Au-198 là đồng vị đầu tiên được sử dụng cho mục đích theo dõi tình trạng “sức khỏe” bộ phận cổ của người. Đồng vị này có khả năng hấp thụ lớn hơn và nhanh hơn bất kỳ đồng vị phóng xạ nào khác được sử dụng sau đó (I-131 hay 99mTc). Với kích thước hạt 5 nm, Au-198 có nhiều lợi thế trong việc tối ưu khả năng hấp thụ của hệ mạch, mang lại hiểu quả cao trong các ứng dụng y học. Mặc dù đã được biết đến từ hơn 2.500 năm trước, nhưng các ứng dụng tiềm năng của Au-198 đã thu hút được sự chú ý ngày càng tăng trong thế kỷ 21.
Vàng khối nổi tiếng là trơ, nhưng khi ở kích thước hạt nano, vàng thể hiện các đặc tính phản ứng hóa học và quang vật lý khác nhau. Khả năng phản ứng cao của các hạt nano vàng (AuNP) với rất nhiều vectơ hóa học và sinh hóa tạo ra phổ rộng các AuNP lai có kích thước tế bào nhưng vẫn giữ được hầu hết tất cả các đặc tính dành riêng cho kích thước nano. Sự tương đồng về kích thước này và sự công nhận của các AuNP với các loài tế bào trong miền sinh học đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu hướng tới các ứng dụng của công nghệ nano để đánh dấu vị trí cụ thể của các hạt AuNP lai trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh bao gồm cả ung thư. Tính đa chức năng và khả năng phản ứng độc đáo của AuNP cho phép tạo ra các hạt nano lai mang các đặc tính hình ảnh và trị liệu để nhắm mục tiêu vào các tế bào ung thư.
Au-198 là đồng vị phóng xạ của vàng. Nó trải qua quá trình phân rã beta thành Hg-198 ổn định với chu kỳ bán rã là 2,69464 ngày. Nhờ các đặc tính phân rã mà Au-198 được quan tâm rộng rãi của giới khoa học về khả năng ứng dụng tiềm năng trong xạ trị để điều trị ung thư. Bên cạnh đó, Au-198 còn được sử dụng trong nghiên cứu vũ khí hạt nhân và như một chất đánh dấu phóng xạ trong nghiên cứu thủy văn. Au-198 được tìm thấy lần đầu tiên vào năm 1935 bởi Enrico Fermi và cộng sự, dù không được xác định chính xác vào thời điểm đó. Au-198 được xác định chắc chắn vào năm 1937 sau khi chiếu xạ neutron vào bia Au-197 ổn định. Mặc dù có nhiều yếu tố đặc trưng cho một đồng vị phóng xạ, nhưng chu kỳ bán rã, năng lượng tia bức xạ và hiệu suất hoạt động là những yếu tố quan trọng đối với các ứng dụng trong y tế. Au-198 với chu kỳ bán rã ~2,7 ngày bằng cách phát ra các hạt ß có năng lượng cực đại 0,960 Mev và các tia gamma có năng lượng 0,412, 0,68 và 1,09 Mev. Năng lượng (0,412 Mev) dồi dào nhất của tia gamma từ Au-198 thích hợp cho việc chiếu xạ bên trong các cơ quan của con người.
Quặng Vàng
Việc sử dụng trị liệu của vàng keo phóng xạ Gold Au-198 lần đầu tiên được mô tả bởi Sheppard và cộng sự vào năm 1947. Gold Au-198 là một chất chống ung thư, hỗ trợ chẩn đoán và điều trị. Giọt vàng phóng xạ keo Au-198 đã được sử dụng để điều trị bệnh nhân có nhiều u nhú ở bàng quang. Khoảng 300 mcc vàng thấm vào bàng quang trong 4 đến 6 giờ, cung cấp một liều lượng khoảng 4.000 đến 5.000 rem (11 – 13 mSv) cho biểu mô bàng quang. Au-198 cũng được sử dụng để ước tính lưu lượng máu đến gan ở trẻ em bị viêm gan mãn tính đang hoạt động hoặc đang tiến triển. Gold Au-198 được dùng trong điều trị phối hợp ung thư trực tràng.
