123I յոդի և նրանիցպատրաստուկների ստացման

մեթոդները

Յոդի ռադիոակտիվ իզոտոպներիկիրառումը միջուկային բժշկությանհամար հիմնականում պայմանավորվածէ նրանով, որ յոդը որպես քիմիականտարր առկա է տիրեոիդ հորմոններում(տիրօքսին և տրիյոդտիրոնին), որոնքարտադրվում են մարդու վահանաձևգեղձով և կատարում ենբազմաֆունկցիոնալ ազդեցություն նրաաճի, զարգացման ևնյութափոխանակության վրա:

Ուստի այսպիսի ռադիոակտիվօրգանոգենի կիրառությունըկենսաբանորեն ակտիվ նշվածմիացություններ ստանալու համարթույլ է տալիս մի կողմիցիրականացնել նրանց ճշգրիտնպատակային օրգանին հասցնելը, իսկմյուս կողմից՝ ստանալ տեղեկությունայդ օրգանի գործունեության,մեթաբոլիզմի և վնասվածությանաստիճանի մասին:

Իր միջուկային-ֆիզիկական և բժշկա-կենսաբանական հատկություններիհաշվին ախտորոշմանհետազոտությունների համար յոդիռադիոիզոտոպներից ամենահարմարնէ 123Յոդը:Այն առաջին անգամ ստացվել է 1949թվականին I. Perlman-ի կողմից և1962 թվականին W.G. Myers և H.I.Anger կողմից առաջարկվելբժշկության համար օգտագործելու:

Յոդի ավելի քան 10 ռադիոակտիվիզոտոպներից միջուկային բժշկությանհամար պրակտիկ կիրառում են գտել 131I,125I (բրախիթերապիա,ռադիոիմունոլոգիական ախտորոշում) և123I. Ներկայումս առաջարկվում է նաևկարճակյաց 121I և 122I իզոտոպներիկիրառումը:

Նախկինում լայնորեն կիրառվող 131I յոդիփոխարեն 123I ներմուծումը բժշկականառօրյա թույլ տվեց մոտ 100 անգամնվազեցնել զննվողների ռադիացիոնբեռնվածությունը:Յոդի բոլոր ռադիոիզոտոպներից (բացի131յոդի)՝ ամենառադիոթունավորն ենհամարվում 124I, 125I և 130I, և նրանցառկայությունը 123Յոդում նույնիսկ մինչև1 % քանակով զգալիորեն ավելացվնում էռադիացիոն բեռը:

123Յոդ ստանալու համար գոյությունունեն ավելի քան 25 միջուկայինռեակցիա, որոնք պայմանականորենկարելի է բաժանել 2 խմբի՝ ուղղակիռեակցիաներ, որոնցում անմիջապես123Յոդ է առաջանում, և կողմնակի՝որոնցում առկա է միջանկյալկարճակյաց նախնի, օրինակ 123Xe (Т1/2= 2,08 ժամ) և 123Cs (1,6 վրկ):

Կողմնակի մեթոդների օրինակ կարող ենծառայել հետևյալ ռեակցիաները

127I (p,5n) 123Xe →123I,

127I (d,6n) 123Xe → 123I,

Ինչպես նաև124Хе (p,2n)123Cs→ 123Xe→123I,

126Хе (p,4n)123Cs→ 123Xe→123I

Այս ռեակցիաները թույլ են տալիսստանալ բարձր ռադիոնուկլիդայինմաքրության 123Յոդ: Այստեղ հիմնականխառնուրդն է 125I 0,2–0,5 % մոտավորբաղադրությամբ:

Միաժամանակ հարկ է նշել, որ այսռեակցիաները պահանջում են պրոտոններիբարձր էներգիայի արագացուցիչներ: Օրինակ

124Хе (p,2n)123Cs→ 123Xe→123Iռեակցիայի համար անհրաժեշտ են 20–65ՄէՎ էներգիայով պրոտոններ,իսկ126Хе (p,4n)123Cs→ 123Xe→123Iռեակցիայի համար՝

65–42 ՄէՎ:

123Յոդի լայնածավալ արտադրությանհամար մեծ հեռանկարներ ունենֆոտոմիջուկային ռեակցիաները

124Хе (γ,n) 123Xe →123I և

124Xe (γ,p)123IԵթե որպես թիրախ օգտագործվում ենհարստացված (ընդհուպ մինչև 99,9 %)

124Хе թիրախներ.

Որպես օրինակ կարելի է նշելէլեկտրոնային մեծ հոսանք ապահովող«Факел» արագացուցիչը, (РНЦ«Курчатовский институт»), որի վրաստացվել են 123I փորձնական քանակներ830±50 մԿի ակտիվությամբ և այլխառնուրդ ռադիոնուկլիդներիգումարային 0,02 % ակտիվությամբ:

Քսենոնի թիրախը ճառագայթվել է 30 ՄէՎէներգիայով և 350 մկԱ հոսանքովէլեկտրոնային փնջից ստացվածարգելակային գամմա-ճառագայթներով:Ճառագայթումից հետո քսենոնի թիրախըսառեցնում են և որոշ ժամանակ պահումեն 123I կուտակման համար, որնայնուհետև լվանում են ջրով:

Նման հետզոտություններ անցեն կացվել նաև Երևանի

Ֆիզիկայի ինստիտուտում2011-ին ЛУЭ-50 էլեկտրոնայինարագացուցչի – ներարկիչի

էլեկտրոնային փնջով:

γ + 124Xe →123Xe+n ռեակցիայի շեմն է – 8.3 ՄէՎ↓

T1/2 = 2.2 ժամ 123Xe→123I (T1/2 =13.3 ժամ)

Изотоп Содержание (%)

