„Working Horse“ der Nuklearmedizin

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Erzeugung von Molybdän-99 (I)

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Tc-99-Chemie

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Technetium-99m

„Working Horse“ der Nuklearmedizin

- Kurze, aber für nuklearmedizinische Untersuchungen ausreichende Halbwertzeit von 6,04 h

- Die Emission niederenergetischer γ–Strahlung von 140 kV. Diese Energie liegt im optimalen Bereich der Nachweisempfindlichkeit der Detektoren - Keine Emission von β–Teilchen, dadurch werden lokale

Strahlenbelastungen vermieden

- Hohe Verfügbarkeit, Durch die Benutzung von ⁹⁹Mo / ^99mTc-Generatoren kann ^99mTc periodisch am Ort seiner Verwendung erzeugt und

weiterverarbeitet werden

- Die Markierbarkeit einer großen Anzahl von medizinisch relevanten Substanzen mit ^99mTc

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Technetium

-Basis der Modernen Nuklearmedizin-

1937 L. Perrier und E. Segré erzeugen erstmalig das Element 43: ⁹⁴Mo (d, n) ^95mTc

1958 Erster ⁹⁴Mo / ^95mTc Generator

Ab 1960 Versuche zur Nuklearmedizinischen Verwendung (P. Richards) Ab 1970 Breite diagnostische Anwendung durch Einführung des Prinzips von

“Instant”-Kits

Ab 1980 Ausweitung des Kit-Prinzips auf unterschiedliche Organsysteme wie Skelett, Ausscheidungsorgane, Lunge…

Stürmische Entwicklung der Produktion

Ab 1985 Nächster Schritt ^95mTc-Pharmaka der 2. Generation Diffusible Tracer

Neutrale Tc-Komplexe für Diagnostik von Myocard und Hirn Diagnostika mit spezifischer Ausscheidung

Tc-MAG3 wird aktiv in den Nierentubuli sezerniert Ab 1995 ^95mTc-Pharmaka der 3. Generation?

Rezeptorbinde

“Reaktive”: Redox-Marken, Metabolisierbare Tracer Peptide

???

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Chemie des Technetiums

- Radioaktives Element

- Nur auf künstlichem Wege erzeugbar

- Übergangselement der 7. Gruppe des Periodensystems - Oxydationsstufen +7 bis -1

- Vielfache Komplexierungsreaktion

- Synthese von Technetiumkomplexverbindungen mit physiologisch verträglichen Liganden (Substanzen mit –O^-, -COO^-, -S^- und –NH₂

Donatoren) gelingt in wässriger Lösung erst nach Reduktion des Tc(VII) in niedere Oxydationsstufen (+5, +4, +3)

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Radiotracer in der Medizin

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Radionuklidgeneratoren

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99

Mo /

^99m

Tc-Sterilgenerator

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Radionuklidgeneratoren

Zur Bereitstellung von kurzlebigen radioaktiven Isotopen werden Radionuklidgeneratoren genutzt

Voraussetzungen für die Herstellung der Generatoren sind:

- Verfügbarkeit zweier sich im genetischen Zusammenhang befindlichen Radionuklide (langlebige Mutter und kurzlebige Tochter im Gleichgewicht) - Realisierung einer chemischen Trennoperation

Apparative Anordnung eines Radionuklidgenerators nennt man auch Generator/Generatorsystem, „Melksystem“ oder „Kuh“ („cow“) Radionuklidgeneratoren haben folgende Merkmale:

- Unabhängig von Reaktoren oder Beschleunigern verwendbar

- Grundlage ist die Trennung von Tochter- und Mutternuklid (wiederholbar, reproduzierbar und selektiv, Fraktion der Tochter möglichst rein)

- Zeitaufwand für die Trennung soll möglichst klein sein, auf jeden Fall kleiner als die HWZ der Tochter

Literatur:

(11)

Radionuklidgeneratoren, Grundlagen

(Teil 2)

(12)

99m

Tc-markierte Peptide

(13)

Auswahl von In-vivo

^99m

Tc-

Radiopharmaka

(14)

Einige radioaktive Nuklide, die im

Zyklotron hergestellt werden

(15)

Zusammenhang

(16)

Positronenstrahler und ihre

Eigenschaften

(17)

In Batterien genutzte Radionuklide

(18)

Stabilitätsinsel

- Quantenmechanische Rechnungen ergaben, dass jenseits der

Transuranelemente Z= 114 ein Gebiet mit einer großen Stabilität der Atomkerne existieren kann (Stabilitätsinsel)

Atomkerne mit abgeschlossenen Neutronen- und Protonenschalen - Magische Zahlen in diesem Gebiet: 114 für Protonen

184 für Neutronen

- Bisher noch nicht synthetisiert bzw. charakterisiert, noch in der Natur gefunden

- Möglichkeit der Erzeugung in Beschleunigern (GSI Darmstadt)

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Herstellung von Transuraniumelementen I

- Im Kernreaktor

während des Abbrandes der Kernbrennstoffe im Reaktor entstehen nicht nur verschiedenste Spaltnuklide, sondern durch Neutroneneinfang des ²³⁸U und anschließend β^-–Prozesse höhere Transuraniumelemente

Beispiel:

mit Reaktoren sind wägbare Mengen an TUE mit Ordnungszahlen Z<100 herstellbar

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Herstellung von Transuraniumelementen II

- Synthese durch thermonukleare Reaktionen

*Elemente Einsteinium (Z = 99) und Fermium (Z = 100) wurden in den Produkten der ersten thermonuklearen Explosion (1952 Bikini-Atoll) entdeckt

*annahme: Aufnahme von bis zu 19 Neutronen durch 23892U, anschließend mehrere β^--Prozesse:

- Herstellung mit Beschleunigern

*schwerste Elemente lassen sich nur durch Kernreaktion mit energiereichen schweren Ionen synthetisieren (siehe Tabelle)

(J.T. Oganesian, P. Armbruster, S. Hoffmann, G. Münzenberg)

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Synthese künstlicher Elemente I

- Stand 1939 waren incl. Des Urans 88 Elemente gefunden

- Bis heute die vier fehlenden Elemente Technetium, Promethium, Astat, Francium aufgefunden

- Inzwischen Elemente bis zur Kernladungszahl Z = 112…114 synthetisiert - Alle „schwersten“ Transuraniumelemente sind radioaktiv mit geringen

Halbwertzeiten der bisher bekannten Isotope

- Radioaktive Umwandlung: α-Umwandlung, Spontanspaltung

- Große Schwierigkeiten bei Nachweis und erst recht bei chemischer Charakterisierung

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Seaborgium: Oxidhydroxid-Chemie

Experimentelle Ergebnisse

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Seaborgium: Oxidhydroxid-Chemie

Das Experiment

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