医用放射性同位素的生成和发展

题 目 物理科学与技术学院 本科学年论文 ： 医用放射性同位素的发展和生成

专业方向： 应用物理

班 级： 2011级

指导教师： 白爱枝

学生姓名： 盖兴慧

学 号： 01109020

日 期： 2013年9月1日

【摘要】放射性同位素在多个领域都有很大的应用，在医学上的

应用属于核医学。医用放射性同位素的生产及其发展是我们所要研究的，在未来，我们对其还会有更多的要求和希望。

【关键字】放射性同位素，医用条件，发展过程，生产方式

1.引言

一百年前天然放射性的发现，引起了人类对宇宙认识和知识更新的一场伟大变革。放射性元素及放射性同位素的应用业已遍及医学、工业、农业和科学研究等各个领域。在很多应用场合，放射性同位素至今尚无代用品；在很多其它应用场合，它要比现有可替代的技术或流程更记的白蛋白用于临床。1951年，首台医用发生器TeΙ研制成功。1959年Sr用13213285

于骨骼扫描。Sr可用于治疗骨转移癌，并且具有良好的长效镇痛作用[1-2]。高锝（8999mTc）酸盐于1962年成功地用于甲状腺扫描之后，又于1964年用于脑扫描，其后随着生物医学的发展，反应堆及有效、更便宜。放射性同位素的医学应用，是20世纪从天然放射性同位素及其制剂开始的，但直到1946年反应堆开始了放射性同位素的商业供应时，才开始有实际

131的临床应用。1946年用I治疗甲状腺增生等疾病，同年，胶体金(Αu)用于诊断和治疗。198

1950年，放射性碘标加速器提供的放射性同位素的增多，放射性药物的品种和产量大为增长，人体内所有脏器组织，几乎都有一至数种相应的放射性药物来诊断，而且不少诊断法已列入常规方法。目前，医用同位素已经被应用于儿乎所有临床学科疾病的治疗，为一般临床学科难以解决的一系列疾病提供了有效的治疗手段。

2. 放射性同位素与核医学

放射性同位素在医学上的应用属于核医学。核医学可分为实验核医学和临床核医学两大部分。在实验核医学中，可以利用放射性同位素进行生物医学研究，以探索生命现象的本质及其物质基础，加强人们对正常生理、生化过程及病理过程的认识。利用放射性同位素示踪方法，可以实现在生理情况下，从分子水平动态地认识各种物质在体内的代谢变化，揭开体内及细胞内代谢的情况。在生命科学研究中它是探索人体生命过程的唯一活体代谢实验材料，能在保持人体原有的生理状态下观察活体代谢的动态过程，这是现代科学技术中其它方法所不能代替的。在临床核医学中，利用放射性同位素诊断和治疗疾病。对诊断危害人类最

为严重的疾病(如心血管、脑血管、癌症等)有独特的效果，具有安全、快速、灵敏度高、特异性强、病人无痛苦和可进行定量的动态功能观测的特点。

放射治疗之目的在于通过靶组织与电离辐射的相互作用而产生治疗效果，它主要用于

治疗恶性疾病。当细胞生长和分裂的正常过程失控时就变成恶性，恶性细胞常常分裂迅速，并不显示差异。因此肿瘤能够迅速变大, 并侵入周围组织。转移是一个细胞从原始肿瘤脱离，并迁移至人体其它部位而导致远处次生肿瘤的过程。某些恶性细胞, 尤其是经历了迅速分裂的细胞, 其放射灵敏度较之正常细胞大。这就是为什么使用电离辐射治疗恶性肿瘤的道理。当接受高的辐射剂量时, 正常细胞也遭到破坏。因此, 虽然其放射灵敏性差, 仍要想方设法使治疗剂量集中于肿瘤区。每种治疗方法都以“靶与非靶” 的比率最大为目标。

放射性同位素的应用使医学科学发生了划时代的变化。它已成为药理学、免疫学、分

子生物学和血液学等研究的有力工具。可以说核医学集中了核物理、核化学、电子学、生物学和基础医学的最新成就。

3. 放射性同位素生产及其发展过程

放射性同位素(以下简称同位素)主要由研究反应堆和回旋加速器生产。同位素生产设施

还包括了核动力厂、同位素分离装置和非专门从事同位素生产的普通加速器。当今正在运行的主要同位素生产设施列于表1。全球有将近300台放射性同位素生产装置或设备。重要的同位素生产设施大约只有50个国家拥有。大量共享的生产设施属于经济合作和发展组织(OECD)。此外,主要的同位素生产国家还有中国、印度、俄罗斯和南非[3]。

表1 全世界主要同位素生产设施

中国原子能科学研究院同位素研究所是我国医用放射性同位素研究起步最早、规模最大

的单位，迄今已有三十多年的历史.我国核医学发展的历史，也是同位素所医用放射性同位素不断发展提高的历史。

3.1 中国原子能科学研究院建成第一座重水反应堆

1958年，中国原子能科学研究院建成第一座重水反应堆，反应堆运行两个月后，同位

素所研制成功33种人工放射性同位素，在优先保证军品的前提下，以具有战略的眼光和气魄开展了医用放射性同位素的研究，先后在我国率先研制成功多种放射性药物，其中包括

3232Na131I口服液、Na2HPO4 (无载体)针剂、Na2HPO4(有载体)溶液、Na125I溶液、

Na51CrO3和137CsCI针剂等，并用于临床，开创了我国核医学发展的道路，为后来我国核医学发展奠定了基础，积累了经验。

3.2 医用发生器的应用

医用发生器最早提出发生器概念的是Failla, 1920年他由226Ra分离出222Rn，是第一个

天然发生器。由于我国幅源辽阔，发生器的应用将为远离反应堆、加速器的地区使用短寿命放射性同位素提供有利的条件。70年代初，同位素所跟踪国际发展趋势结合我国具体条件，开展了Sn113113mIn发生器和（n ，γ）核反应99Mo99mTc发生器的研究，并推广应用，发生器可以标记多种放射性药物，提供人体器官组织的显像剂，使我国核医学走出低谷，出现了一个崭新的局面。

99mMoTc发生器。目前，国际上实际应用和研究的发生器有二十 发展高活度裂变99

多种，其中以裂变Mo9999mTc发生器应用最为广泛[4]。由于99mTc具有核医学诊断所需的理想核性质和能形成多种价态的适宜的化学性质，致使锝放射性药物广泛用于临床，并占世界放射性显像剂总用量的85%，它与SPECT相配合，几乎能对人体所有重要脏器组织进行显像，被誉为当代核医学中最理想的放射性同位素。随着我国核医学仪器设备的不断发展和提

99m

高，特别是SPECT发展很快，需要有高浓度、高洗脱效率的TcO4洗脱液，它只能从国外进口。发生器的研究，色层柱工艺研究取得重大突破，获得具有高洗脱效率(>90%)、高浓度( >7.4GBq/ml),性能稳定的发生器，技术性能指标达到国际同类产品的先进水平，替代国外进口。

3.4 放射免疫分析技术(RIA)

放射免疫分析技术(RIA)已广泛用于体外诊断。用同位素标记肿瘤或激素以及分析病人

的血液或体液可以探查出很多疾病。使用的主要同位素小踪剂是125I标记物，少数情况使用353H和Co。

放射治疗包括代谢放疗、遥控钴治疗(远距放疗)和近距放疗。其中甲状腺机能亢进和癌

症的代谢治疗有较大的市场。全世界大约有800个中心具有丰富的钴治疗经验。每年约新增100台钴治疗机。然而用Co放射源来破坏癌细胞正期待着被更有选择性的技术逐步取代。60

此外，大约有5 000台近距治疗机也已用于癌症治疗，并每年扩大10%左右。可用于治疗的放射性同位素列于表2[5-7]

敷贴治疗属于一种近距治疗·它既可用于表而敷贴，也可用于腔内敷贴。在皮肤科、眼科、泌尿科(治疗前列腺增生症)和心血管疾病的治疗中具有很好的疗效。用于治疗的同位素有Sr/Y、P、Ro/Rh、Ho等[8-12]。据法国统计，40% ~50%患者接受放疗。[**************]