124Χe 0.096

126Χe 0.09

128Χe 1.92

129Χe 26.44

130Χe 4.08

131Χe 21.2

132Χe 26.89

134Χe 10.44

136Χe 8.87

Ճառագայթման անցկացման պայմաններնէին՝

Ճառագայթվող Xe գազի զանգվածը ~ 40 գXe գազի ճնշումը գլանաձև սրվակում -~200 բարԷլեկտրոնների էներգիան – 40 ՄէՎՓնջի հոսանքը - ~9 մկԱՃառագայթման տևողությունը – 12 ժամ.Թիրախի առավելագույն ջերմաստիճանը՝– 20o CՃառագայթման ընթացքում թիրախումճնշման աճը – մինչև 250 բար:

7 2

3

5

6

4

9 1

1 – թիրախի կաղապար(չժանգոտող երկաթ), 2 – թիրախի նյութ(Xe), 3 - բարձր ճնշման փական, 4 – միացնող խողովակներ, 5– 90 աստիճան անկյունակ, 6 – միացման սարք, 7 –արգելակային ճառագայթման կոնվերտեր, 8 – էլեկտրոնայինփունջ:

Նորմավորված տեսակարարակտիվությունը կազմեցY=143Բք/մգ*մկԱ*ժամ, որը լավհամաձայնվում էК.Ш.Агабабян, Н.А.Демехина. Овозможности получения 123I длярадиоизотопной диагностики налинейном ускорителе электронов вЕрФИ. Препринт ЕФИ-823(50)-85, 1985աշխատանքում բերված արդյունքներիհետ:

Ուղղակի ռեակցիաները կարող ենիրականացվել փոքր և միջին հզորությանցիկլոտրոններով: Դա հիմնականում այնռեակցիաներն են, որոնցում ճառագայթվում ենտելլուրի տարբեր հարստացված իզոտոպները՝արագացրած պրոտոններով և դեյտրոններովռմբակոծելով:

124Te (p,2n) 123I,

122Te (d,n) 123I,

123Te (p,n) 123I.

Այդ մեթոդների հիմնական թերություններն ենմրցակցային ռեակցիաներով 124I, 125I, 126I և 130Iխառնուրդ իզոտոպների առաջացումը: Նրանքստացվում են տելլուրի 124-130 զանգվածայինթվերով իզոտոպային խառնուրդներից, որոնքառկա են թիրախի նյութում: Նրանցգումարային առկայության 3% ընդհանուրբաղադրության պայմաններում յոդի տարբերխառնուրդ ռադիոիզոտոպների ակտիվությունըսովորաբար կազմում է 0,6–1,5 %.

Նշված ուղղակի ռեակցիաներրց միայն124Te (p,2n) 123I,

ռեակցիան է կիրառվում 123Յոդիառևտրային արտադրության համար:Այս ռեակցիայում 123Յոդի տեսական ելքըկազմում է 6,5 մԿի/մկԱ⋅ժամ պրոտոններիսկզբնական էներգիայիЕp = 22,4 ՄէՎ դեպքում:

123Te (p,n) 123Iռեակցիան բավարար արդյունավետ էփոքր ցիկլոտրոնների համար, օրինակМГЦ-20, СС 18/9 (տեսական ելքըկազմում է 3,2 մԿի/մկԱ·ժամ; Ер = 15ՄէՎ) և թույլ է տալիս ստանալ մինչև 350մԿի 123Յոդ ճառագայթման մեկ փուլում:

Հարկ է նշել, որ քանի որ բնական Տելլուրըպարունակում է ընդամենը 0,89% 123Те,ապա այդ հանգամանքը դարձնում է այսմեթոդը բավականին թանկարժեք:Այնուամենայնիվ հենց այս մեթոդովներկայումս Ռուսաստանում արտադրվումէ 123Յոդի մեծ մասը՝ Սանկտ-Պետերբուրգում:

Տելլուրային թիրախները, ի տարբերությունգազային և յոդային (օրինակ NaI մամլած փոշի)իրենցից ներկայացնում են ապակենմանզանգված, որը պատրաստված է ТеО2 օքսիդից ևորպես կանոն նստեցված է պլատինեհենարանին: Այդ թիրախի վատջերմահաղորդականության պատճառովճառագայթման ընթացքում պահանջվում էհատուկ սառեցում: Սովորաբար կիրառվում էերկու սառեցնող նյութերի համակցումը՝ ջրովհենարանի կողմից և հելիումով ճակատիկողմից:

123Յոդի հետագա զտումը տելլուրիթիրախից կատարվում է չոր թորմանմեթոդով 715–750оСջերմաստիճանների տիրույթում,այնուհետև գազային նյութը կլանվումէ հիմքով, օրինակ 0,01М NaOHլուծույթով: Այս մեթոդը քաջ հայտնի էև չունի խիստ տարբերակներ:

Գալիում67 ստացումըԳալիում67 “Գալիումի ցիտրատ”պատրաստուկի տեսքով 67Gaկիրառվում է համակարգայիննորագոյացությունների ախտորոշմանհամար, թոքերի և փափուկհյուսվածքների առաջնային ևմետաստատիկ ուռուցքների, ինչպեսնաև ոսկրային հիվանդություններիախտորոշման համար:

67Ga ռադիոնուկլիդը տրոհվում է զուտէլեկտրոնային զավթման եղանակով(100 %) 78,26 ժամ կիսատրոհմանպարբերությամբ: Գամմա սպեկտրիհիմնական գծերն են 93,3 կէՎ (38,7 %),184 կէՎ (20,4 %) и 300,2 կէՎ (16,6 %).

