›

Khóa luận Nghiên cứu và điều chế dược chất phóng xạ chromphosphate (Cr³²PO₄)

pdf 58 trang thiennha21 14/04/2022 3290
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu và điều chế dược chất phóng xạ chromphosphate (Cr³²PO₄)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_va_dieu_che_duoc_chat_phong_xa_chrompho.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu và điều chế dược chất phóng xạ chromphosphate (Cr³²PO₄)

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRẦN THỊ THƯƠNG THƯƠNG - 1410723 NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU CHẾ DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 32 CHROMPHOSPHATE (Cr PO4) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS. DƯƠNG VĂN ĐÔNG KHÓA 2014 - 2018
  2. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Đà Lạt, ngày .tháng .năm
  3. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Đà Lạt, ngày .tháng .năm
  4. LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian 4 năm học tập tại trường, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Kỹ thuật hạt nhân – Trường Đại học Đà Lạt đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Và để hoàn thành hết khóa học và làm luận văn tốt nghiệp, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới tất cả thầy cô cũng như các anh chị trong Trung tâm nghiên cứu và điều chế đồng vị phóng xạ - Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, đặc biệt là thầy Dương Văn Đông và thầy Nguyễn Thanh Bình đã tận tình truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng quý báu và tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại Trung tâm. Trong đó Thầy Nguyễn Thanh Bình là người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt cũng như Trung tâm Nghiên cứu và điều chế đồng vị phóng xạ, nơi tôi đã làm thực nghiệm và xử lý số liệu trong bản luận văn. Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới tất cả các bạn trong lớp HNK38, những người đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên tôi trong suốt quá trình học tập. Do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ bảo và đóng góp thêm của quý thầy cô và các bạn. Cuối cùng xin chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và luôn thành công trong công việc của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn!
  5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc  LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và Thầy hướng dẫn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan này. Đà Lạt, ngày tháng năm 2018 Người thực hiện Trần Thị Thương Thương
  6. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DCPX Dược chất phóng xạ YHHN Y học hạt nhân ĐVPX Đồng vị phóng xạ NĐHĐ Nồng độ hoạt độ HĐPX Hoạt độ phóng xạ HĐR Hoạt độ riêng HCĐD Hợp chất đánh dấu TKHPX Tinh khiết phóng xạ WHO Tổ chức Y tế thế giới
  7. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4 1.1. Y học hạt nhân 4 1.1.1. Phóng xạ 5 1.1.2. Đồng vị 7 1.1.3. Hoạt độ phóng xạ 8 1.2. Dược chất phóng xạ. 9 1.2.1. Định nghĩa 9 1.2.2. Phân loại 9 1.2.3. Các đặc trưng của dược chất phóng xạ 10 1.2.4. Cơ chế tập trung dược chất phóng xạ trong chẩn đoán và điều trị 13 1.2.5. Phương pháp kiểm tra chất lượng dược chất phóng xạ 15 1.3. Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chuẩn đoán và điều trị 17 1.3.1. Trong chẩn đoán: 17 1.3.2. Trong điều trị: 18 1.4. Phospho (P) và đồng vị phóng xạ phospho -32 (32P) 19 1.4.1. Phospho (P) 19 1.4.2. Đồng vị phóng xạ 32P 19 32 1.5. Axit phosphoric (H3PO4) và quá trình sản xuất H3 PO4 tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 23 1.5.1. Axit phosphoric (H3PO4) 23 32 1.5.2. Chuẩn bị cho sản xuất H3 PO4 24 32 1.5.3. Quy trình sản xuất H3 PO4 25 1.5.4. Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ 25 32 1.6. Cơ sở lý thuyết tổng hợp Cr PO4. 27
  8. CHƯƠNG 2- THỰC NGHIỆM 28 2.1. Dụng cụ, thiết bị 28 2.2. Hóa chất 30 2.3. Thực nghiệm 31 32 2.4. Kiểm tra chất lượng H3 PO4 31 2.4.1. Kiểm Độ sạch hạt nhân của P-32: 31 32 2.4.2. Kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ của H3 PO4 32 32 2.5. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 32 2.5.1. Khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 32 32 2.5.2. Khảo sát lượng H3 PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 33 2.5.3. Khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng 34 32 2.5.4. Tinh chế keo Cr PO4 35 CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1. Độ tinh sạch hạt nhân của P-32 37 32 3.2. Độ tinh khiết hóa phóng xạ H3 PO4 37 32 3.3. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 38 32 3.3.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 38 32 3.3.2. Kết quả khảo sát lượng H3 PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo 32 Cr PO4 40 3.3.3. Kết quả khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng 42 32 3.3.4. Kết quả keo Cr PO4 sau khi tinh chế 44 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
  9. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Chụp X-Quang giúp phát hiện đám mờ, hình ảnh tràn dịch màng phổi, xác định vị trí, hình thái, kích thước tổn thương. 4 Hình 1.2. Sản phẩm của quá trình phân hạch là các hạt nhân con, 5 các tia phóng xạ. 5 Hình 1.3. Các loại tia phóng xạ và khả năng đâm xuyên của chúng 6 Hình 1.4. Mô hình nguyên tử của phospho(P) 19 Hình 1.5. Sơ đồ phân rã của 32P 20 Hình 1.6. Phổ kế Gamma đo độ tinh khiết hạt nhân PX 25 Hình 1.7. TLC-Bioscan đo độ tinh khiết hóa phóng xạ 26 Hình 1.8. ISOMED-2000 thiết bị đo hoạt độ tổng 27 Hình 2.1. Các pippet được sử dụng 29 Hình 2.2. Ống đong 29 Hình 2.3. Bình tam giác 29 Hình 2.4. Ống penicillin 29 Hình 2.5. Cân chính xác 29 Hình 2.6. Giấy sắc ký Whatman No.1 30 Hình 2.7. Ống chạy sắc ký 30 Hình 2.8. Hệ đo Cyclone Plus 30 Hình 3.1. Phổ beta của P-32 thu được trên hệ phổ kế tia beta RKB4 1M 9. 37 32 Hình 3.2. Phổ đồ sắc ký độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch H3 PO4. 37 32 Hình 3.3. Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr PO4. 38 32 Hình 3.4. Phổ đồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo keo Cr PO4 39 32 32 Hình 3.5. Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr PO4 40 32 32 Hình 3.6. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr PO4 41
  10. Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của hàm lượng hàm lượng H2CrO4 lên 32 hiệu suất tạo keo Cr PO4 42 32 Hình 3.8. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo Cr PO443 32 Hình 3.9. Phổ đồ hiệu suất tạo keo Cr PO4 sau khi tinh chế. 44 32 Hình 3.10. Quy trình tối ưu điều chế dược chất phóng xạ Cr PO4. 46
  11. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các dược chất phóng xạ cho chuẩn đoán ung thư. 18 Bảng 1.2. Các dược chất phóng xạ cho chuẩn đoán ung thư. 18 Bảng 2.1. Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát nhiệt độ phản ứng 33 32 Bảng 2.2.Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát hoạt độ H3 PO4 tham gia phản ứng 34 Bảng 2.3. Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát lượng H2CrO4 35 tham gia phản ứng 35 32 3- Bảng 3.1. Kết quả đo hoạt độ phóng xạ PO4 bằng CYCLONE PLUS PHOSPHOR SCANNER. 38 32 Bảng 3.2. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr PO4. 38 32 32 Bảng 3.3. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr PO4 40 32 Bảng 3.4. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo Cr PO4. 42
  12. MỞ ĐẦU Theo thống kê mới nhất của tổ chức y tế thế giới WHO (World Heath Organization) thì tình hình ung thư trên thế giới đang ở mức báo động. Dự kiến trong năm nay sẽ có thêm hơn 18 triệu ca ung thư và sẽ có thêm khoảng 9,6 triệu người tử vong do căn bệnh này. Con số đáng báo động trên được cơ quan quốc tế Nghiên cứu Ung thư thuộc Liên Hợp Quốc (IARC) công bố ngày 12/9/2018. Con số này tăng so với 14,1 triệu ca mắc bệnh mới và 8,2 triệu người tử vong vì ung thư phổi hồi năm 2012 trong cuộc khảo sát gần nhất trước đó. IARC nhận định: ung thư đang là mối đe dọa ngày một nghiêm trọng tới sức khỏe của người dân trên toàn cầu. Tính trung bình trên thế giới, cứ 5 nam giới thì có 1 người và 6 phụ nữ thì có 1 người mắc chứng bệnh ung thư trong cuộc đời của mình, và 1/8 số nam giới và 1/11 số nữ giới tử vong do căn bệnh này. Trên phạm vi toàn cầu, châu Á ước tính chiếm gần nửa số ca mắc bệnh mới và hơn một nửa số ca tử vong do ung thư trong năm 2018, một phần vì gần 60% dân số thế giới sống tại khu vực này. Châu Âu chiếm gần 1/4 số ca ung thư mới và 1/5 số ca tử vong do ung thư, mặc dù châu lục này chỉ chiếm 9% dân số thế giới. Châu Mỹ chiếm hơn 13% dân số thế giới, song chiếm tới 21% ca ung thư và khoảng 14% ca tử vong do căn bệnh này gây ra trên toàn cầu. Ung thư phổi là “thủ phạm” gây nhiều ca tử vong nhất ở cả nam giới lẫn phụ nữ tại 28 quốc gia. Những quốc gia có tỉ lệ nữ tử vong do ung thư phổi cao nhất tập trung ở phụ nữ tại 28 quốc gia. Những quốc gia có tỷ lệ phụ nữ tử vong do ung thư phổi cao nhất tập trung ở Bắc Mỹ, Bắc và Tây Âu – nhất là Đan Mạch và Hà Lan – Trung Quốc, Ustralia và New Zealand, với Hungary dẫn đầu. Cũng theo báo cáo của IARC, sở dĩ căn bệnh ung thư ngày càng phổ biến là do nhiều nhân tố, từ sự tăng trưởng dân số tới sự lão hóa, trong khi sự thay đổi về các loại ung thư được chẩn đoán có liên quan tới sự phát triển kinh tế và xã hội. IARC nhấn mạnh điều này đặc biệt đúng tại những nền kinh tế đang tăng trưởng nhanh chóng đồng thời lưu ý đến một xu hướng mới, đó là nghèo đói và các bệnh truyền nhiễm không còn là thủ phạm chính gây ra ung thư mà thay vào đó là phong cách sống tại các quốc gia công nghiệp hóa. (vtv.vn) 1
