Chất đánh dấu phóng xạ hay nhãn phóng xạ là một hợp chất hóa học trong đó một hoặc nhiều nguyên tử đã được thay thế bằng một chất phóng xạ. Nhờ quá trình phân rã phóng xạ, chất phóng xạ đó có thể được sử dụng để theo dõi cơ chế phản ứng hóa học bằng cách theo dõi đường đi của đồng vị phóng xạ từ phản ứng đến sản phẩm. Một trong những phương pháp tạo ra chất đánh dấu phóng xạ là sử dụng máy gia tốc cyclotron hoặc máy gia tốc hạt tuyến tính. Đây là phương pháp chủ yếu sử dụng trong ngành dược phẩm phóng xạ, để tạo ra fluorodeoxyglucose (FDG) có gắn nhãn phóng xạ ứng dụng trong chụp PET.
Loại bức xạ được sử dụng nhiều nhất trong các chất đánh dấu là bức xạ beta. Bức xạ beta dùng để đánh dấu và theo dõi độ dày của vật liệu hoặc gắn với các dược chất để chụp ảnh y tế. Dược chất tập trung ở các bộ phận bị tổn thương hoặc bệnh tật khác nhau của cơ thể và bức xạ cũng tập trung theo đó. Các chất đánh dấu được tạo ra sao cho có tác dụng tự nhiên nhất có thể, khả năng gây ra tác dụng phụ là rất thấp. Các xét nghiệm liên quan đến việc sử dụng các loại thuốc không phóng xạ khác có thể có khả năng gây ra tác dụng phụ rất thấp. Chất đánh dấu phóng xạ được sử dụng rộng rãi trong việc theo dõi các thiết bị công nghiệp, ví dụ như đo lưu lượng chất lỏng, khí và chất rắn hoặc phát hiện mô hình ảnh mà không làm ảnh hưởng đến sản phẩm. Vì không có quá trình nào khác trong cơ thể con người tạo ra bức xạ gamma, nên năng lượng do chất đánh dấu tạo ra vẫn nổi bật rõ ràng, ngay cả với số lượng nhỏ.
Đạn phát sáng là đạn thật. Chúng được thiết kế để chiếu sáng đường đi của viên đạn để người bắn có thể nhìn thấy viên đạn của mình bắn trúng đâu. Chúng đặc biệt hữu ích vào ban đêm. Trên dây súng máy, thông thường cứ 5 viên sẽ có một viên phát sáng. Trong kỹ thuật đánh dấu phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ được sử dụng để theo dõi hành vi của các nguyên tố hoặc các loại hóa chất trong quá trình hóa học và các quá trình khác. Điều này được thực hiện thông qua phương pháp đo phóng xạ. Theo dõi sự phân rã phóng xạ của nó, chất đánh dấu phóng xạ có thể được sử dụng để khám phá cơ chế của các phản ứng hóa học. Chúng cũng được sử dụng để trực quan hóa dòng chảy thông qua các công nghệ khác nhau, chẳng hạn như Chụp cắt lớp phát xạ đơn photon (SPECT), Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) và Theo dõi hạt phóng xạ (CARPT).
Kỹ thuật đánh dấu phóng xạ (TRACER) đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong công nghiệp. Công nghệ này được sử dụng để chẩn đoán các nguyên nhân cụ thể gây ra tình trạng kém hiệu quả trong một nhà máy hoặc hoạt động của quy trình và để nghiên cứu chung các quy trình trong các ngành công nghiệp và những môi trường liên quan, thu được tỷ lệ chi phí-lợi ích lớn từ việc tối ưu hóa quy trình và xử lý sự cố, chẳng hạn như trong quá trình vận chuyển trầm tích.
Chuẩn bị tiến hành kỹ thuật đánh dấu phóng xạ
Cần phải đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau trước khi tiến hành kỹ thuật đánh dấu phóng xạ. Điều quan trọng nhất trong số đó là lựa chọn chất đánh dấu phóng xạ phù hợp, hợp chất chất đánh dấu phóng xạ phải hoạt động theo cùng một cách như vật liệu cần theo dõi. Để có được kết quả đáng tin cậy và có ý nghĩa, chất đánh dấu phóng xạ công nghiệp cũng phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản khác như thời gian bán hủy và năng lượng bức xạ phù hợp cũng như độ ổn định vật lý và hóa học. Nó cũng phải dễ dàng và rõ ràng có thể phát hiện được. Trước khi tiêm chất đánh dấu vào hệ thống, phải biết rõ chất đó sẽ hoạt động như thế nào bên trong hệ thống. Trong một số trường hợp nhất định, chất đánh dấu có thể bị phân hủy, thay đổi pha, hấp thụ và hấp phụ không mong muốn, tương tác hóa học với các thành phần của hệ thống. Tất cả những điều này có thể dẫn đến kết quả không chính xác. Thường rất khó để đáp ứng tất cả các yêu cầu của một chất đánh dấu lý tưởng. Ngay cả khi một chất đánh dấu phóng xạ đáp ứng các tiêu chí, nó lại có thể không có sẵn cho các nước đang phát triển.
Trong y học, các chất đánh dấu được ứng dụng trong một số xét nghiệm, chẳng hạn như 99mTc trong chụp ảnh bức xạ và y học hạt nhân, bao gồm Chụp SPECT, Chụp PET và chụp nhấp nháy. Các chất đánh dấu có chu kỳ bán rã khác nhau được sử dụng cho từng giai đoạn khác nhau. Chúng cũng là cốt lõi của y học hạt nhân. Những nguyên tử không ổn định hoạt động giống như các nguyên tử ổn định thông thường ngoại trừ một khoảnh khắc cực ngắn khi chúng phát ra bức xạ. Các tính chất hóa học và vật lý của chúng là những tính chất của loài mà chúng thuộc về. Chúng liên kết với các nguyên tử khác để tạo thành các phân tử. Các tia alpha, beta hoặc gamma mà chúng phát ra trong quá trình phân rã phóng xạ nhanh chóng báo hiệu sự hiện diện của chúng. Các vật thể cực nhỏ có kích thước vô cùng nhỏ. Các đồng vị phóng xạ có thể được định vị bằng các máy dò tốt nhờ các tia chúng phát ra. Chúng là gián điệp của sự sống, là công cụ chẩn đoán. Trong liệu pháp điều trị bệnh, tia phóng xạ được sử dụng như vũ khí. Người ta sẽ bắn tia vào khối u bằng nguồn bên ngoài hoặc bằng cách cấy ghép chất phóng xạ gần các tế bào ác tính. Việc sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán là phổ biến nhất hiện nay.
Kể từ khi phát hiện ra phóng xạ nhân tạo vào năm 1934, các bác sĩ đã được trang bị một loạt các đồng vị phóng xạ để sử dụng làm chất đánh dấu hoặc chất theo dõi. Nhờ các đồng vị phóng xạ này, giờ đây có thể theo dõi đường đi của một nguyên tử hoặc nguyên tố hóa học đơn lẻ xung quanh cơ thể mà không làm thay đổi hành vi vật lý, hóa học hoặc sinh học của nó. Trong lĩnh vực sinh học và y học, chất đánh dấu hạt nhân thường là các sản phẩm dược phẩm phóng xạ có phân tử chứa một nguyên tố phóng xạ – một chất đánh dấu. Sự phát xạ bức xạ của các nguyên tử như vậy cho phép theo dõi đường đi hoặc quá trình trao đổi chất của các chất đánh dấu này trong cơ thể. Chất đánh dấu có thể được khử thành chính chất đánh dấu: đây là trường hợp của krypton-81m hoặc xenon-133, các khí hiếm được sử dụng để chụp phổi. Chất đánh dấu cũng có thể được gắn vào các vật thể khác ngoài phân tử, chẳng hạn như vi cầu albumin.
Các xét nghiệm y khoa loại này bao gồm việc sử dụng một chất đánh dấu phóng xạ, được lựa chọn cẩn thận dựa trên khả năng theo dõi quá trình trao đổi chất hoặc cung cấp thông tin về hoạt động của một cơ quan nhất định. Chất đánh dấu có thể là một nguyên tử riêng lẻ (ví dụ như iốt-123), một phân tử được đánh dấu (chẳng hạn như diphosphonat được đánh dấu bằng technetium-99m), một hormone hoặc thậm chí là một kháng thể được đánh dấu bằng một đồng vị. Đồng vị phải được liên kết hóa học với phân tử có liên quan mà không làm thay đổi các đặc tính và quá trình trao đổi chất của nó. Liên kết cũng phải là một liên kết rắn để theo dõi phân tử chứ không phải là một nguyên tử phóng xạ cuối cùng bị tách ra. Dược phẩm phóng xạ thường được đưa vào tĩnh mạch, mặc dù một số cũng có thể được hít vào hoặc thậm chí nuốt.
Khi nói đến việc quét cơ thể bên trong, mục tiêu là xác định vị trí của sản phẩm dược phẩm phóng xạ bên trong cơ thể từ một phát hiện bên ngoài trong khi phơi nhiễm cơ thể với liều lượng bức xạ tối thiểu. Do đó, các nguồn phát gamma là các nguyên tố phóng xạ lý tưởng: tia gamma là chất ion hóa tương đối thấp và đồng thời có khả năng xuyên thấu đủ để có thể phát hiện bên ngoài cơ thể. Một tính chất quan trọng khác của nguyên tố phóng xạ là chu kỳ bán rã của nó, phải đủ dài để theo dõi quá trình sinh học đang được đề cập và cũng phải đủ ngắn để tránh bất kỳ sự phơi nhiễm không cần thiết nào.
Technetium-99m là nguyên tố được sử dụng phổ biến nhất (80-90% các lần quét phát xạ), vì nó cho phép khám phá nhiều bộ phận cơ thể và chỉ phát ra tia gamma có năng lượng (140keV) phù hợp với các máy dò gamma-camera. Các bộ phát beta-plus (positron) được sử dụng trong chụp cắt lớp phát xạ positron (PET). Trong lĩnh vực liệu pháp chuyển hóa, máy phát beta được sử dụng để cung cấp liều lượng bức xạ có tính định vị cao.
Từ khóa: Tracer; phóng xạ;
– CMD –