67Ga ցիկլոտրոնի փնջերով ստանալուհամար հիմնականում օգտագործվումեն հետևյալ ռեակցիաները

68Zn(р, 2n)67Ga,67Zn(p, n)67Ga,

Որոնք կարող են իրագործվել ցածրէներգիայի և մեծ ինտենսիվությանցիկլոտրոնների վրա, ճառագայթելովհարստացված ցինկի թիրախներհամապատասխանաբար 42 և 22 ՄէՎէներգիայի պրոտոններվ:

Պոզիտրոն ճառագայթողռադիոնուկլիդները և ՊԷՏ-ի

համարռադիոֆարմպատրաստուկները

Радионуклид Радионуклид Радионуклид

11C 20,4 мин 51Mn 46,2 мин 77Kr 74,7 мин

13N 9,96 мин 52mMn 21,1 мин 82Rb 1,3 мин

14O 70,8 с 60Cu 23,2 мин 87Zr 1,6 ч

15O 2,03 мин 61Cu 3,4 ч 89Zr 78,43 ч

18F 109,8 мин 62Cu 9,8 мин 92Tc 4,44 мин

19Ne 17,2 с 64Cu 12,7 ч 93Tc 2,75 ч

30P 2,5 мин 63Zn 38,1 мин 94mTc 52 мин

34mCl 32 мин 68Ga 68 мин 110In 69 мин38K 7,6 мин 75Br 98 мин 120I 81 мин45Ti 3,08 ч 76Br 16,2 ч 122I 3,6 мин49Cr 42 мин 124I 4,15 сут

21T

21T

21T

Բերված ռադիոնուկլիդներիցամենահաճախ օգտագործվողներն ենայսպես կոչված օրգանական կամկենսագենային ռադիոնուկլիդները, (11С,13N, 15O), որոնք բնականորեն կարող ենընդգրկվել կենսամոլեկուլների կամմիացությունների կազմում, առանցփոխելու նրանց կառուցվածքը ևքիմիական հատկությունները

Այդ նույն խմբին որոշ վերապահումներովկարելի է դասել նաև 18F, որը ունի ОН–

Խմբի հետ վանդերվաալսի համեմատելիշառավիղ:

Վանդերվաալսյան շառավիղը ըստէության բնորոշում է չեզոք գազերիատոմների արդյունավետ չափսերը: Բացիդրանից վանդերվաալսյան շառավիղ ենհամարում հեռավորությունը մոտակամիանման քիմիական կապով չկապված ևտարբեր մոլեկուլներին պատկանողատոմների միջև:

Եթե ատոմները մոտենանվանդերվաալսյան շառավիղներիգումարից ավելի փոքր հեռավորության՝առաջանում է շատ ուժեղ միջատոմայինվանում: Ուստի համարվում է, որվանդերվաալսյան շառավիղընկարագրում է տարբեր մոլեկուլներինպատկանող ատոմների միջև նվազագույնթույլատրելի հեռավորությունը:

Ядерные реакции Степень обогащения, % Энергия частиц, МэВ Выход «толстой»

мишени, мКи/мкА·ч

11С (β+ – 99,8 %, ЭЗ – 0,2 %, макс. Еβ+ = 960 КэВ; Т1/2 = 20,38 мин)

14N(p,α)11B(p,n)10B(d,n)

11B(d,2n)

> 99802080

15227,5

11,5

280756

310

13N (β+ – 99,8 %, ЭЗ – 0,2 %, макс. Еβ+ = 1190 КэВ; Т1/2 = 9,97 мин)

16O(p,α)12C(d,n)

14N(p,pn)

> 9998,9

96,63

187/522

24100460

15O (β+ – 99,9 %, ЭЗ – 0,1 %, макс. Еβ+ = 1723 КэВ; Т1/2 = 2,03 мин)

14N(d,n)12C(4He,n)16O(p,pn)

99,6398,9

99,76

152533

65

25

18F (β+ – 96,9 %, ЭЗ – 3,1 %, макс. Еβ+ = 635 КэВ; Т1/2 = 109,8 мин)Прямые реакции

18O(p,n)20Ne(d, 4He)16O(4He,pn)16O(3He,p)

0,290,5199,7699,76

15764020

5615119

Косвенные реакции: 18Ne 18F

20Ne(3He, 4Hen)16O(4He,2n)16O(3He,n)

90,5199,7699,76

314036

~71410

+βс67,1

Այս 4 իզոտոպների ոչ պակասառավելությունն է այն, որ նրանց կարելիէ արտադրել համետաբար էժան,հաստատուն էներգիայով 10-20 ՄէՎպրոտոնների էներգիայի տիրույթումցիկլոտրոններով: Այն երկրներում,որոնցում ՊԷՏ տեխնոլոգիան լավ էզարգացած՝ այդ իզոտոպներիարտադրությունը հասնում էշաբաթական մի քանի Կյուրի:

Очистканеорганических

газов

Контролькачества

радионуклидов

ПЭТ

Циклотрон

СинтезРФП

Мишень

Գերկարճ տրոհմանկիսապարբերություն ունեցողռադիոնուկլիդենրի արտադրությանընդհանուր ցիկլի տևողությունը՝ռադիոնուկլիդ և ստանալուց մինչևզննվողին պատրաստիռադիոֆարմպատրաստուկիներարկելը – պետք է լինինվազագույն:

Դա պահանջում է բոլոր տեխնոլոգիականգործողությունների լրիվավտոմատացում, ինչպես նաև ամբողջտեխնոլոգիական և բժշկականսարքավորումների մեկ համալիրումկենտրոնացում:Դրանք են՝ արագացուցիչը, պաշտպանիչսարքավորումները, ռադիոքիմիականսինթեզի սարքերը, դոզավորմանսարքերը, ռադիոֆարմպատրաստուկիորակի ստուգման սարքերը, “թեժ”խուցերը և այլն:

Այս տեխնոլոգիայի կարևորագույն օղակնէ ռադիոքիմիական սինթեզի բլոկը, որըպետք է ապահովիռադիոֆարմպատրաստուկի բարձրվերարտադրություն և միաժամանակապահովի նրանց որակի երաշխիք: Այդբոլորը պահանջում է մեթոդների ևտեխնոլոգիական քայլերի բացարձակստանդարտացում առանց օպերատորիմասնակցության։

Ռադիոֆարմպատրաստուկի սինթեզի ընթացքիավտոմատացման վերաբերյալ գոյություն ունեներկու հիմնական հիմնադրույթներ:Մեկը կայանում է նրանում, որ կիրառվում ենլրիվ ավտոմատացված համակարգչովղեկավարվող մոդուլներ՝ “սև արկղեր”, որոնքլիցքավորվում են մեկանգամյա կիրառմանքարտրիջներով, որոնք պարունակում ենսինթեզի համար անհրաժեշտ բոլորբաղադրիչները՝ նախնական նյութը,ռեագենետները, լուծույթները և այլն: Օրինակ՝FDG-մոդուլ GE Healthcaht, Швеция.

Երկրորդ հիմնադրույթը կայանում էնրանում, որ օգտագործվում է տվյալսինթեզին համապատասխանծրագրավորվող ռոբոտոտեխնիկականսարք: Այս մեթոդի առավելությունն է՝բարձր տեխնոլոգիական ճկունությունը ևնոր ռադիոֆարմպատրաստուկներիսինթեզին նվիրված հետազոտականծրագրերում կիրառմանհնարավորությունը:

13N և 15O կիրառումը ՊԷՏ ախտորոշմանհամար հիմնականում սահմանափակված էմիոկարդիալ և ցերեբրալ արյան հոսքերիհետազոտմամբ՝ ամենապարզ [13N]NH4

+ և[15O]H2O կրիչներով: Ավելի երկարակյաց 11Сև 18F կիրառվում են շատ ավելի հաճախ,քանի որ նրանց տրոհմանկիսապարբերությունը տալիս էժամանակային հնարավորություն ավելի բարդմիացությունների ռադիոքիմիական սինթեզիրականացնելու համար ևֆարմպատրաստուկների վարքը օրգանիզմումավելի մանրամասն հետազոտելու համար:

Համեմատաբար լայն տարածում գտած 11Сհիման վրա ռադիոֆարմպատրաստուկներիցանկին են պատկանում 11С – պալմիտինայինթթուն, 11С – մետիոնին, 11С – գլյուկոզա, 11С –բենզամիդային միացություններ, 11С –ճարպային թթուներ սրտաբանականհետազոտությունների համար: Բացի դրանիցհաճախ անմիջականորեն օգտագործվում ենածխածնի գազաձև իզոտոպայինմիացությունները, ինչպիսիք են 11СО, 11СО2,15СО, 15СО2.

Պոզիտրոն ճառագայթողռադիոնուկլիդների գեներատորներ

Կատիոնային որոշ ռադիոնուկլիդներ ինչպիսիքեն ռուբիդիում-82, պղինձ-62, գալիում-68,մանգան-52m, ինդիում-110 կարող են ստացվելգեներատորներից, որոնց կարելի է տեղափոխելարտադրության վայրից բավականին մեծհեռավորությունների: Այդպիսիգեներատորների կիրառումը հնարավորությունէ ստեղծում շարժական ՊԷՏ կենտրոններիստեղծմանը, որոնք “կապված” չենցիկլոտրոնին:

Այսպես օրինակ82Sr(25,6օր)→82Rb(1,27րոպե), որըպատրաստվում է «Циклотрон» ՓԲԸ (ք.Օբնինսկ) 85Rb(p,4n)82Sr (Еp=70 ՄէՎ)ռեակցիայի կիրառումով, տեղափոխումեն Լոս-Ալամոս (ԱՄՆ), որտեղ 82Srիզոտոպով լիցքավորվում ենգեներատորներ և մատակարարվումՀյուսիսային Ամերիկայի և Եվրոպայիհոսպիտալներ:

82Sr/82Rb գեներատորի պատրաստմանհամար 82SrCl աբսորբացվում են անագիհիդրատացված դիօքսիդի վրա:Էլյուավորումը անց են կացնում 0,9% NaClֆիզիոլոգիական լուծույթով: Էլյուացմանարագությունը ղեկավարվում է ավտոմատկարգով ելքային դոզայի ակտիվությանհամեմատ: Այսպիսի ավտոմատ ռեժիմովզննվողին կարող է ներարկվել մինչև 2 ԳԲք82Rb ամեն 5-10 րոպեն մեկ: Այսպատրաստուկը կիրառվում է սրտի մկանիՊԷՏ հետազոտման համար:

Բավականին հեռանկարային էերևում Գալլիում-68 (Т1/2 = 68,1րոպե) իզոտոպի կիրառումը, այնգերմանիում-68 (Т1/2 = 288 օր)ռադիոնուկլիդի դուստր իզոտոպն է:68Ga ռադիոնուկլիդը իրականումմաքուր պոզիտրոն ճառագայթողիզոտոպ է (β+ – 90 %, Еβ+ = 1190կէՎ):

Մայրական գերմանիում-68 կարող էստացվել ցիկլոտրոնի վրա հետևյալ

ռեակցիաներով69Ga(р,2n)68Gе (ЕР=19 ՄէՎ) 66Zn(α,2n)68Gе (Еα=11 ՄէՎ).