  13. Việt Nam không phải là nước có tỷ lệ mắc bệnh ung thư cao trên thế giới, song đang có chiều hướng gia tăng đáng lo ngại do lạm dụng các chất kích thích, nhất là thuốc lá. Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ước tính hiện có khoảng 126.000 ca mắc bệnh ung thư mới và khoảng 94.000 người tử vong vì ung thư tại Việt Nam. Thống kê gần nhất mà WHO công bố giữa năm 2014 cho thấy Việt Nam xếp thứ 78 trong xếp hạng 172 quốc gia và vùng lãnh thổ về tỷ lệ tử vong vì căn bệnh ung thư. Trong khi đó, theo số liệu mới nhất trên trang tỷ lệ trường hợp mắc ung thư mới hàng năm ở Việt Nam là 138.7/100.000 người và Việt Nam đứng ở 105 trên tổng số 179 nước và vùng lãnh thổ trong bản đồ ung thư quốc tế về tỷ lệ mắc bệnh này. Các nghiên cứu cũng chỉ ra, tỷ lệ ung thư ở nam giới Việt Nam cao hơn hẳn so với nữ giới do tình trạng lạm dụng rượu bia và các chất có cồn. Trong số 15 yếu tố khiến con người dễ mắc bệnh nhất, rượu bia và thuốc lá là những yếu tố hàng đầu. Nhằm phòng chống ung thư Việt Nam đang mở rộng mạng lưới phòng, chống ung thư bao phủ hết các tỉnh thành, phát triển hệ thống ghi nhận ung thư và đẩy mạnh công tác khám, sàng lọc, phát hiện ung thư sớm. Theo đó nam giới ở độ tuổi từ 40-75 nên đi khám sức khỏe 3-6 tháng một lần. Phụ nữ trên 40 tuổi cần thăm khám định kỳ để phát hiện sớm 2 căn bệnh ung thư phổ biến nhất là ung thư cổ tử cung và ung thư vú. Ứng dụng y học hạt nhân để chẩn đoán và điều trị đã được thực hiện khá phổ biến ở các nước có nền y học tiên tiến. Y học hạt nhân ngày càng được chứng minh là lĩnh vực công nghệ cao trong ứng dụng chẩn đoán và điều trị ung thư. Lĩnh vực nghiên cứu dược chất phóng xạ (DCPX) luôn được phát triển cùng với sự nâng cao chất lượng của các kỹ thuật hiện đại của y học hạt nhân (YHHN). Đồng vị phóng xạ phospho -32 (32P) là một DCPX được sử dụng rất nhiều trong điều trị bệnh mang tính hiệu quả cao như: điều trị u máu; điều trị bênh bạch cầu, đa hồng cầu nguyên phát; điều trị giảm đau do ung thư di căn xương có thể thấy, DCPX 32P và các hợp chất của nó đang chiếm giữ một vị trí quan trọng trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Ở nước ta, hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu về dược chất phóng xạ nhưng chưa thấy tài liệu nào công bố công trình nghiên cứu liên quan đến việc 2
  14. 32 điều chế dược chất phóng xạ Cr PO4. Để theo kịp sự phát triển của nền Y học hiện đại trên thế giới, một số nhà khoa học trong nước trên lĩnh vực này cũng đang từng bước tìm tòi và nghiên cứu. Đây chính là lý do tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu và điều 32 chế dược chất phóng xạ Cr PO4” nhằm phục vụ cho mục đích sản xuất và ứng dụng DCPX này vào cuộc sống. 3
  15. CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. Y học hạt nhân Y học hạt nhân (YHHN) là một chuyên ngành mới của y học bao gồm việc sử dụng các đồng vị phóng xạ (ĐVPX), hầu như là các nguồn phóng xạ hở chủ yếu để chẩn đoán và điều trị bệnh và nghiên cứu y học. (Phan Sỹ An 2005). Trong các quy trình YHHN, đồng vị phóng xạ được kết hợp với các nguyên tố khác, hợp chất hữu cơ, vô cơ hay các phân tử sinh học để tạo thành các dược chất phóng xạ. Những dược chất phóng xạ, một khi dùng cho bệnh nhân, có thể định vị đến các cơ quan đặc hiệu hoặc các thụ thể tế bào. Tính chất này của các dược chất phóng xạ cho phép y học hạt nhân có khả năng ghi hình các tổn thương trong cơ thể, dựa trên các chức năng tế bào và sinh lý học, thay vì dựa vào những thay đổi vật lý trong giải phẫu học mô. Trong một số bệnh nghiên cứu y học hạt nhân có thể xác định các vấn đề y tế ở giai đoạn sớm hơn so với các xét nghiệm chẩn đoán khác. Chụp X – Quang là một ứng dụng YHHN phổ biến hiện nay. ( Hình 1.1. Chụp X-Quang giúp phát hiện đám mờ, hình ảnh tràn dịch màng phổi, xác định vị trí, hình thái, kích thước tổn thương. Sự ra đời và phát triển của YHHN gắn liền với thành tựu tiến bộ khoa học trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là của vật lý hạt nhân, kỹ thuật điện tử tin học và hóa dược phóng xạ. So với chẩn đoán, điều trị bằng đồng vị phóng xạ phải dùng liều lớn hơn, do đó tác động của phóng xạ lên mô lành cũng lớn hơn nhiều. Đó là một trong những 4
  16. khó khăn và hạn chế của điều trị bằng phóng xạ. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thì đây là phương pháp điều trị hữu hiệu, nhanh gọn, an toàn và ưu việt hơn so với các phương pháp điều trị khác. Các phương thức điều trị bằng bức xạ ion hóa (Radiotherapy) của các ĐVPX gồm xạ trị chuyển hóa (Metabolictherapy), xạ trị áp sát (Brachytherapy) và xạ trị chiếu ngoài (Teletherapy). 1.1.1. Phóng xạ Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tử có tính phóng xạ được gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ gọi là các đồng vị bền. (Dương Văn Đông, 2017). Các loại tia phóng xạ bao gồm các hạt mang điện hoặc một chùm bức xạ. (quanghoa3009.violet.vn) Hình 1.2. Sản phẩm của quá trình phân hạch là các hạt nhân con, các tia phóng xạ. 5
  17. Các tia bức xạ: thường gặp là tia alpha, beta, gamma. Hình 1.3. Các loại tia phóng xạ và khả năng đâm xuyên của chúng Tia alpha (α) 4 Là hạt nhân 2He, khả năng ion hoá rất mạnh, truyền năng lượng cho môi trường với tốc độ cao nên khả năng xuyên thấu rất nhỏ. Đa số các hạt α của hạt nhân phóng xạ phát ra đều có mức năng lượng xác định trong khoảng từ 3 đến 10 MeV, với hạt α có năng lượng cao nhất cũng chỉ xuyên nổi lớp da chết bên ngoài, một tờ giấy mỏng bảo vệ đủ che chắn hết các hạt α. (Dương Văn Đông, 2017; Nguyễn An Sơn, 2017) Tia beta (β) Các hạt beta có thể là êlectrôn (β-) hay positrôn (β+), chúng có điện tích là 1 nhưng khác dấu, khối lượng rất nhỏ, tốc độ lớn hơn các hạt alpha, khả năng xuyên thấu tương đối cao tùy theo năng lượng. Cũng như alpha, hạt beta ion hoá trực tiếp nhưng không mạnh như alpha. Những hạt β có năng lượng lớn khi bị dừng đột ngột hay đổi hướng khi tương tác với hạt nhân sẽ sinh ra bức xạ hãm, một phần động năng của beta chuyển thành bức xạ điện từ. Nếu năng lượng beta nhỏ và số Z của môi trường nhỏ thì phần năng lượng này nhỏ, nếu năng lượng beta lớn và số Z lớn thì ngược lại. Do đó, che 6
  18. chắn beta phải dùng vật liệu nhẹ (có Z nhỏ). (Dương Văn Đông, 2017; Nguyễn An Sơn, 2017) Tia gamma (γ) Là bức xạ điện từ, có khả năng xuyên thấu rất lớn. Bức xạ γ được phát ra khi hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản trong những quá trình hạt nhân khác nhau. Các nhân phóng xạ xác định phát ra các bức xạ gamma có năng lượng xác định. Năng lượng cao nhất có thể tới 8 – 10 MeV. Khi đi qua vật chất, bức xạ gamma bị mất năng lượng do 3 quá trình chính: quang điện, compton và tạo cặp. Bức xạ gamma có mối nguy hiểm bức xạ cao, do có độ xuyên thấu lớn nên có thể gây nguy hiểm đáng kể ở những khoảng cách khá xa nguồn. Các tia tán xạ cũng gây nguy hiểm, vì thế khi che chắn gamma phải quan tâm đến mọi hướng. Ngoài ra còn có bức xạ nơtron, là bức xạ ion hoá, nơtron là hạt không mang điện, có khối lượng gần bằng 1 đơn vị khối lượng nguyên tử, sinh ra trong những phản ứng hạt nhân. Một vài hạt nhân cũng tự phát ra nơtron. (Dương Văn Đông, 2017; Nguyễn An Sơn, 2017) 1.1.2. Đồng vị Đồng vị là các biến thể của một nguyên tố hóa học, trong đó hạt nhân nguyên tử có cùng số proton nhưng có chứa số nơtron khác nhau và do đó có số khối khác nhau. (Dương Văn Đông, 2017; Wikipedia.org) A Ký hiệu hóa học của nguyên tố: ZX Trong đó: X: ký hiệu hóa học của nguyên tố, A: số khối, Z: số điện tích của hạt nhân, N: số nơtron của hạt nhân (N=A-Z). Khi nói đến một nguyên tố nào đó, chúng ta nghĩ đến tất cả các nguyên tử được sắp xếp trong một ô nhất định của bảng tuần hoàn nghĩa là tất cả những nguyên tử có cùng số nguyên tử Z. Nhưng điều đáng lưu ý là, trong thiên nhiên, đa số các nguyên tử bao gồm không phải một loại nguyên tử mà là nhiều loại nguyên tử được sắp xếp trong một ô nhất định của bảng tuần hoàn nghĩa là tất cả các 7