该法经常与化疗或手术结合进行。

表二 用于治疗的主要放射性同位素

3.5 99mTc药盒的使用

为了进一步满足核医学的要求，同位素所开始研究用于心、脑血管等疾病诊断的新的

99mTc药盒(其中包括99mTcdlHMPAO、99mTcMIBI、99mTcDTPAHSA等)，并

235已向卫生部申报新药.在此同时，继已研制成功从低浓铀( U10%)裂变产物中提取99Mo工

99U艺的基础上，又开展了从高浓铀(90%)裂变产物中提取Mo的研究，并已投产。国际235

131上生产Mo,I和Sr等医用同位素的反应堆有靶辐照反应堆和水溶液堆，靶辐照反应堆9989

是先将U、Sr或Mo，制备成靶件，置于反应堆内辐照，然后切割、溶解靶件，再分2358898

离纯化获得产品.而水溶液堆是采用[U]硝酸铀酸溶液或[U]硫酸铀酸溶液等作为燃料235235

131（U既是反应堆运行的燃料同时也是生成Mo,I和Sr等医用同位素的“靶件

民从停堆后的燃料溶液和反应生成气体中直接分离纯化就能获得[13-14]。

综上所述，放射性同位素正在逐步建立放射性药物生产的完整体系。

4. 放射性药物的展望

4. 1开展放射性药物的创新研究

我国决定加快知识产权向国际规范化靠拢.新专利法对药品将给予保护；另一方面，随

着我国将恢复关贸总协定缔约国地位，会有大量药品进入我国市场，对于放射性药物的发展

既是一个严峻的挑战，又是一个重要的机遇。

我国放射性药物跟踪研究的实力和效果已为世界所瞩目，近几年来，多种99mTc新药研

制成功，缩短了与国外先进水平的差距。但是，有关知识产权保护协定签定以后将要受到限

制.我国至今尚无一种药品获准在国外注册(中药除外)，放射性药物也不例外.因此应加速放

射性药物的创新研究。

射性药物研究是一项复杂的系统工程，它涉及化学、生物学、药理毒理学、药剂学、

临床医学等许多学科的基础理论和最新技术。它须经过大量的化合物合成、筛选、药效及安

全性评价等一系列步骤.国外合成一个新药上市，平均历时8~10年时间.但尽管新药研究投资

多、周期长、风险大，但许多国家仍不惜重金投入研究新药，它有着巨大的经济效益和社会

效益，其净利润都比所投入资金高数倍。

同位素所已有一支相当规模和水平的放射性药物研究的科技队伍，具有创制新药的能

力，为了加速新药的研究，可与具有研究能力的研究院所、高等院校联合开发研究，国家在

政策和资金投入上应给予支持和鼓励。

4. 2与PECT装置配套发展发射正电子放射性药物

国际上，用于核医学研究的放射性同位素产品中超过半数以上来源于加速器。70年代

以后，被核医学选用的新放射性同位素大都是从加速器中得到的加速器生产的放射性同位素

具有两个特点。一是容易制得短寿命和超短寿命的放射性同位素；二是可以得到缺中子放射

性同位素。缺中子放射性同位素衰变形式主要是与发生湮灭效应，以正电子发射体的湮没辐射为探测对象，PECT就是为使用这种正电子发射体而发展起来的.构成生物机体的

18主要元素碳、氮、氧、氟(类氢)等元素，它们很容易从加速器中制得C、N、O和F正111315

电子发射体同位素。其药物与PECT结合将使核医学的研究层次从细胞水平提高到分子水平，特别有利于对脑神经疾病、神经受体、肿瘤学、心脏学等的研究[15]。

中国原子能科学研究院引进比利时IBA公司的技术及部件，自己建造一台

CYCLONE-30将专用于放射性同位素及其药物的生产，其中包括正电子发射体放射性同位18素F、GeGa等)，今后还将发展C、N、O等放射性同位素及其药物，还有Cu、[1**********]2

64Cu、61Cu、74As、81Rb、等，它们中许多放射性同位素将是生命科学研究中最吸引人的核素。

4. 3 研究99mTc药物和治疗药物

研究锝在不同价态条件下与各类配体形成具有不同生物分布特性的锝配合物、异构体

9699mTcTc构效关系的研究，和的开发与锝化学研究。Tc标记单抗和受体合成的研究等治95

疗药物将研究肿瘤内介入放射性治疗药物等。

同位素所在长期的科研实践中，已基本上建立起一套比较完整的核医学放射性药物体

系，成为我国放射性药物重要生产基地之一不仅供应国内，部分还可以对外供应。体内放射性药物、放免分析药盒已广泛应用于临床诊断和治疗及基础研究各个领域，年产值超过1500万元.并培养和造就了一批素质较高的专业人才。在未来的21世纪，放射性同位素在生命科学研究领域中将发挥它的独特作用。

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Development and production of medical radioisotopes

Abstract radioactive isotopes in multiple fields have great application, medical application of nuclear medicine. The production and development of medical radioisotopes are what we need to study, in the future, we have more requirements for its will and hope.

keyword radioactive isotope, medical conditions, development process, the mode of production