Ստացված գերմանիում իզոտոպը գալլիումիթիրախից անջատելու համար կիրառում ենէքստրակցիայի մեթոդը: Այդ նպատակով Գալլիումըհալեցնելով անջատում են իր հենարանից 30оСջերմաստիճանի տակ, այնուհետև լուծում են 5 М HNO3թթվում, ավելացնում են աղաթթու HCl հասցնելովխտությունը 8-9 М և այնուհետև իրականացնում ենէքստրակցիա քառաքլոր ածխածնով ССl4: Ստացվածէքստրակտը լվանում են 8М HCl, իսկ 68Gеվերաէքստրակտավորում են 0,2 М աղաթթվով:Արդյունքում ստացված իզոտոպի ռադիոնուկլիդայինմաքրությունը կազմում է ավելի քան 99 %.

Այս մեթոդով պատրաստած 68Ge/68Gaգեներատորի պիտանելիության ժամկետըգերազանցում է մեկ տարին, որըսկզբունքորեն հնարավորություն է տալիսՊԷՏ սքաներին աշխատել նույնիսկցիկլոտրոնի բացակայությանպայմաններում: Առաջին այսպիսիգեներատորը մշակվել էր Greene ևTucker կողմից: Որպես հիմնականթերություն նշվել է էլյուատում 68Ga ելքիանկումը 70 մինչև 10–15% սյունյակը 6ամիս շահագործումից հետո:

Այդ կապակցությամբ հետագայում փորձարկվելեն տարբեր կլանիչներով – սորբենտներով –գեներատորներ՝ սիլիկագել (էլյուանտ 10 МНСl), ZrO2 и TiO2/5 % ZrO2 (0,1 М НСl), β-SnO2(1 М НСl), α-Fe2O3 (0,01 М НСl) և այլն:Ներկայումս սորբենտների համապատասխանընտրության հաշվին հաջողվեց ստեղծելգեներատոր, որն ապահովում է 68Ga ելքը 60–90%շահագործման սկզբում և մոտավորապես40 % – շահագործման ժամկետի վերջում:

ՄԻԿՐՈՕՐԳԱՆԻԶՄՆԵՐԻՀԵՏԶՈՏՈՒԹՅԱՆ

ԻԶՈՏՈՊԱՅԻՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ

Իրենց բնական կենսական պայմաններումկամ թարմ նմուշներումմիկրոօրգանիզմների ակտիվությանհետազոտության հայտնի մեթոդներիցամենազգայունն է ռադիոիզոտոպայինմեթոդը: Բացի դրանից այդ մեթոդը կարողէ այս կամ այն նյութի ճակատագրի մասինտեղեկություն տալ որոշակիբնապահպանական տեղի միկրոբայինհամայնքներում:

Միկրոօրգանիզմների կողմիցիզոտոպների խմբավորում

Իզոտոպների խմբավորումըմիկրոօրգանիզմների կողմից – դամիկրոօրգանիզմներինյութափոխանակության արդյունքիիզոտոպային բաղադրությանփոփոխությունն է համեմատածմիջավայրից օգտագործած նյութերիհետ:

Ռադիոավտոգրաֆիայի մեթոդ

а) նմուշավորված 3Т-тимин ներմուծումը բջջիմեջ, б) իր ներմուծումըմիջուկի ԴՆԹ, в) բջիջըպատված էֆոտոժապավենով , որիհատիկներըլուսավորվում են, г)ֆոտոժապավենիցստացված արծաթիհատիկները, д)նույնը՝տեսքը վերևից

Ռադիոիզոտոպայինմեթոդները անասնաբուծության

և անասնաբուժությանբնագավառում

Ժամանակակից անասնաբուծության ևանասնաբուժության բնագավառներումռադիոակտիվ իզոտոպները հիմնականումօգտագործվում են1) Որպես ցուցանիշ միջանկյալնյութափոխանակության ուսումնասիրությանհամար, անասունների կերի բաղադրամասերիմարսման հետազոտման, օրգանիզմումսպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրածիններիսինթեզի ուղիները ուսումնասիրելիս, կաթի,ձվի, բրդի առաջացման երևույթըուսումնասիրելիս:

2) Հանքային նյութերի և հատկապեսկալցիումի, ֆոսֆորի, յոդի, տարբերմիկրոտարրերի նյութափոխանակությաներևույթների ուսումնասիրելիս,հատկապես տարբեր ֆիզիոլիգիականվիճակներում, ինչպես նաևհիվանդությունների ժամանակ:3) Դեղամիջոցների ազդեցությանմեխանիզմները ուսումնասիրելիս՝անասունների բուժման նոր մեթոդներմշակելիս:

Նմուշավորված ատոմներով անցկացվածհետազոտությունները ցույց տվեցին, որանասունի օրգանիզմում գտնվող պահեստայինճարպը քիչ շարժունակ չէ, ինչպես համարվումէր նախկինում: Ճարպերը շարժունակ են և մեծարագությամբ թարմացվում են:Նույն այդպես համարվում էր, որ օրգանիզմիբջիջների և հյուսվածքների սպիտակուցներըհամեմատաբար երկարակյաց են, որկենսագործունեության ընթացքումհիմնականում ծախսվում են կերակրայինսպիտակուցները, իսկ հյուսվածքների ևօրգանների սպիտակուցները ավելի քիչ ենծախսվում:

Ռադիոիզոտոպային մեթոդներովհետազոտությունները ցույց տվեցին այդպատկերացմանանհամապատասխանություննիրականությանը: Բոլոր հյուսվածքներիսպիտակուցները թարմացվում են շատմեծ արագությամբ: Օրինակ, լյարդիսպիտակուցները լրիվ թարմացվում են 3-4 օրում: Հատկապես արագ ենթարմացվում աղիքների և լյարդիլորձաթաղանթի սպիտակուցները:

Իզոտոպային մեթոդներովհետազոտությունները ցույց տվեցին, որկենդանու օրգանիզմում տեղի է ունենումսպիտակուցների անընդհատփոխանակում արյան և հյուսվածքներիմիջև՝ առանց նրանց նախնականտրոհման մինչև ամինաթթուներ: Այստվյալներով հիմնավորվում է լրիվ նորպատկերացում օրգանիզմումսպիտակուցների շարժունակության ևարագ թարմացման վերաբերյալ:

Անասնաբույժների և անասնատեխնիկներիհամար մեծ նշանակություն ունեցանհատկապես աճող և բարձր արդյունավետությանանասունների միներալ նյութերի փոխանակմաներևույթների իզոտոպային մեթոդներովուսումնասիրությունը: Օրինակ՝ռադիոնուկլիդները օգտագործվում են կերիմարսման երևույթները ուսումնասիրելիս, այսկամ այն բաղադրիչների մարսմանարդյունավետությունը հետազոտելիս: Կերումայս կամ այն տարրերի պակասը կարող է բերելանասունների արդյունավետությաննվազեցմանը:

Меченые атомы в биологических исследованиях

http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000014/st033.shtml

Կենդանի օրգանիզմներում անընդհատ տեղիունեցող նյութափոխանակության երևույթըկենսաբանության հիմնական հարցերից մեկն է:Սակայն երկար տարիներ չէր գտնվում այնպիսիմեթոդ որ թույլ տար ուսումնասիրել բջիջներում,օրգաններում և հյուսվածքներում տեղի ունեցողնյութափոխանակության երևույթներիդինամիկան: Ամենահարմար մեթոդներից էրնմուշման մեթոդը, երբ օրգանիզմ ներարկվողնյութը նմուշավորվում է – метится – որպեսզիհետագայում հնարավոր լինի հետևել նրաճակատագրին

Որոշ դեպքերում այս կամ այն նյութընմուշավորում էին ներկով: Սակայն այդմեթոդն ուներ լուրջ թերություններ:1. Նմուշ ներկը իր քիմիական բաղադրությամբ

տարբերվում էր այն նյութից, որ պետք էնմուշավորեր, և ի հետևանք հնարավոր չէրպնդել, որ նյութի և ներկի վարքերը նույննեն.

2. Նմուշավորող նյութի խտությունը ստիպվածէին վերցնել բավականին մեծ, և դա կարողէր ազդել հետազոտվող երևույթի ընթացքիվրա:

Այդ տեսակետից հետզոտողների համարլայն հնարավորություններ բացեցռադիոակտիվ ցուցանիշների –индикаторы – կիրառումը, որը կոչվեցհենց նմուշված ատոմների մեթոդ: Այդմեթոդի էությունը կայանում է նրանում, որնույն նյութի ռադիոակտիվ իզոտոպներըավելացվում են ոչ ակտիվ ատոմներին,այսպես ասած՝ նմուշավորում են նրանց,որը թույլ է տալիս հետևել տարբերերևույթներին, որոնցում մասնակցում ենայդ ատոմները:

Այս մեթոդով հետազոտություն անցկացնելիս ոչռադիոակտիվ նյութի հիմնական մասնեբաժնինավելացնում են նույն նյութի ռադիոակտիվիզոտոպ պարունակող բաղադրիչ: Ստացվածխառնուրդը ներարկում են օրգանիզմ, կամավելացնում են կերին և այլն: Քանի որ տարբերքիմիական երևույթների ընթացքում նույնքիմիական տարրի տարբեր իզոտոպներ իրենցնույն ձևի են պահում, ապա ռադիոակտիվիզոտոպի վարքը չի տարբերվի այդ նույն նյութիոչ ռադիոակտիվ ատոմների վարքից:

Այնուհետև ժամանակ առ ժամանակ հատուկսարքերի միջոցով հետևում են օրգանիզմիհյուսվածքներում ռադիոակտիվ իզոտոպիբաշխմանը: Ստացված պատկերը բնութագրումէ նաև ոչ ռադիոակտիվ իզոտոպի բաշխումը:Բնական ռադիոակտիվ նյութերը այսպիսիհետազոտությունների համար կիրառվում էինդեռ նախորդ դարի սկզբին: Սակայն լայնկիրառում այս մեթոդը ստացավ միայն այնպահից, երբ սովորեցին արհեստական մեթոդովստանալ ռադիոակտիվ իզոտոպներ:

Նմուշավորման մեթոդը ունի չափազանցբարձր զգայնություն, որըպայմանավորված է միջուկայինճառագայթման հայտնաբերման և չափմանմեթոդներով: Այսպես օրինակ առանձինռադիոակտիվ նյութեր կարող ենհայտնաբերվել 10-15-10-20գ, երբսովորական սպեկտրաչափ մեթոդներիզգայնությունը չի գերազանցում 10-10-10-

12գ:

Այս մեթոդի մյուս առավելությունըռադիոակտիվ իզոտոպի չափմանհնարավորությունն է զգալի քանակով նույննյութի ՈՉ ԱԿՏԻՎ տարբերակի առկայությանդեպքում, առանց նյութը մաքուր տեսքով զտելուև պատրաստուկները մաքրելու կարիքի:Ռադիոակտիվ նյութերը հայտնաբերելու համարկիրառվում են այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիքեն գազային և առկայծչային դետեկտորները,որոնք թույլ են տալիս հայտնաբերել նյութիՉՆՉԻՆ ՔԱՆԱԿ և չափել նրա արձակածճառագայթումը:

Որոշ դեպքերում անհրաժեշտ է ոչ միայնՀԱՅՏՆԱԲԵՐԵԼ ԻԶՈՏՈՊԸ և ՉԱՓԵԼ ՆՐԱԱԿՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆԸ այլ նաև հետազոտելնրա բաշխումը այս կամ այն օբյեկտում:Եթե օբյեկտը ունի մեծ չափսեր, ապակիրառում են հատուկ սարքեր՝սքաներներ, իսկ եթե չափսերը շատ մեծչեն (օրինակ կենդանիների առանձինմասեր կամ օրգաններ, տերևներ,արմատներ կամ բույսերի այլ մասեր)ապա կիրառում են ավտոռադիոգրաֆիայիմեթոդը:

Ավտոռադիոգրամմա ստանալու համար մութսենյակում հետազոտվող օբյեկտին սեղմումեն ֆոտոթիթեղի կամ ֆոտոժապավենիէմուլսիոն շերտը: Միառժամանակ հետոժապավենը երևակում են (проявка):Օբյեկտի այն տիրույթները, որոնցում առկաէին ռադիոակտիվ նյութերը՝ սևացնում ենիրենց մոտակայքի ժապավենի հատվածները:Այսպիով ստացված ավտոռադիոգրամմանպատկերում է հետազոտվող օբյեկտումռադիոակտիվ իզոտոպի բաշխումը:

Տերևի ավտոռադիոգրամա

Ռադիոակտիվ իզոտոպները օգտագործում եննաև կենդանիների հետ անցկացվողփորձերում: Եթե հարկավոր է հետազոտելկենդանու օրգանիզմում որևէ նյութի վարքը՝կերի հետ կամ ենթամաշկային ներարկումովներմուծում են որոշակի քանակիռադիոակտիվ իզոտոպ, որը խառնած է նույննյութի ոչ ռադիոակտիվ տարբերակի հետ:Միառժամանակ հետո մոտեցնելովճառագայթման դետեկտորը կենդանու այսկամ այն մասերին՝ որոշում են ճառագայթմանինտենսիվությունը:

Նմուշավորված ատոմների մեթոդը թույլ էտալիս կենսաբաններին և բժիշկներինհետազոտել ֆիզիոլոգիական երևույթներըայնպիսի փորձարարական պայմաններում,որոնք առավելագույնս մոտ են չվնասվածօրգանիզմի պայմաններին:Այս մեթոդը կիրառելուց շատ քիչ ժամանակհետո ստացվեցին շատ հետաքրքիր և կարևորարդյունքներ: Կենսաբանների համար նոր էրօրգանիզմի բաղադրիչ մասերի մշտական ևանընդհատ նորացման ապացույցը:

Անսպասելի էր նաև այն արագությունը, որովտեղի են ունենում նյութերի տեղաշարժը,սպիտակուցների նյութափոխանակման բարդերևույթները: Ազոտի փոխանակումը շատհյուսվածքներում՝ լյարդ, երիկամ, արյուն –իրականանում է մեծ արագությամբ ևավարտվում է 3-4 օրում: Մկաններում,սրտամկանում, փայծաղում փոխանակումըտեղի է ունենում ավելի դանդաղ, բայց տևում էոչ ավել քան 1-2 շաբաթ:

Ռադիոակտիվ կալցիումով անցկացվածհետազոտությունները ցույց տվեցին, որերիտասարդ կենդանու ոսկորներում կուտակվում էներմուծած կալցիումի 90%, իսկ ծեր կենդանուոսկորներում՝ միայն 40%:Ռադիոակտիվ նյութի չնչին քանակը, որը չիխախտում մարմնում տեղի ունեցող երևույթներիհավասարակշռությունը, իզոտոպի հայտնաբերմանև կուտակման տեղի որոշման դյուրությունը, որոշդեպքերում հենց կենդանու վրա հետազոտությունանցկացնելու հնարավորությունը հիմք են ծառայումռադիոակտիվ ինդիկատորների կիրառումըկենսաբանության համարյա բոլորբնագավառներում:

Այս մեթոդով ստացված արդյունքներըներկայումս լայնորեն կիրառվում ենգյուղատնտեսությունում եվ բժշկությանբնագավառում:Օրինակ, առնետներին ֆոսֆորի ենթամաշկայիններարկումից 4 ժամ հետո նրա 18,6%հայտնաբերվել է ոսկորներում, 15,4% -մկաններում և 0,16% - գանգուղեղում:Պարզվել է որ սպիտակ առնետների կմախքումառկա ֆոսֆորի 30% նորացվում է 1 օրվաընթացքում:

Հղի ճագարներին ռադիոակտիվ երկաթներարկելիս արդեն 17 ժամ հետոներարկած երկաթի մեկ երրորդըհայտնաբերվեց պտղի օրգանիզմում: Ընդորում պտղի լյարդի 1 գրամը, որտեղհիմնականում կենտրոնանում է երկաթը,կուտակել էր 120 անգամ ավելի շատռադիոակտիվ երկաթ, քան մոր լյարդինույն քանակը:

Ֆիզիոլոգիայի բնագավառում նմուշավորվածատոմների մեթոդը հնարավորություն տվեցհետաքրքիր տվյալներ ստանալ բջջիթաղանթների և մեմբրանների միջով, ինչպեսնաև օրգանների և հյուսվածքների միջև նյութիտեղափոխման վերաբերյալ: Այսպես օրինակայս մեթոդով պարզվեց, որ մեկ րոպեումտրիտիումով նմուշավորված արյան հոսքի ջրի70% դուրս է գալիս այդ հոսքի սահմաններիցդուրս, և այդ նույն ժամանակում նույն քանակիջուր վերադառնում է արյան հոսքի արյունատարանոթ:

Վահանաձև գեղձի ուսումնասիրությանժամանակ պարզվեց, որ ռադիոակտիվյոդավորված կալիումը ներարկելուց մի քանիրոպե հետո նրա խտությունը վահանագեղձումշատ անգամ ավելի շատ է քան մյուսօրգաններում, հյուսվածքներում և արյան մեջ:Միաժամանակ վահանագեղձի կողմից յոդիկլանող հատկությունը զգալիորեն կախված էայդ օրգանի ֆունկցիոնալ վիճակից: Դա թույլտվեց մշակել վահանագեղձի ֆունկցիոնալհետազոտության ներկայումս կլինիկաներումլայնորեն կիրառվող մեթոդներ:

Էնտոմոլոգիայի (միջատաբանություն)բնագավառում տարբեր միջատներիմիգրացիոն ուղիների, միջատներիֆիզիոլոգիայի, նրանց կողմից տարբերհիվանդատար սնկեր, մանրէներ և վիրուսներտեղափոխելու մեխանիզմներիուսումնասիրությունը նույնպես տվեց կարևորև հետաքրքիր արդյունքներ: Հետազոտվողմիջատներին նմուշավորում էին կամկերակրելիս՝ ավելացնելով կերի մեջռադիոակտիւվ իզոտոպ, կամ մշակելովնրանց մարմինը ռադիոակտիվ նյութերով:

Պարզվեց որ տնային ճանճերի, որոնքհիմնական տեղափոխողն են այնպիսիհիվանդությունների, ինչպիսինն է օրինակդիզենտերիան, հիմնական զանգվածըբնակավայրերում դուրս թռնելու տեղիցհեռանում է մինչև 1-2 կիլոմետր, երբեմննույնիսկ մինչև 10 կիլոմետրհեռավորություն:Ֆոսֆորով նմուշավորված մեղուներիմիջոցով հետազոտվել է մեկ փեթակիցմյուսին վարակ տեղափոխելու հարցը:

Տարբեր կենսաբանական օբյեկտների տարիքըորոշելու համար շատ մեծ նշանակություն ունիայսպես կոչված ռադիոածխածնային մեթոդըըստ С14 իզոտոպի:Երկրագնդի մթնոլորտում տիեզերականճառագայթների ազդեցությամբ անընդհատ տեղիէ ունենում ածխածնի ռադիոակտիվ С14իզոտոպի ստեղծումը: Տարեկան այս ուղովառաջանում է մոտ 9,8 կգ С14: Իսկ այդիզոտոպի ընդհանուր քանակը երկրագնդիմթնոլորտում անփոփոխ է, քանի որ նոր С14ավելացումը կոմպենսացվում է եղածիռադիոակտիվ տրոհումով և կազմում է մոտ 1տոննա:

Այդ իզոտոպը միանում է մթնոլորտիթթվածնին և առաջանում է ռադիոակտիվածխաթթու գազ, որը մարսվում է բույսերիկողմից և այնուհետև նրանցից անցնումնաև կենդանիներին:Առկա տվյալները ցույց են տալիս, որվերջին 20 հազար տարում երկրագնդիմթնոլորտում ռադիոակտիվ С14 քանակիհարաբերությունը ոչ ռադիոակտիվ С12քանակին մնացել է անփոփոխ:

Այդ նույն հարաբերությունը պահպանվում էբուսական և կենդանական աշխարհումբույսերում և կենդանի օրգանիզմներումանընդհատ տեղի ունեցող նյութափոխանակմանպրոցեսների հաշվին:Իսկ օրգանիզմի կամ բույսի մահվան դեպքումփոխանակման երևույթները դադարում են, նորռադիոակտիվ ածխածին օրգանիզմ չիներմուծվում, իսկ հինը աստիճանաբարքայքայվում է: Ուստի մահացած բուսական ևկենդանական օրգանզիմներում նկատվում էС14 : С12 հարաբերության անընդհատ նվազումռադիոակտիվ ածխածնի քանակի նվազեցմանհաշվին:

Քանի որ С14 ռադիոակտիվ իզոտոպիտրոհման կիսապարբերությունը կազմումէ 5568 տարի, ապա մամոնտի ոսկորիմնացորդը, որը հողի մեջ մնացել էհինգուկես հազար տարի – կպարունակիերկու անգամ, իսկ տասնմեկ հազարտարի՝ չորս անգամ ավելի քիչС14 իզոտոպ համեմատած կենդանիօրգանիզմենրի հետ: Այս մեթոդը շատհարմար է ածխածին պարունակողօբյեկտների համար, որոնց տարիքըկազմում է 2ից մինչև 50 հազար տարի:

С14 ռադիոակտիվ իզոտոպի տեսակարարակտիվության կախումը նմուշի տարիքից:

Անցյալ դարի հայտնի ճանապարհորդ ՏուրՀեյերդալը ճանապարհորդություն էրկատարել Կոն-Տիկի նավով: Երբ նահետաքրքվեց Մարկիզյան կղզիների վրահայտնի քարե կուռքերի տարիքով՝ նաօգտվեց այն հանգամանքից, որ նրանցիցոմանց տակ հայտնաբերվել էր խարույկիմոխիր: Օգտվելով ռադիոածխածնայինմեթոդից նա հայտնաբերեց, որ մոխրիփորձանմուշներից ամենահնի տարիքըհամապատասխանում է մեր թվարկության1300 թվականին:

Ներկայումս, բացի ռադիոածխածնայինանալիզի մեթոդից, մշակված են պեղածաճյունների տարիքը որոշելու համար նաևայլ մեթոդներ, որոնք հիմնված են այլռադիոակտիվ տարրերի տրոհման վրա՝կալիում, ռուբիդիում, ուրան և այլն: Այդպիսի “ռադիոակտիվ ժամացույցները” թույլ են տալիս որոշել միլիոնավորտարիների տարիք: Տես հաջորդ նկարը:

Նախապատմական կաթնասուն ԱՐՍԻՆ-ՏԵՐԻՈՒՄԻ(ձախ) ևթևավոր մողես ՊՏԵՐՈԴԱԿՏԻԼ (աջ) պեղած աճյունները,որոնց տարիքը՝ 40 և 160 միլիոն տարի – որոշվել է“ռադիոակտիվ ժամացույցի” օգնությամբ: