβή Ραδιοϊσοτόπου ½ 30sec, β Zr t = 3min, Nb 99 t = 99 ½ β 99 Mo 99, 67h Mo β ½ = t 99m Tc

63 Ραδιοϊσοτοπικός Έλεγχος

64 Παρασκευή προσκευασµάτων ( kits )

65 Επισήµανση

66 Ραδιοχηµικός Έλεγχος

67 Ραδιοβιολογικός Έλεγχος

68 Χορήγηση σε Ασθενείς

69 Λήψη Σπινθηρογραφήµατος

70 Αποτελέσµατα Αξιολόγηση