Phân rã Au-198
Trong xạ trị áp sát (xạ trị trong), Au-198 được đưa vào bên trong hoặc bên cạnh khu vực cần điều trị đồng thời được giảm phơi nhiễm bức xạ ở các mô khỏe mạnh xung quanh. Liệu pháp áp sát thường được sử dụng như một phương pháp điều trị hiệu quả đối với ung thư cổ tử cung, tuyến tiền liệt, vú và da và cũng có thể được sử dụng để điều trị các khối u. Hạt vàng Au-198 được sử dụng trong liệu pháp cấy ghép hạt vĩnh viễn liên quan đến việc tiêm khoảng 30-100 hạt phóng xạ vào tuyến tiền liệt. Chúng phát ra bức xạ với tốc độ liều thấp trong vài tuần và sau đó các hạt có thể tồn tại vĩnh viễn trong tuyến tiền liệt. Xạ trị áp sát có thể được sử dụng cho nhiều giai đoạn điều trị tuyến tiền liệt. Phương pháp điều trị này cũng có thể được sử dụng cho nhiều khối u được coi là quá nặng để phẫu thuật cắt bỏ tuyến tiền liệt triệt để. Miễn là không có sự lây lan rõ ràng đến các vùng khác của cơ thể, chẳng hạn như xương, phương pháp điều trị này có thể được xem xét để áp dụng trên từng bệnh nhân cụ thể. Đối với giai đoạn đầu, điều trị có thể thay thế cho phẫu thuật cắt bỏ tuyến tiền liệt triệt để với ít tác dụng phụ hơn. Trong Y học hạt nhân, Au-198 được sử dụng để chẩn đoán hỗ trợ cho một số phương pháp điều trị ung thư. Thời gian bán hủy và năng lượng phân rã beta của nó cho phép phạm vi thâm nhập 4 mm vào mô, tiêu diệt các khối u mà không ảnh hưởng đến mô lành ở gần.
Ứng dụng của hạt nano vàng trong y học
Trong kỹ thuật theo dõi phóng xạ (Tracer) trầm tích và dòng nước, Au-198 mang lại những hiệu quả rõ rệt. Au-198 được sử dụng rộng rãi kể từ khi các đồng vị phóng xạ nhân tạo ra đời vào những năm 1950, như một phần bổ sung cho các kỹ thuật khảo sát khác. Bên trong các nhà máy lọc dầu, Au-198 được sử dụng để nghiên cứu sự biến chuyển thủy động lực học của chất rắn ở tầng sôi và sử dụng để định lượng mức độ bám bẩn của các thành phần bên trong tầng sôi. Mặt khác, trong các nghiên cứu về dòng chảy, phương pháp thời gian vận chuyển của kỹ thuật đánh dấu phóng xạ được áp dụng để tính toán lượng lưu lượng thể tích dòng nước và Au-198 là đồng vị được ưu tiên do thời gian bán hủy ngắn, tính sẵn có và chi phí thích hợp bên cạnh khả năng hòa tan trong nước của nó. 198AuSiO2 được sản xuất bằng phương pháp khử citrate thông thường và được chiếu xạ bằng phương pháp kích hoạt neutron trong Lò phản ứng nghiên cứu. Trước khi tiêm, các hạt nano rắn 198AuSiO2 được phân tán đồng nhất vào 20 ml nước cất để tạo thành dung dịch đánh dấu phóng xạ. Sau đó, dung dịch chất đánh dấu phóng xạ phát tia gamma 1 ml ngay lập tức được bơm vào đường cấp dòng nước ở đầu vào.
Sơ đồ nguyên lý ứng dụng Au-198 trong điều tra trầm tích và dòng chảy của nước
Việc điều tra sự vận chuyển của trầm tích theo dòng nước dựa trên việc sử dụng trầm tích được đánh dấu có thể được coi là một kỹ thuật cao. Các trầm tích lơ lửng có thể dễ dàng được đánh dấu bằng cách sử dụng Au-198 làm chất đánh dấu và có thể điều tra sự lắng đọng của các trầm tích này ở đáy các vùng nước. Kỹ thuật này được sử dụng trong các nghiên cứu liên quan đến lắng đọng ở các khu bến cảng, cửa sông, hồ chứa và ao để bổ sung nước nhân tạo. Thông tin định tính và định lượng có thể thu được từ kỹ thuật này. Trong trường hợp ở lòng sông, Au-198 có thể xác định được sự vận chuyển khối lượng trầm tích. Với môi trường biển, kỹ thuật này phù hợp để nghiên cứu các vấn đề liên quan đến hoạt động nạo vét (đánh giá các bãi đổ thải) hoặc bảo vệ bãi biển.
Đối với các ứng dụng truy tìm nguồn nước, nhiều chất đánh dấu không phóng xạ đã được sử dụng từ 30 năm trước như I-131, Cr-51, Co-58, Au-198 và tritium. Việc so sánh các chất đánh dấu phóng xạ với các chất đánh dấu không phóng xạ có thể được tóm tắt như sau: Ưu điểm của các chất đánh dấu phóng xạ là không tạo ra ô nhiễm lâu dài cho nước; phát hiện tại chỗ các nguồn phát gamma; độ nhạy phát hiện cao (dò lượng nước lớn với lượng nhỏ chất đánh dấu) và độ ổn định tốt hơn (có thể sử dụng với nước bị ô nhiễm cao và trong trường hợp lượng cặn lắng lớn).
Từ khóa: Au-198; đồng vị phóng xạ; xạ trị; theo dõi chức năng; thủy văn đồng vị
– CMD&DND –