  19. nguyên tử có số khối khác nhau. Những nguyên tử này có cùng nguyên tử số Z, nhưng trong hạt nhân có số nơtron khác nhau, do đó số khối A khác nhau; ta gọi đó là các đồng vị. Đồng vị phóng xạ nhân tạo Các chất đồng vị phóng xạ thiên nhiên thường có thời gian bán rã quá dài, lượng của chúng lại ít, do đó không thỏa mãn nhu cấu sử dụng. Người ta đã nghiên cứu các phương pháp điều chế các đồng vị phóng xạ, trong thực tế, các chất đồng vị phóng xạ dùng trong y học cũng như nhiều ngành khác đều do con người tạo ra và được gọi là các chất đồng vị phóng xạ nhân tạo. (Dương Văn Đông, 2017). 1.1.3. Hoạt độ phóng xạ Hoạt độ phóng xạ là số phân rã của nguồn phóng xạ trong một đơn vị thời gian. dN A = − (1.1) dt Trong đó: N: Số hạt nhân chưa bị phân rã, được tính theo công thức: N = N e−t o A = N = N e−t Như vậy o Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ trong hệ SI là Becquerel (Bq). 1Bq là một phân rã trong một giây. Đơn vị thường dùng khác là Curi (ký hiệu Ci) 1 Ci = 3,7.1010 Bq Liên hệ giữa các bội số của Bq với Ci và các ước số của Ci như sau: Đơn vị Bq Đơn vị Ci 1 GBq = 109 Bq 1 Ci = 37 GBq 1 MBq = 106 Bq 1mCi = 37 MBq 1 KBq = 103 Bq 1 μCi = 37 KBq 8
  20. Hoạt độ phóng xạ liên hệ với tốc độ đếm bức xạ gamma của máy đo theo công thức sau: S = A.. (1.2) Trong đó: S: Độ đếm của hệ đo, θ: Cường độ bức xạ gamma trong một phân rã hạt nhân, ε: Hiệu suất detector ghi gamma ứng với một hình học đo xác định. Như vậy hoạt độ của đồng vị phóng xạ có mặt trong mẫu dựa trên số đếm thu nhận được như sau: S A = (Bq) (1.3) θ ×ε Hoạt độ phóng xạ riêng là hoạt độ phóng xạ của một đơn vị nguồn phóng xạ, đơn vị thường dùng là Bq/kg (thường dùng cho nguồn dạng rắn), Bq/m3 (thường dùng cho nguồn dạng lỏng hay khí). Giả sử mẫu đo có khối lượng là m(kg) thì hoạt độ riêng được tính theo công thức: S A = (Bq/kg) (1.4) θ ×ε×m Số đếm S tại vạch gamma quan tâm và hiệu suất detector ε có được bằng thực nghiệm, còn số θ được tìm thấy trong các sách tra cứu về hằng số hạt nhân. Từ đó, hoàn toàn có thể tính được hoạt độ A. (Dương Văn Đông, 2017). 1.2. Dược chất phóng xạ. 1.2.1. Định nghĩa Dược chất phóng xạ là những hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ được điều chế dưới dang thuốc uống hoặc tiêm dùng trong chẩn đoán và điều trị bệnh. (Phan Sỹ An, 2005; Phạm Văn Duyệt, 2000). 1.2.2. Phân loại Dược chất phóng xạ được điều chế dưới nhiều dạng khác nhau: Dạng khí: khí 85Kr và 133Xe. Dạng 133Xe hay được dùng trong thông khí phổi. Dạng khí hòa tan trong dung dịch: khí 133Xe hòa tan trong dung dịch NaCl 0 9 /00 dưới áp suất cao. 9
  21. Dạng dung dịch thực: các hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ hòa tan hòa toàn vào dung dịch, tạo thành một môi trường trong suốt. Dạng keo hạt: là dạng keo hạt của các muối vô cơ. Các phân tử muối vô cơ tụ lại bền vững, có kích thước cỡ µm. Dạng huyền phù, nhũ tương: là dạng đông vón của các phân tử hữu cơ. Thông thường là dạng đông vón của các phân tử albumin huyết thanh người. Dạng viên nang: giống như các dạng viên nang trong thuốc tân dược. Bao nang được làm bằng gelantin. Các dược chất phóng xạ có thể là dạng bột hoặc dạng dẫu chứa trong bao nang viên. 1.2.3. Các đặc trưng của dược chất phóng xạ Thuốc phóng xa khác với thuốc thông thường bởi các khái niệm đặc trưng sau đây: (Phan Sỹ An, 2005; Phan Văn Duyệt, 2000). Đơn vị liều lượng Đơn vị tính liều của dược chất phóng xạ dùng trong chẩn đoán và điều trị không giống như thuốc thông thường. Dược chất phóng xạ được tính liều lượng bằng hoạt độ phóng xạ. Đơn vị hoạt độ phóng xạ được ký hiệu là Ci (viết tắt của chữ Curie, tên của Marie Curie, người tìm ra Radium phóng xạ). Một Ci có hoạt tính phóng xạ như sau: 1 Ci = 3,7 x 1010 phân rã/ giây (hay Bq/s). Lượng hoạt tính phóng xạ này tương đương với 1 gam Radium phân rã trong thời gian 1 giây. Để kỷ niệm người tìm ra nguyên tố phóng xạ đầu tiên trên thế giới là Hanrie Becquerel, do đó ta có: Ci = 3,7 x 1010 Becquerel (Bq). 1 MBq = 27 µCi. Không có dược tính Dược chất phóng xạ là một hợp chất đánh dấu hạt nhân phóng xạ. Hợp chất đó phải đảm bảo một số tính chất sau: Không có tác dụng làm thay đổi chức năng của các cơ quan trong cơ thể. Không có tác dụng phụ nguy hiểm. Mục đích sử dụng dược chất phóng xạ trong chẩn đoán hay điều trị chỉ là trùng hợp chất đánh dấu như một chất mang hạt nhân phóng xạ tới nơi cần chẩn 10
  22. đoán hay điều trị. Do đó, dược chất phóng xạ thường là không có tác dụng phụ như thuốc thông thường hay “không có dược tính”. Nồng độ hoạt độ Đơn vị đo liều lượng là hoạt độ phóng xạ cho nên nồng độ dược chất phóng xạ được tính từ hoạt độ phóng xạ trong một đơn vị thể tích dung dịch, hoặc nói cách khác là lượng hoạt độ phóng xạ có trong một đơn vị thể tích. Ký hiệu tổng quát của nồng độ phóng xạ là: HĐPX NĐHĐ = (1.5) V Nồng độ hoạt độ phóng xạ có ý nghĩa quan trọng trong một số phương pháp chẩn đoán và điều trị. Vì trong một số trường hợp cần phải đưa vào cơ thể mộ lượng thể tích rất nhỏ mà lại có một lượng hoạt độ phóng xạ rất lớn mới đạt được mục đích chẩn đoán hay điều trị, cho nên cần phải có một nồng độ hoạt độ thích hợp. Hoạt độ riêng Hoạt độ riêng (specific activitive) là hoạt độ phóng xạ có trong một đơn vị khối lượng hợp chất đánh dấu. Gọi m là khối lượng của hợp chất được đánh dấu hạt nhân phóng xạ. Ta có: HĐPX HĐR = (1.6) m Trong cùng một hợp chất đánh dấu, nếu biết HĐR và NĐHĐ, có thể tính được nồng độ HCĐD có trong dung dịch chứa nó: NĐHĐ HĐPX HĐPX HĐPX m m HCĐD = = : = × = (g/l) HĐR V m V HĐPX V Vậy nồng độ HCĐD là: m HCĐD = (g/l) (1.7) V Khái niệm HĐR và giá trị của nó rất có ý nghĩa trong chẩn đoán và điều trị. Trong một số nghiệm pháp chẩn đoán bằng dược chất phóng xạ, rất cần phải quan tâm đến lượng hợp chất đánh dấu đưa vào cơ thể. Nếu lượng HCĐD đưa vào cơ thể quá lớn có thể làm nhiễu kết quả của nghiệm pháp, hoặc không có khả năng đưa thuốc vào cơ quan cần chẩn đoán hay điều trị. 11
  23. Tính khiết hóa phóng xạ Đại lượng đánh giá lượng hạt nhân phóng xạ tách ra khỏi dược chất phóng xạ ở dạng tự do trong dung dịch được gọi là độ tinh khiết hóa phóng xạ. Độ tinh khiết hóa phóng xạ được quy định phải đạt từ 98% theo cách tính sau: S−X∗ TKHPX = × 100 ≥ 98% (1.8) S−X∗+X∗− Trong đó: S là hợp chất được đánh dấu. X* là hạt nhân phóng xạ đánh dấu. Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ Hạt nhân phóng xạ dùng trong đánh dấu thường hay bị lẫn với một số các loại hạt nhân phóng xạ tương tự như cùng đồng vị hoặc cùng nhóm. Các hạt nhân này có thể tham gia vào phản ứng đánh dấu hoặc ở trạng thái tự do. Đánh giá về tạp chất này được gọi là độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ. Tinh khiết hạt nhân phóng xạ được tính như sau: S−X∗ TKHH = (1.9) S−X∗+S′−X∗+S∗−X∗ Trong đó: S’, S” là các tạp chất hóa học. Năng lượng phóng xạ thích hợp Hạt nhân phóng xạ trong dược chất phóng xạ phải có năng lượng và bản chất của tia phóng xạ thích hợp với mục đích ghi đo và điều trị. Dược chất phóng xạ chẩn đoán thường dùng các hạt nhân phóng xạ đánh dấu phát tia gamma có mức năng lượng từ 100 đến 200 keV. Nếu SPECT thì dược chất phóng xạ đánh dấu phát tia gamma đơn thuần là tốt nhất. Nếu PET dùng dược chất phóng xạ phát positron là tối ưu. Trong điều trị, thuốc tốt nhất là phát beta thuần túy. Đời sống thực thích hợp Đời sống thực của một dược chất phóng xạ phụ thuộc vào các thời hạn đặc trưng sau: Chu kỳ bán hủy vật lý (Tp) của hạt nhân phóng xạ đánh dấu. Chu kỳ bán thải sinh học (Tb) của thuốc trong cơ thể. Thời gian phân hủy hóa học (hay phân ly phóng xạ) của dược chất, hay gọi là độ bền vững dược chất phóng xạ (Ts). Thời gian hiệu ứng (Tef) của dược chất phóng xạ. 12
  24. Do đó ta có: T thực thích hợp = f (Tp, Tb, Ts, Tef). Đời sống thực của dược chất phóng xạ phải thích hợp với mục đích chẩn đoán và điều trị. Tập trung đặc hiệu Tập trung đặc hiệu của dược chất phóng xạ vào nơi chẩn đoán và điều trị là một đặc trưng quan trọng đầu tiên trong yêu cầu của dược chất phóng xạ. Để chẩn đoán điều trị bằng y học hạt nhân có hiệu quả, các dược chất phóng xạ phải có tính tập trung đặc hiệu cao. Nói cách khác, không có “tính chất tập trung đặc hiệu” thì không phải là dược chất phóng xạ. 1.2.4. Cơ chế tập trung dược chất phóng xạ trong chẩn đoán và điều trị Y học hạt nhân ghi hình hay điều trị tại một cơ quan bị bệnh hoặc một hệ thống sinh học như máu, dịch não tủy, dịch trong ngoài tế bào, cơ xương khớp Đòi hỏi phải có những dược chất phóng xạ tập trung đặc hiệu nào đó. Cơ chế tập trung vào những dược chất phóng xạ tập trung đặc hiệu nào đó. Cơ chế tập trung vào những mục đích trên có thể là một trong những cơ chế sau đây: (Phan Sỹ An, 2005; Phan Văn Duyệt, 2000). Chuyển vận tích cực Trong cơ thể sống, sự phân bố nồng độ một số ion vật chất trong và ngoài tế bào có thể có sự chênh lệch rất khác nhau. Đó chính là do cơ chế “chuyển vận tích cực”. Dựa vào cơ chế này để đưa iot phóng xạ tập trung cao hơn hàng trăm lần vào tế bào tuyến giáp làm chẩn đoán điều trị. Khuếch tán Ngoài cơ chế vận chuyển tích cực là cơ chế khuếch tán. Thông thường, sự cân bằng nồng độ chất là do khuếch tán từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp. Riêng ở não, mạch máu có một hàng rào sinh học ngăn cản sự khuếch tán những chất không cần cho não từ mạch vào tế bào não. Những khi não có tổn thương. Nhân cơ hội này, y học hạt nhân có thể ghi hình khối u não, thiểu năng tuần hoàn não. Chuyển hóa Một số nguyên phóng xạ ở dạng muối vô cơ hoặc hữu cơ dưới dạng dược chất phóng xạ có tham gia vào chuyển hóa trong một số loại tế bào của một số tổ 13
  25. chức trong cơ thể. Dựa vào cơ chế này, y học hạt nhân đã dùng những dược chất phóng xạ để ghi hình những tổn thương đang tăng sinh như đang bị viêm, đang có khối u phát triển hoặc đang cần nhiều năng lượng. Lắng đọng Một số dược chất phóng xạ dạng keo hạt có trọng lượng phân tử và hạt keo rất nặng. Khi các hạt keo này đi từ động mạch vào vi mạch trong gian bào, do nặng nên bị đông lại. Trong thời gian lắng đọng ở các tổ chức liên võng nội mô, ta có thể ghi hình chẩn đoán hoặc có thể dùng điều trị một số bệnh ác tính. Đào thải Trong cơ thể có hai cơ quan làm chức năng đào thải lớn nhất là gan và thận. Dựa vào chức năng này, y học hạt nhân dùng những dược chất phóng xạ thải qua gan để chẩn đoán chức năng gan như Rosebengal – 131I. Những dược chất phóng xạ thải qua gan để chẩn đoán chức năng thận như Hippural – 131I. Thực bào Các tổ chức liên võng nội mô trong cơ thể có nhiệm vụ thực bào. Khi có các chất lạ xâm nhập vào gian bào, các tế bào liên võng giữ các chất lạ lại và ăn theo cơ chế tự tiêu. Y học hạt nhân đã sử dụng cơ chế này để ghi hình chẩn đoán chức năng, vị trí, kích thước và các tổn thương của gan, lách bằng microaggegates – 131I hoặc microspheres – 99mTc. Tắc nghẽn vi mạch tạm thời Trong tình hình tưới máu phổi để thăm dò vị trí tắc nghẽn động mạch phổi, tắc nghẽn hệ vi mạch phổi bằng microaggegates – 131I. Thể tụ tập macroaggregates được điều chế từ albumin huyết thanh với kích thước hạt khá lớn (khoảng trên 20 µm). Khi các đám hạt này vào hệ vi mạch trong phổi làm tắc nghẽn tạm thời hệ vi động mạch phổi, do đó có thể ghi hình phổi bằng Scanner, SPECT trên phổi bình thường và bệnh lý. Do hiện tượng các đám hạt protein làm nhồi, tắc vi mạch phổi nên khi ghi hình bệnh phổi nặng phải chuẩn bị cấp cứu hô hấp, phòng khi bệnh nhân bị ngạt thở. Chỉ lưu thông trong máu tuần hoàn Để ghi hình các khối u máu, các khoang, vũng máu lớn, y học hạt nhân dùng dược chất phóng xạ chỉ lưu thông trong hệ mạch máu tuần hoàn. Cơ chế này rất có hiệu quả trong chẩn đoán phân biệt với u ngoài mạch, không phải u máu. Các dược 14
  26. chất phóng xạ thường dùng là albumin – 131I (hoặc 99mTc), hồng cầu đánh dấu 51Cr Chỉ lưu thông trong dịch não tủy, dịch sinh học Các dược chất phóng xạ có kích thước phân tử lớn hoặc nhỏ đều có thể dùng được nếu như chúng không thoát ra ngoài hệ dịch cần ghi hình. Ví dụ: ghi hình dịch não tủy để chẩn đoán tắc hoặc bán tắc do u, chèn ép khác, người ta tiêm dược chất phóng xạ vào vị trí thích hợp để thăm dò. Ví dụ: dùng dung dịch Na131I rồi tiêm buồng não thất thăm dò chẩn đoán não úng thủy. Hoặc albumin – 131I ghi hình não tủy cột sống. Miễn dịch Một số bệnh tự miễn hoặc một số khối u có kháng nguyên đặc hiệu, ta có thể đánh dấu hạt nhân phóng xạ vào các kháng thể tương ứng dùng trong ghi hình chẩn đoán. Có chế này dựa trên phản ứng kết hợp giữa kháng nguyên và kháng thể trên bề mặt của khối u, do đó ta có được hình ảnh dương tính hơn các phương pháp ghi hình khác. Chất nhận đặc hiệu (receptor) Dựa theo cơ chế chất nhận đặc hiệu của các phân tử sinh học trong cơ thể mà dược học phóng xạ đã đánh dấu phóng xạ vào một số hormone làm dược chất phóng xạ ghi hình đặc hiệu. Mỗi loại tế bào đều có các receptor trên bề mặt của chúng để nhận tất cả những vật chất chuyển hóa hoặc thực hiện chức năng của tế bào. Hiện nay, người ta đã tổng hợp được một chất có cấu trúc peptid, chất này và dẫn chất của nó có thể kết hợp được với các receptor của rất nhiều loại khối u. Đó là octreotide và dẫn xuất được đánh dấu với một số hạt nhân phóng xạ dùng trong ghi hình chẩn đoán và điều trị khối u. Tập trung dặc hiệu không rõ cơ chế Có một số chất tập trung vào khối u không theo cơ chế đặc hiệu mà lại rất đặc hiệu để phát hiện khối u đó. Những phát hiện này đề do tình cờ thực nghiệm và thực hành, về cơ chế vẫn chưa giải thích được. 1.2.5. Phương pháp kiểm tra chất lượng dược chất phóng xạ Đối với dược chất phóng xạ nói riêng và dược chất nói chung sử dụng cho con người cần phải trải qua quá trình kiểm tra chất lượng một cách nghiêm ngặt. Các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng bao gồm các kiểm tra hóa lý và kiểm tra chỉ tiêu 15
  27. sinh học. Các kiểm tra hóa lý bao gồm phương pháp kiểm tra độ sạch hóa phóng xạ, độ sạch hạt nhân, kiểm tra pH. Các kiểm tra chất lượng sinh học như kiểm tra vô trùng, chí nhiệt tố, endotoxin, ổn định sinh học, phân bố sinh học, sự đào thải sinh học, (Nguyễn Thị Thu, 2005). Phương pháp sắc ký xác định độ sạch hóa phóng xạ Độ sạch hóa phóng xạ là tỉ số phần trăm giữa hoạt độ phóng xạ của một đồng vị phóng xạ đã đánh dấu với hợp chất mà ta quan tâm so với tổng hoạt độ phóng xạ của hạt nhân có trong sản phẩm. Như vậy để kiểm tra chất lượng của một dược chất phóng xạ, thông thường người ta thường dùng phương pháp hóa lý để tách ly hợp chất đã đánh dấu với đồng vị phóng xạ ra khỏi các thành phần khác trong sản phẩm. Các phương pháp sắc ký thường dùng để kiểm tra độ sạch hóa phóng xạ là phương pháp sắc ký giấy, phương pháp sắc ký bản mỏng, sắc ký điện di và kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp. Tuy nhiên thường sử dụng là phương pháp sắc ký giấy trên giấy Whatman và sắc ký lớp mỏng ITLC. Bởi lẽ phương pháp này đơn giản, nhanh, dễ thực hiện. Cơ sở lý thuyết sắc ký giấy: Đây là một kỹ thuật đơn giản, dễ tiến hành, thời gian nhanh, có độ nhạy cao. Sắc ký giấy được sử dụng rộng rãi để phân tích định tính các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Và định lượng chính xác các cấu tử đặc biệt là các hỗn hợp chất hữu cơ hoặc chất sinh học gần giống nhau. Dựa vào sự phân bố của các chất hòa tan giữa hai pha chất lỏng không trộn lẫn vào nhau để tách chúng. Một trong chúng là nước hoặc là một dung môi phân cực nào đó. Sắc ký phân bố lỏng lỏng được tiến hành trên cột hoặc trên giấy tùy theo bản chất của chất rắn mang chất lỏng. Mỗi một chất khi phân tích sắc ký giấy đối với một môi trường nhất định có giá trị Rf xác định. Giá trị Rf được xác định như sau: Ds Rf = × 100 Df Trong đó: Ds: khoảng cách từ điểm xuất phát đến tâm của vệt. Df: khoảng cách từ điểm gốc đến tuyến dung môi. Phương pháp kiểm tra pH: Phương pháp: Việc đo pH các dược chất phóng xạ được tiến hành bằng cách dùng giấy đo pH, hoặc máy đo pH, hoặc bút đo pH. 16
  28. Cách tiến hành: khi cần thiết một phép đo chính xác thì đo bằng máy đo pH có điện cực tương ứng. Máy đo pH được kiểm tra theo đệm chuẩn: 0,05M Đệm Kali hydro phthalat pH 4,0 0,05M Đệm Natri tetraborat pH 9,2 0,05M Đệm phosphat pH 7,4 Nhúng điện cực vào trong dung dịch để đo pH và đọc kết quả. Với một thể tích nhỏ của dung dịch các dược chất phóng xạ có thể đo pH bằng đoạn giấy đo pH thích hợp. Đặt dung dịch dược chất phóng xạ sau một tấm kính chì, lấy một giọt mẫu cho lên giấy và đọc kết quả. Trước tiên dùng giấy đo pH có dãy đo rộng (từ 0 đến 10), sau đó dùng giấy có dãy đo hẹp hơn để giá trị đo chính xác hơn, pH của các dược chất phóng xạ có dãy đo từ 2 đến 9. Mặc dù vậy, trong các phương pháp xác định pH thì việc lựa chọn phương pháp nào sao cho phù hợp và đơn giản. Trong nghiên cứu đánh dấu phóng xạ thì giấy pH được lựa chọn, bởi lẽ thể tích dung dịch đánh dấu là quá nhỏ vài chục µl đến vài trăm µl, nếu dùng máy pH thì khó có thể xác định được, bên cạnh đầu đo của máy dễ bị nhiễm bẩn bởi phóng xạ, ngoài ra giá trị pH xác định để thực hiện đánh dấu lại không cần chính xác. 1.3. Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chuẩn đoán và điều trị 1.3.1. Trong chẩn đoán: Những thành tựu trong việc ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học gắn liền với các liệu pháp chẩn đoán, điều trị và nghiên cứu y học. Nhờ sự phát triển mạnh của các thiết bị chuẩn đoán hiện đại như các máy cắt lớp điện toán dùng đồng vị phóng xạ phát gamma SPECT và máy cắt lớp điện toán dùng đồng vị phóng xạ phát positron PET – CT mà nhiều loại dược chất phóng xạ mới đã không ngừng được tìm tòi và phát triển. Từ những năm 1980 đến nay, các dược chất phóng xạ dùng trong chẩn đoán ngày càng đa dạng về chủng loại. Thăm dò chức năng là một trong những ứng dụng sớm nhất của đồng vị phóng xạ trong y học, sử dụng các thiết bị đo đếm phóng xạ đơn giản như máy ghi, máy quét, máy xạ ký thận Mở đầu cho nghiên cứu ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học là công trình của Hertz và Roberts năm 1938 dùng đồng vị phóng xa 131I để thăm dò chức năng tuyến giáp. Chỉ đơn giản là cho bệnh nhân uống 131I và đo đếm độ tập trung bằng ống đếm nhấp nháy, hoạt độ phóng xạ được đo theo các khoảng thời gian khác nhau. Hoặc xác định phần không hấp thụ bị đào thảo bằng 17
  29. cách đo hoạt độ phóng xạ trong nước tiểu (Stance và cộng sự). Việc thăm dò chức năng giúp tìm hiểu các hoạt động của các cơ quan như tuyến giáp, thận. Trong việc chụp hình chẩn đoán, sau khi cho uống thuốc hoặc tiêm dược chất phóng xạ vào tĩnh mạch, thông qua hình ảnh chụp được từ các thiết bị như máy quét gamma camera có thể thể xác định vị trí, mức độ bệnh lý của người bệnh. (Phan Sỹ An, 2005; Phan Văn Duyệt, 2000). Bảng 1.1. Các dược chất phóng xạ cho chuẩn đoán ung thư. U nguyên phát Dược chất phóng xạ Ung thư biểu mô tuyến giáp cục bộ 123I hoặc 99mTc-pertechnetate Ung thư biểu mô tuyến giáp (tủy) 99mTc-V-DMSA Lympho bào 67Ga citrate Ung thư tuyến tụy-dạ dày 111In-octreotide (pentetreotide) Ung thư thần kinh 123I-MIBG Ung thư vú 99mTc-MIBI Ung thư xương nguyên phát 99mTc-MDP 1.3.2. Trong điều trị: Trong thập kỷ qua việc sử dụng các đồng vị phóng xạ mới dùng trong điều trị bệnh ngày càng nhiều. Các phương pháp điều trị bằng đồng vị phóng xạ như xạ trị nội (dùng nguồn hở), xạ trị ngoại (dùng nguồn kín), xạ trị áp sát (branchytherapy). Các ung thư được chữa trị dùng các dược chất phóng xạ: (Phan Sỹ An, 2005; Phan Văn Duyệt, 2000). Bảng 1.2. Các dược chất phóng xạ cho chuẩn đoán ung thư. Điều trị Dược chất phóng xạ Ung thư tuyến giáp 131I Ung thư phôi bào thần kinh giai đoạn III-V 131I-MIBG Malignant phaeochromocytoma 131I-MIBG Myeloproliferative disorders 32P (polycythaemia vera, essential thrombocythaemia) 32P, 89Sr, 153Sm-EDTMP Giảm đau do di căn xương hoặc 186Re-HEDP 18
  30. 1.4. Phospho (P) và đồng vị phóng xạ phospho -32 (32P) 1.4.1. Phospho (P) ( phosphorus-icon-vector-20538459) Hình 1.4. Mô hình nguyên tử của phospho(P) Số nguyên tử: 15. Trọng lượng nguyên tử: 30,973762. Màu sắc: trắng, đen, đỏ hoặc tím (tùy loại). Pha: rắn. Phân loại: phi kim. Điểm thăng hoa: đỏ 416 – 590oC, tím 620oC. Điểm nóng chảy: trắng 44oC; đen 410oC. Điểm sôi: trắng 281oC. Cấu trúc tinh thể: trắng: lập phương tâm khối hoặc triclinic; tím: monoclinic; đen: orthorhombic; đỏ: vô định hình. (Emsley, John, 2000; Wikipedia.org). 1.4.2. Đồng vị phóng xạ 32P 32 - P phát bức xạ beta đơn thuần, năng lượng trung bình cực đại Eβ = 1,71MeV - Chu kỳ bán rã T1/2 = 14,3 ngày (PerkinElmer, 2004) 19
  31. Hình 1.5. Sơ đồ phân rã của 32P Ứng dụng lâm sàng của 32P Trong Y học, DCPX của đồng vị 32P đã được ứng dụng trong điều trị bệnh một số bệnh mang tính hiệu quả cao. Điều trị bệnh đa hồng cầu nguyên phát (bệnh Vaquez), bệnh bạch cầu mãn tính bằng 32P. Phospho là thành phần cần thiết cho tổng hợp các axit nhân nên 32P thâm nhập nhiều vào nhân tế bào bệnh, ức chế phân bào. Sự nhạy cảm phóng xạ của tế bào bệnh cao hơn tế bào máu bình thường. Xếp theo thứ tự nhạy cảm phóng xạ: lympho bào trong bệnh bạch cầu > bạch cầu hạt trong bệnh bạch cầu > hồng cầu trong bệnh đa hồng cầu > lympho bào bình thường > hồng cầu bình thường. Bệnh đa hồng cầu là một bệnh hiếm gặp. Những chỉ tiêu chính để chẩn đoán là: thể tích hồng cầu tăng (> 36ml/kg ở nam và > 32 ml/kg ở nữ), bão hoà. Oxy động mạch (>92%), lách to. Nếu chỉ có hai triệu chứng đầu tiên thì phải tính đến hai trong số các triệu chứng phụ như tiểu cầu > 400G/l, bạch cầu > 12G/l, tăng phosphate kiềm của lymphocyte và B12 huyết thanh >900 pg/ml. Có nhiều phương pháp điều trị. Trong trường hợp cấp tính, để tránh tắc mạch người ta có thể chích huyết, phương pháp điều trị thông thường là dùng hóa chất để làm giảm số lượng hồng cầu, giảm sự sinh sản hồng cầu bằng hóa chất busulfan hoặc hydroxyurea (ức chế men ribonucleotit). 32P được dùng để điều trị đa hồng cầu từ những năm 1930. Liều dùng điều trị bệnh đa hồng cầu: 2,3 mCi/m2 diện tích da cơ thể. Có tác giả cho rằng liều > 2,7 mCi/m2 thì thời gian ổn định bệnh kéo dài hơn. Nếu điều 20
  32. trị lại lần 2, lần 3, thì khoảng cách giữa các lần tối thiểu là 3 tháng với liều cao hơn lần trước đó 25%. Tổng liều không vượt quá 7 mCi. Sau 2 năm có thể điều trị lại một đợt khác. Trong điều trị bệnh leukemia: tổng liều 1-2,5 mCi, tiêm làm nhiều lần. Nếu dùng đường uống, bệnh nhân cần nhịn ăn trước đó vài giờ. Điều trị u máu bằng tấm áp 32P: U máu (dị dạng mạch máu bẩm sinh), thường gặp ở trẻ em, xuất hiện ngay khi sinh hoặc trong vài tuần, vài tháng sau sinh, u thường phát triển nhanh từ tháng thứ 6-10 và có thể bắt đầu quá trình thoái triển tự nhiên sau 1 năm. Về hình thái, u máu được chia làm 3 loại: U máu mao mạch: biểu hiện như một vết son hay một mảng màu rượu chát trên cùng mặt phẳng với da bình thường, ấn xuống không mất màu. U thường lớn dần theo cơ thể trẻ em, phát triển nhanh hay chậm tuỳ theo từng vị trí. Chẳng hạn, những u máu ở vùng gần niêm mạc như môi, mắt, vùng cổ, tuyến nước bọt sẽ phát triển nhanh hơn những u ở bề mặt da, tứ chi, ngực, bụng, U máu dạng hang: thường lớn, nhô khỏi mặt da. Trong đa số trường hợp, u lan rộng và xâm lấn mô dưới da, cơ và có thể làm biến dạng cơ thể. Loại u này có thể xuất hiện cả ở các cơ quan nội tạng hay trong não. U máu hỗn hợp: thường gồm cả thể nang và mạch bạch huyết, gặp nhiều nhất ở tuyến mang tai, thương tổn nằm cả trong và dưới da. Trước đây, để điều trị u máu người ta thường sử dụng các phương pháp tiêm xơ, phẫu thuật Tuy nhiên, những biện pháp này gây đau đớn và để lại sẹo xấu. Một số phương pháp mới được áp dụng trong điều trị u máu như dùng tia laser hay kháng thể Interpheron Alpha đều mang lại hiệu quả nhất định. Tấm áp 32P do Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt sản xuất, hoạt độ riêng 15mCi/cm2 được sử dụng điều trị u máu phẳng ở trẻ em. Liều điều trị 250 - 300 cGy/lần x 5 lần/tuần, tổng liều 3000 cGy. Phương pháp có ưu điểm đơn giản, hiệu quả, không đau đớn, an toàn và tiết kiệm. Điều trị giảm đau do ung thư di căn xương Hơn 2/3 số bệnh nhân ung thư có đau vừa đến đau nặng, đặc biệt trong ung thư di căn xương. Bệnh nhân ung thư phải chịu đựng đau đớn dai dẳng, kéo dài, tăng dần nếu không được điều trị. Đau trong ung thư di căn xương nguyên nhân có thể do căng màng xương tại chỗ, chèn ép, xâm lấn, của khối u ra các tổ chức xung 21
  33. quanh, phá huỷ xương, gãy xương bệnh lý hay do việc hình thành các chất trung gian hoá học như: prostaglandin, kinin, bradykinin và các yếu tố hoại tử khối u Các phương pháp điều trị giảm đau gồm phẫu thuật, hoá trị và dùng các thuốc giảm đau và điều trị theo ba bậc theo khuyến cáo của Tổ chức y tế thế giới. Xạ trị (chiếu ngoài và chiếu trong): một biện pháp rất hiệu quả, không cần dùng các chất giảm đau loại thuốc phiện là dùng các DCPX. Những DCPX đã được thử nghiệm trên người là: 32P, 89Sr, 153Sm, 186Re và 188Re. Nguyên lý điều trị giảm đau bằng DCPX: Dựa vào các đặc tính chuyển hoá đặc hiệu của tổ chức xương đối với canxi và phospho. Tổ chức xương bị xâm lấn và phá huỷ gây tổn thương dẫn đến thay đổi và tăng nhanh quá trình chuyển hoá, tăng mạch phát triển, tuần hoàn tăng lên, phân bào tăng mạnh tại khối u. Nhu cầu cung cấp các chất như canxi, phospho tăng mạnh. Do đó, nếu đưa 32P hay đồng vị giống với canxi vào, chúng sẽ tập trung cao ở xương, nhất là những nơi có tổn thương (tăng sinh mạch máu, tăng sinh tế bào). Cơ chế giảm đau: Bao gồm giảm chèn ép cơ học do giảm tế bào ung thư, giảm tác nhân gây đau hoá học, điều hoà đáp ứng sinh học (biomodulation): Sự thay đổi nhạy cảm của cơ thể nơi tổn thương bị chiếu xạ, diễn ra nhanh ngay sau chiếu xạ 6-8 giờ, khi mà số lượng tế bào ung thư chưa giảm. Chỉ định điều trị giảm đau di căn xương bằng DCPX Bệnh nhân có kết quả xạ hình xương di căn tương ứng với vị trí đau. Kết quả xét nghiệm máu: bạch cầu > 3,5 G/L; tiểu cầu >100 G/L; bạch cầu hạt > 1500, Creatinine huyết thanh < 1,5mg/dl. Bệnh nhân không điều trị chiếu ngoài ít nhất 6 tuần trước đó, không dùng hóa chất gây ức chế tủy xương trước đó 6-8 tuần, không điều trị bằng thuốc khác gây ức chế hấp thu phosphate trong 6 tuần trước đó. Bệnh nhân phải được giải thích đầy đủ bằng văn bản về quy trình điều trị, tác dụng của DCPX. Chống chỉ định: Không điều trị bằng DCPX cho bệnh nhân đau có dấu hiệu chèn ép tuỷ sống, có di căn ở hộp sọ, có bằng chứng gãy xương bệnh lý. Điều trị giảm đau do di căn xương bằng 32P - Phospho-32: Friedell (1950) là người đầu tiên dùng 32P điều trị di căn ung thư xương. Năm 1952 và 1958, J.R. Maxfield đã công bố những nghiên cứu về vấn đề này. 32P là chất phát ra beta đơn 22
  34. thuần, có T1/2 = 14,3 ngày, năng lượng cực đại trung bình của bức xạ beta Eb = 1,71 MeV, quãng đường đi trong mô mềm là 8mm và trong xương là 3mm. Cơ thể người lớn có chứa 700 đến 800g phosphate, 85% ở trong khung xương, vì vậy sau khi đưa vào, 32P sẽ tiếp cận được các ổ di căn. Sau khi vào cơ thể, 32P vào xương, gan và 5%-10% 32P vào đường tĩnh mạch sẽ được thải qua thận trong 24 giờ đầu, 20% đến 50% thải ra trong vòng 1 tuần và thải ra theo phân không đến 2%. Friedell cho rằng: khoảng 1/3 32P tồn lưu ở trong xương cho đến khi phân rã hoàn toàn. Liều điều trị: 5-10 mCi tiêm tĩnh mạch, hoặc 10-12 mCi dùng theo đường uống, đáp ứng tốt: 50%, vừa phải 30%. Đáp ứng điều trị trong khoảng 5-14 ngày, duy trì hiệu lực 2-4 tháng. Vì 32P tập trung không chỉ ở xương mà còn có thể vào tủy xương, nên có thể làm giảm các dòng máu, giảm nhiều nhất ở tuần thứ tư, thứ năm và hồi phục ở tuần thứ sáu, thứ bảy. Mặc dù vậy, trong y văn thế giới cho đến nay mới chỉ thấy một trường hợp suy tủy dẫn đến tử vong có liên quan đến 32P. Có ý kiến cho rằng 32P có thể làm phát sinh leukemia trong vòng 6 -10 năm, nhưng điều đó không có ý nghĩa vì những người có di căn ung thư ít khi sống thêm quá 2 năm. 32 1.5. Axit phosphoric (H3PO4) và quá trình sản xuất H3 PO4 tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.5.1. Axit phosphoric (H3PO4) Tồn tại ở dạng tinh thể không màu, không mùi, dễ tan trong nước và rượu, không độc nóng chảy ở 42,5°C, trong kiến trúc tinh thể của nó có những nhóm tứ diện PO4 liên kết với nhau bằng liên kết hidro. Chú thích: liên kết hidro Axit phosphoric là axit ba nấc và có độ mạnh trung bình. 23
  35. Trong dung dịch H3PO4 phân li thuận nghịch theo 3 nấc: + - H3PO4 ↔ H + H2PO4 - + 2- H2PO4 ↔ H + HPO4 2- + 3- HPO4 ↔ H + PO4 - Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ. - Tác dụng với oxit bazơ → muối + H2O 2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O - Tác dụng với bazơ → muối + H2O (tùy theo tỉ lệ phản ứng có thể tạo thành các muối khác nhau). KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O 2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O 3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O - Tác dụng với kim loại đứng trước H2 → muối + H2. 2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2 - Tác dụng với muối → muối mới + axit mới. H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4 Khác với axit nitric, các axit phosphoric rất bền: ở các trạng thái tan, rắn và lỏng đều không có khả năng oxi hóa ở nhiệt độ 350 - 400°C. Nhưng ở nhiệt độ cao hơn chúng là chất oxi hóa yếu, chúng có thể tương tác với kim loại. Ở nhiệt độ cao, các axit phosphoric còn có khả năng tương tác với thạch anh và thủy tinh. Axit phosphoric tinh khiết được dùng chủ yếu trong công nghiệp dược phẩm. Axit kỹ thuật chủ yếu được sử dụng phổ biến để sản xuất phân bón vô cơ, dùng trong nhuộm vải và để sản xuất men sứ. 32 1.5.2. Chuẩn bị cho sản xuất H3 PO4 Chiếu xạ Ống thủy tinh chứa bia P2O5 hàn kín được cho vào container nhôm, đưa vào lò phản ứng hạt nhân để chiếu xạ. Các điều kiện chiếu xạ là: - Thông lượng nơtron nhanh: 2,3 x 1013 n/cm2/giây. - Thời gian chiếu xạ: 100 -130 giờ liên tục. 24
  36. - Nhiệt độ: 40 - 600C. - Thời gian làm nguội: 24-48 giờ . 32 1.5.3. Quy trình sản xuất H3 PO4 Phospho (32P) có trong dung dịch Natri phosphat là đồng vị phóng xạ được điều chế bằng cách chiếu xạ nơtron nhiệt tinh thể lưu huỳnh (32S) trong lò phản ứng hạt nhân, hoặc Phản ứng hạt nhân xảy ra như sau:31P (n,γ) 32P được sử dụng bằng bia P2O5. Sau 2 ngày kể từ khi dừng lò, mẫu được vận chuyển đến box sản xuất, vặn container nhôm để lấy ống thủy tinh chứa bia P2O5; dùng dụng cụ chuyên dụng cắt ống thủy tinh chứa bia P2O5, chuyển P2O5 vào cốc thủy tinh chịu nhiệt có dung tích 500ml và hòa tan bằng 15 ml HCl 0,01 M đã đun nóng. Sau khi để nguội, cho thêm 5 ml H2O2 30%. Đun hồi lưu hỗn hợp trên bếp nhiệt trong vòng 3 giờ. Làm nguội, lấy sản phẩm ra, lọc qua lọc xốp thuỷ tinh G-3 và cho qua cột trao đổi cation Dowex 50W-X4 để loại bỏ các cation tạp chất kim loại. 1.5.4. Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ Dùng phổ kế tia beta RKB4 1M 9 (Nga) để ghi phổ tia beta của chế phẩm. Phổ tia beta thu được phải giống với phổ của dung dịch chuẩn (32P). Năng lượng bức xạ tia beta (-) của [32P] là 1,71 MeV. Dùng phổ kế gamma DSPEC JrTM không phát hiện thấy tạp chất phát tia gamma đáng kể nào. Hình 1.6. Phổ kế Gamma đo độ tinh khiết hạt nhân PX Độ tinh khiết hoá phóng xạ Dùng phương pháp sắc ký giấy theo các điều kiện như sau: - Giấy sắc ký: Whatman No.1. 25
  37. - Hệ dung môi khai triển: Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. - Kiểu sắc ký: Phương pháp sắc ký dưới lên. Cách tiến hành: Dùng 3 băng giấy sắc ký Whatnan No.1, kích thước 20 x 200 mm, lấy 5 ml (~10 μCi) dung dịch chế phẩm cần kiểm tra, chấm vào vị trí cách 20 mm từ đầu dưới của mỗi băng giấy, để khô. Cho vào bình sắc ký chứa hỗn hợp dung môi (bão hòa dung môi ít nhất 24 giờ trước đó) tiến hành triển khai sắc ký. Khi dung môi đã di chuyển đến centimet 25 kể từ điểm chấm dung dịch, lấy ra để khô rồi cắt từng băng nhỏ rộng 1 cm vuông góc với chiều di chuyển của dung môi. Cho các băng giấy nhỏ này vào các ống nghiệm và đo hoạt độ phóng xạ của từng ống trên máy RKB4 1M 9 (Nga). Tính hoạt độ phóng xạ tương ứng của [32P] dưới dạng orthophosphat theo giá trị Rf ở trong khoảng 0,64 - 0,70. Tính tỉ lệ hoạt độ phóng xạ của các vùng tương ứng với các hợp chất của [32P] theo công thức sau: % hoạt độ phóng xạ = (A0/Atot) x 100 A0: Hoạt độ phóng xạ của orthophotphat tại đỉnh trên sắc đồ sắc ký. Atot: Tổng hoạt độ phóng xạ của tất cả các băng giấy. 32 3− Hoạt độ phóng xạ của P ở dạng PO4 không nhỏ hơn 95%. Hình 1.7. TLC-Bioscan đo độ tinh khiết hóa phóng xạ 26
  38. Hình 1.8. ISOMED-2000 thiết bị đo hoạt độ tổng 32 1.6. Cơ sở lý thuyết tổng hợp Cr PO4. 32 Phương trình hóa học tổng hợp Cr PO4: 32 32 2H2CrO4 + 3Na2SO3 + 2H3 PO4 → 2Cr PO4 + 3Na2SO4 + 5H2O 32 Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp Cr PO4. Như tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, nồng độ các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Đây là phản ứng oxi hóa khử nên thời gian xảy ra phản ứng rất nhanh vì thế 32 yếu tố thời gian không cần phải khảo sát trong quy trình tổng hợp keo Cr PO4. Keo 32 32 Cr PO4 được tổng hợp bằng phương pháp phân tán từ các hạt kết tủa Cr PO4, dưới tác dụng lực quay của con từ các hạt tủa bị phân tán thành các hạt nhỏ hơn mang kích thước hạt keo. 27
  39. CHƯƠNG 2- THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ, thiết bị Pippet tự động các loại: 2 - 20µl, 50 – 200µl, 100 - 1000µl, hãng sản xuất GILSON, Model Pipetman Neo, Pháp. Dụng cụ pha chế dung dịch đánh dấu: bình tam giác có nút nhám loại 50 ,100 ml, ống đong 50,100ml, chai penicillin 2, 5, 10ml có nút đậy cao su, khuấy từ, đĩa pettri, đũa thủy tinh, hãng Duran, Đức. Giấy sắc ký Whatman No.1 kích thước 20x200mm. Ống thủy tinh chạy sắc ký Cân phân tích điện tử, Hãng sản xuất: Ohaus, Mỹ, Xuất xứ: Thụy Sỹ, Model: EP 214/EP214C. Máy cất nước hai lần, Daihan Labtech LWD-3007, Hàn Quốc, Hãng sản xuất: DAIHAN LABTECH Panh gắp, kéo cắt giấy. Tủ sấy, hãng Memmert, Đức. Găng tay cao su, khẩu trang. Máy lắc trộn vortex, Velp – Italia, Ý Hệ đo CYCLONE PLUS, Mỹ, Model: Plus C431200. Hệ phổ kế Gamma đa kênh, nối với detector siêu tinh khiết HP(Ge) do hãng Ortec, Mỹ sản xuất; Bể ổn nhiệt, Model: WY-295, Mỹ. Hệ đo chuẩn liều ISOMED 2000, Tập Đoàn Đa Quốc Gia, xuất xứ Đức. Giấy đo pH của Đức. Thùng đựng thải phóng xạ. 28
  40. Hình 2.1. Các pippet được sử dụng Hình 2.2. Ống đong Hình 2.3. Bình tam giác Hình 2.4. Ống penicillin Hình 2.5. Cân chính xác 29
  41. Hình 2.6. Giấy sắc ký Whatman Hình 2.7. Ống chạy sắc ký No.1 Hình 2.8. Hệ đo Cyclone Plus 2.2. Hóa chất Tất cả các dung dịch sử dụng phải đảm bảo sạch và được vô trùng ở 112°C trong 30 phút. Chrom (VI) oxit CrO3. Dung dịch Axit chromic H2CrO4: 10 mg/ml. Dung dịch muối Natri sunphit Na2SO3: 20 mg/ml 32 Dung dịch Axit Phosphoric H3 PO4: 20mCi/ml. Nước cất. Gelatin: 20%. Dung môi triển khai. 30
  42. Isopropyl alcohol C3H8O. Nước cất. Trichloroacetic acid CCl3COOH. Amoniac NH4OH 2.3. Thực nghiệm Pha dung dịch Axit chromic H2CrO4 10 mg/ml từ Chrom (VI) oxit CrO3 Cân 0,84g CrO3 trên cân phân tích rồi cho CrO3 vào bình định mức 100ml, thêm nước vào bình và lắc nhẹ cho đến lúc CrO3 hòa tan hoàn toàn, sau đó dùng nước cất định mức đến vạch. Dung dịch chromic H2CrO4 thu được có nồng độ 10 mg/ml, cho dung dịch vào bình tam giác có nút nhám, đậy kín, dán nhãn. Pha dung dịch muối Natri sunphit Na2SO3 20 mg/ml Cân chính xác 2,0g Na2SO3 rồi cho Na2SO3 vào bình định mức 100ml hòa tan hoàn toàn bằng nước, sau đó dùng nước cất định mức đến vạch, dung địch thu được Na2SO3 có nồng độ 20 mg/ml. Cho dung dịch vào bình tam giác có nút nhám, đậy kín, dán nhãn. Pha hỗn hợp dung môi làm pha động cho triển khai sắc ký Hệ dung môi khai triển khai sắc ký: Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Dùng ống đong loại 100ml lấy 75ml isopropyl alcohol và 25ml nước cất 2 lần cho vào bình tam giác có nút nhám loại 250ml. Sau đó dùng pipet tự động lấy 0,3ml dung dịch amoniac và 3,4ml axit triclo acetic vào bình tam giác trên, lắc đều, đậy kín và dán nhãn. 32 2.4. Kiểm tra chất lượng H3 PO4 2.4.1. Kiểm Độ sạch hạt nhân của P-32: Dung dịch P-32 phóng xạ được sản xuất tại Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm nghiên cứu và điều chế phóng xạ. Dùng phổ kế tia beta RKB4 1M 9 (Nga) để ghi phổ tia beta của chế phẩm. Phổ tia beta thu được phải giống với phổ của dung dịch chuẩn (32P). Năng lượng bức xạ tia beta (-) của [32P] là 1,71 MeV. 31
  43. 32 2.4.2. Kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ của H3 PO4 Dùng phương pháp sắc ký giấy theo các điều kiện như sau: - Giấy sắc ký: Whatman No.1. - Hệ dung môi khai triển: Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Dùng 3 băng giấy sắc ký Whatnan No.1, kích thước 20 x 200 mm, lấy 5 ml (~10 μCi) dung dịch chế phẩm cần kiểm tra, chấm vào vị trí cách 20 mm từ đầu dưới của mỗi băng giấy, để khô. Nhúng băng giấy vào bình sắc ký sao cho điểm chấm mẫu trên băng giấy không ngập trong dung môi pha động, sau khi tuyến dung môi gần đạt tới mép trên băng giấy cách tuyến xuất phát khoảng 20cm, lấy ra khỏi bình và làm khô trong không khí. Sau đó mang đo trên hệ Cyclone Plus. 32 Căn cứ vào giá trị Rf để định tính và diện tích peak để định lượng H3 PO4 có trong mẫu đem phân tích. 32 Anion orthophosphat [ PO4(III)] theo giá trị Rf ở trong khoảng 0,64 - 0,70. 32 2.5. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 2.5.1. Khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 Để khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng chúng tôi tiến hành thí nghiệm cố 32 định các yếu tố: thời gian 5 phút, Na2SO3 1ml, H2CrO4 1ml và H3 PO4 60µl (tương 32 ứng 1,2mCi H3 PO4). Cho vào 5 ống nghiệm đã được đánh số thứ tự từ 1 đến 5, mỗi ống 60µl dung 32 32 dịch H3 PO4 (tương ứng 1,2mCi H3 PO4), 1ml H2CrO4 10mg/ml, điều chỉnh các ống ở dãy nhiệt độ 25°C, 40°C, 60°C, 80°C và 100°C bằng máy điều nhiệt, sau đó thêm từ từ vào mỗi chai một lượng 1ml Na2SO3 20mg/ml. Thời gian phản ứng là 5 phút. Sau đó, để nguội tiến hành lấy mẫu phân tích, mỗi chai triển khai song song 3 băng giấy (20x200mm), trên hệ dung môi pha động Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Sau khoảng 16 giờ dung môi pha động đi về phía ngọn băng giấy cách điểm chấm mẫu khoảng 16cm, lấy băng giấy ra khỏi bình sắc ký, để khô, đem phân tích trên hệ Cyclone Plus. Căn cứ vào giá trị Rf để định tính các thành phần có trong mẫu phân tích. 32 Rf = 0.6 - 0.7 ở vị trí 15-16 cm ứng với H3 PO4. 32
  44. 32 Rf = 0 tại điểm chấm mẫu ứng với Cr PO4 Bảng 2.1. Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát nhiệt độ phản ứng 32 Thời Nhiệt Na2SO3 H3 PO4 20 H2CrO4 10mg/ml TN gian độ 20mg/ml mCi/ml (ml) (phút) (oC) (ml) (µl) 1 5 25 1 1 60 2 5 40 1 1 60 3 5 60 1 1 60 4 5 80 1 1 60 5 5 100 1 1 60 32 32 2.5.2. Khảo sát lượng H3 PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 Để chọn lượng H3 PO4 tối ưu cho phản ứng chúng tôi tiến hành thí nghiệm 32 như sau: cố định lượng Na2SO3, H2CrO4 và chỉ thay đổi lượng H3 PO4: 32 Lấy lần lượt 40µl, 60µl, 80µl, 100µl, 120µl, 160µl dung dịch H3 PO4 có nồng độ 20mCi/ml (tương ứng với dãy hoạt độ P-32: 1,2; 1,6; 2,4; 3,2mCi) cho vào 6 chai đã được đánh số thứ tự từ 1 đến 6 và đã có sẵn con từ, sau đó thêm vào mỗi chai trên 3ml H2CrO4 10mg/ml. Cho 6 chai này đun nóng trên bếp và bật khuấy từ đến lúc sôi nhẹ, thêm từ từ vào mỗi chai một lưởng 1ml Na2SO3 20mg/ml. Thời gian phản ứng là 5 phút tại nhiệt độ khoãng 100oC. Sau đó, để nguội tiến hành lấy mẫu phân tích, mỗi chai triển khai song song 3 băng giấy (20x200mm), trên hệ dung môi pha động Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Sau khoảng 16 giờ dung môi pha động đi về phía ngọn băng giấy cách điểm chấm mẫu khoảng 16cm, lấy băng giấy ra khỏi bình sắc ký, để khô, đem phân tích trên hệ Cyclone Plus. Căn cứ vào giá trị Rf để định tính các thành phần có trong mẫu phân tích. 32 Rf = 0.6 - 0.7 ở vị trí 15-16 cm ứng với H3 PO4. 32 Rf = 0 tại điểm chấm mẫu ứng với Cr PO4 Căn cứ vào diện tích peak để định lượng các thành phần có trong mẫu phân tích. 33
  45. 32 Bảng 2.2.Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát hoạt độ H3 PO4 tham gia phản ứng 32 Thời Nhiệt Na2SO3 H2CrO4 H3 PO4 20m TN gian độ 20mg/ml 10mg/ml Ci/ml (phút) (oC) (ml) (ml) (µl) 1 5 80 1 3 40 2 5 80 1 3 60 3 5 80 1 3 80 4 5 80 1 3 100 5 5 80 1 3 120 6 5 80 1 3 160 2.5.3. Khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng Để chọn lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng chúng tôi tiến hành thí nghiệm 32 như sau: cố định lượng Na2SO3, H3 PO4 đã khảo sát ở thí nghiệm trên và chỉ thay đổi lượng H2CrO4: Lấy 0,5ml, 1ml, 1,5ml, 2ml, 2,5ml dung dịch H2CrO4 có nồng độ 10mg/ml (tương ứng với lượng H2CrO4: 5; 10; 15; 20, 25mg) cho vào 5 chai đã được đánh số 32 thứ tự từ 1 đến 5 và đã có sẵn con từ, sau đó thêm vào mỗi chai trên 60µl H3 PO4 20mCi/ml (tương ứng hoạt độ phóng xạ P-32 1,2mCi). Cho 5 chai này đun nóng trên bếp và bật khuấy từ đến lúc sôi nhẹ, thêm từ từ vào mỗi chai một lưởng 1ml Na2SO3 20mg/ml (lượng Na2SO3 tương ứng 20mg). Thời gian phản ứng là 5 phút tại nhiệt độ khoãng 100oC. Sau đó, để nguội tiến hành lấy mẫu phân tích, mỗi chai triển khai song song 3 băng giấy (20x200mm), trên hệ dung môi pha động Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Sau khoảng 16 giờ dung môi pha động đi về phía ngọn băng giấy cách điểm chấm mẫu khoảng15- 16cm, lấy băng giấy ra khỏi bình sắc ký, để khô, đem phân tích trên hệ Cyclone Plus. Căn cứ vào giá trị Rf để định tính các thành phần có trong mẫu phân tích. 32 Rf = 0.6 - 0.7 ở vị trí 15-16 cm ứng với H3 PO4. 34
  46. 32 Rf = 0 tại điểm chấm mẫu ứng với Cr PO4 Căn cứ vào diện tích peak để định lượng các thành phần có trong mẫu phân tích. Bảng 2.3. Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát lượng H2CrO4 tham gia phản ứng 32 Thời Nhiệt Na2SO3 H2CrO4 H3 PO4 20 TN gian độ 20mg/ml 10mg/ml mCi/ml (phút) (oC) (ml) (ml) (µl) 1 5 80 1 0,5 60 2 5 80 1 1,0 60 3 5 80 1 1,5 60 4 5 80 1 2,0 60 5 5 80 1 2,5 60 32 2.5.4. Tinh chế keo Cr PO4 32 Trong quá trình điều chế keo, sản phẩm Cr PO4 sinh ra cùng với các chất 32 khác tạo thành và các chất dư sau phản ứng như Na2SO3, H2CrO4, H3 PO4 cần được loại bỏ để đảm bảo chất lượng cho dược chất phóng xạ. Có nhiều phương 32 pháp tinh chế Cr PO4 như phương pháp lọc, phương pháp thẩm tích Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện được ứng dụng rộng rãi là phương pháp lọc. Các phân tử, ion có kích thước nhỏ hơn kích thước màng lọc sẽ đi qua màng lọc, còn các hạt keo có kích thước lớn hơn được giữ lại trên màng lọc. Dung dịch keo thu được sau khi tổng hợp có độ tinh khiết phóng xạ < 95% không đảm bảo chất lượng của một dược chất phóng xạ. Nên việc tinh chế keo là cần thiết và được thực hiện như sau: Cho 2ml sản phẩm sau khi tổng hợp lên giấy lọc được đạt trong phễu thủy tinh, dùng nước cất rửa nhiều lần cho các thành phần dư sau phản ứng được bảo 32 đảm tách khỏi keo Cr PO4. Để khô giấy lọc, lấy giấy lọc đem rửa và thu keo 32 Cr PO4 vào cốc thủy tinh, thêm 2ml nước cất và 0.1g gelatin làm chất ổn định để làm bền hệ keo. 35
  47. Lấy 5µl mẫu phân tích sau khi đã được tinh chế triển khai song song 3 băng giấy (20x200mm), trên hệ dung môi pha động Isopropyl alcohol; Axit triclo acetic 20% (W/V); Amoni hydroxit 25%; nước theo tỷ lệ 75ml: 3,4ml: 0,3ml: 25ml. Sau khoảng 16 giờ dung môi pha động đi về phía ngọn băng giấy cách điểm chấm mẫu khoảng 15 - 16cm, lấy băng giấy ra khỏi bình sắc ký, để khô, đem phân tích trên hệ Cyclone Plus. Căn cứ vào giá trị Rf để định tính các thành phần có trong mẫu phân tích. 32 Rf = 0.6 - 0.7 ở vị trí 15-16 cm ứng với H3 PO4. 32 Rf = 0 tại điểm chấm mẫu ứng với Cr PO4 Căn cứ vào diện tích peak để định lượng các thành phần có trong mẫu phân tích. 36
  48. CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. 3.1. Độ tinh sạch hạt nhân của P-32 Hình 3.1. Phổ beta của P-32 thu được trên hệ phổ kế tia beta RKB4 1M 9 Từ kết quả phổ kế ghi nhận được có thể kết luận trong dung dịch P-32 hoàn toàn không có bất kỳ hạt nhân nào nhiễm bẩn phát bức xạ . 32 3.2. Độ tinh khiết hóa phóng xạ H3 PO4 32 Độ tinh khiết hóa phóng xạ H3 PO4 > 99,0%. 32 Hình 3.2. Phổ đồ sắc ký độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch H3 PO4. 37
  49. 32 3- Bảng 3.1. Kết quả đo hoạt độ phóng xạ PO4 bằng CYCLONE PLUS PHOSPHOR SCANNER. 32 3.3. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 3.3.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 Bảng 3.2. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr PO4. 32 Hiệu suất tạo keo Cr PO4 Thí nghiệm Nhiệt độ (°C) (%) 1 25 30,0 ± 1,1 2 40 42,3 ± 1,0 3 60 50,0 ± 1,2 4 80 67,8 ± 1,1 5 100 68,2 ± 1,3 H (%) 80 67.8 68.2 70 60 50 50 42.3 40 30 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 Nhiệt độ (°C) 32 Hình 0.1. Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr PO4. 38
  50. Từ kết quả thu được khi nhiệt độ tăng từ 25 - 80°C hiệu suất tăng đều tương ứng từ 30 - 67,8% ; khi nhiệt độ tăng từ 80 - 100°C thì hiệu suất thay đổi không đáng kể từ 67,8 – 68,2%. Mặc dù, ở nhiệt độ 100oC hiệu suất tạo keo cao nhất là 68,2% hiệu suất này không cao hơn nhiều so với hiệu suất ở 80 oC là 67,8%. Trong thực nghiệm, khi tiến hành với nguồn phóng xạ hở thì việc an toàn phóng xạ đối với con người luôn coi trọng hàng đầu. Ở nhiệt độ 100oC khi tiến hành thực nghiệm sẽ nguy hiểm hơn so với nhiệt độ tiến hành 80oC. Vì ở nhiệt độ này hơi phóng xạ dễ phát tán trong không khí có nguy cơ gây nhiểm bẩn môi trường cũng như nguy hiểm cho con người. Do đó, chúng tôi chọn nhiệt độ 80oC là tối ưu cho quy trình tổng hợp keo. 32 Hình 3.4. Phổ đồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo keo Cr PO4 39
  51. 32 32 3.3.2. Kết quả khảo sát lượng H3 PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr PO4 32 Bảng 3.3. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo 32 Cr PO4 32 32 Thí nghiệm H3 PO4 20mCi/ml (µl) Hiệu suất tạo keo Cr PO4 (%) 1 40 35,0 ± 1,2 2 60 70,0 ± 1,4 3 80 64,4 ± 1,2 4 100 28,5 ± 1,4 5 120 22,7 ± 1,3 6 160 19,7 ± 1,2 H (%) 80 70 70 64.4 60 50 35.5 40 28.5 30 22.7 19.7 20 10 0 0 50 100 150 200 32 H3 PO4 (µl) 32 Hình 3.5. Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo 32 Cr PO4 32 Từ kết quả thu được khi lượng H3 PO4 tăng từ 40 - 60 µl hiệu suất tăng 32 tương ứng từ 35% - 70% ; khi lượng H3 PO4 tăng từ 60 - 80 µl thì hiệu suất thay 32 đổi không đáng kể từ 70 – 64.4%, tiếp tục tăng hàm lượng H3 PO4 từ 80- 160 µl thì 32 hiệu suất giảm nhanh do lượng H3 PO4 dư trở thành thành phần tự do. Hiệu suất 32 tạo keo cao nhất là 70% ứng với hàm lượng H3 PO4 là 60 µl. Hàm lượng này là tối ưu được chọn cho khảo sát sau. 40
  52. 32 Hình 3.6. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H3 PO4 lên hiệu suất tạo keo 32 Cr PO4 41
  53. 3.3.3. Kết quả khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng Bảng 3.4. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo 32 Cr PO4. 32 Hiệu suất tạo keo Cr PO4 Thí nghiệm H2CrO4 (ml) (%) 1 0,5 59,6 ± 1,5 2 1 78,2 ± 1,3 3 1,5 84,4 ± 1,2 4 2 77,9 ± 1,2 5 2,5 76,8 ± 1,4 H(%) 80 70 70 64.4 60 50 40 28.5 30 22.7 19.7 20 10 0 0 50 100 150 200 H2CrO4 (ml) Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của hàm lượng hàm lượng H2CrO4 lên 32 hiệu suất tạo keo Cr PO4 32 Kết quả khảo sát cho thấy hiệu suất tạo keo Cr PO4 tăng tương ứng 59.6 – 84% khi lượng H2CrO4 tăng lên từ 0.5 – 1.5 ml, tiếp tục tăng lượng H2CrO4 thì hiệu suất dường như không thay đổi, lúc này lượng H2CrO4 đã dùng dư so với các thành phần khác tham gia phản ứng. Hiệu suất đạt cao nhất là 84.4% ứng với hàm lượng 42
  54. 32 H2CrO4 1.5ml. Hàm lượng này là tối ưu cho phản ứng tạo keo Cr PO4 và được chọn cho quy trình điều chế keo. Hình 3.8. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo 32 Cr PO4 43
  55. 32 3.3.4. Kết quả keo Cr PO4 sau khi tinh chế Độ tinh khiết hóa phóng xạ > 98% 32 Hình 3.9. Phổ đồ hiệu suất tạo keo Cr PO4 sau khi tinh chế. 32 32 Kết quả sau khi tinh chế keo Cr PO4 lượng H3 PO4 dường như đã loại bỏ 32 hoàn toàn chỉ còn 2%, độ tinh khiết hóa phóng xạ Cr PO4 đạt khoảng 98%. 44
  56. KẾT LUẬN Đề tài đã khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình điều chế dược chất 32 phóng xạ keo Cr PO4 bằng phương pháp phân tán dựa trên phản ứng hóa học – phản ứng oxi hóa khử, đã đạt được kết quả như sau. 32 1. Kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ của dung dịch H3 PO4 (>99%) làm 32 nguyên liệu tổng hợp keo Cr PO4 bằng phương pháp sắc ký giấy. 2. Nhiệt độ tối ưu cho quy trình tổng hợp keo là 80°C. 32 3. Hàm lượng H3 PO4 tối ưu cho quy trình tổng hợp là 60µl tương ứng với 1,2mCi. 4. Hàm lượng H2CrO4 tối ưu cho quy trình tổng hợp là 1,5ml tương ứng với 15mg H2CrO4. 32 5. Đã đưa ra quy trình tối ưu điều chế dược chất phóng xạ Cr PO4 có hiệu suất tổng hợp và độ sạch hóa phóng xạ cao (>98%) đáp ứng một số yêu cầu của dược chất phóng xạ là cơ sở nền tảng cho các nghiên cứu về sau như phân bố trên động vật và thử nghiệm lâm sàng. Vì thời thời gian tiến hành khóa luận tốt nghiệp có hạn nên chúng tôi chưa tiến hành thực hiện các khảo sát khác như thời gian thực hiện phản ứng, lượng chất ổn định và các chỉ tiêu sinh học của dược chất phóng xạ như độ nội độc tố vi khuẩn, độ vô khuẩn. Do đó, trong thời gian tới Trung tâm Nghiên cứu và Điều chế đồng vị 32 phóng xạ sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện để dược chất phóng xạ Cr PO4 được thử nghiệm trên động vật và thử nghiệm lâm sàng. Dược chất phóng xạ sẽ sớm đưa vào sử dụng góp phần vào sự phát triển của ngành y học nước nhà. 45
  57. 32 1,5ml H2CrO4 60µl H3 PO4 (10mg/ml) (20mCi/ml) Hỗn hợp phản ứng bao gồm H2CrO4 và 32 H3 PO4 Đun ở 80°C 1ml Na2SO3 (20mg/ml) Hỗn hợp phản ứng bao gồm H2CrO4 và 32 H3 PO4 Khuấy từ trong 5 phút Hỗn hợp tạo thành bao 32 gồm keo Cr PO4 và các sản phẩm khác. Tinh chế 32 Sản phẩm Cr PO4. Kiểm tra chất lượng, (Độ tinh khiết 98%) đóng gói, bảo quản 32 Hình 3.10. Quy trình tối ưu điều chế dược chất phóng xạ Cr PO4. 46
  58. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Dương Văn Đông, Giáo trình sản xuất đồng vị phóng xạ và hợp chất đánh dấu, 2007. 2. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, nhà xuất bản Giáo Dục, 2006. 3. Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Thị Thu, Nghiên cứu điều chế dược chất phóng xạ MDP (methylene diphosphnate) đánh dấu với đồng vị Tc-99m dùng trong hiện hình xương, Mã số CS/04/01-02, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp cơ sở năm 2004, Bộ Khoa học và Công nghệ. Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam, 2005 4. Nguyễn An Sơn, Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2017. 5. Phan Sỹ An, Y học hạt nhân, Nhà xuất bản Đại học Y Hà Nội, 2005. 6. Phan Văn Duyệt, Y học hạt nhân, Nhà xuất bản Y học Hà Nội, 2000. Tiếng anh A.M.Del Turco, R, Pietra, Preparation of colloidal chromic phosphate (32P) for medical use , Internatonal jourmal of Applied Radiation and Isotopes, Vol.14 – 1963 Emsley, John, The 13th Element: The Sordid Table of Murder, Fire and Phosphorus, John Wiley and Sons, Inc 2000. IAEA – SR – 209/32, Studies on the preparation and evaluation of colloidal chromic phosphate – 32P for possible therapeutic use. Perkin Elmer, Phospho-32 handling precautions, 2004. Internet www.wikipedia.org 47