Jod-125 - Iodine-125

Jod-125 ( ¹²⁵ I) ist ein Radioisotop von Jod, das in biologischen Assays , nuklearmedizinischer Bildgebung und in der Strahlentherapie als Brachytherapie verwendet wird , um eine Reihe von Zuständen zu behandeln, einschließlich Prostatakrebs , Aderhautmelanome und Hirntumoren . Es ist nach Jod-129 das zweitlängste Radioisotop von Jod .

Seine Halbwertszeit beträgt 59,49 Tage und es zerfällt durch Elektroneneinfang in einen angeregten Zustand von Tellur-125 . Dieser Zustand ist nicht das metastabile ^125m Te, sondern ein Zustand niedrigerer Energie, der sofort durch Gammazerfall mit einer maximalen Energie von 35 keV zerfällt . Ein Teil der überschüssigen Energie der angeregten ¹²⁵ Te kann intern umgewandelt ausgeworfen Elektronen (auch bei 35 keV) oder Röntgenstrahlen (von Elektronenbremsstrahlung ) und auch insgesamt 21 Auger - Elektronen , die an den niedrigen Energien erzeugt werden , von 50 bis 500 Elektronenvolt. Schließlich wird als letztes Zerfallsprodukt ein stabiler Grundzustand von ¹²⁵ Te erzeugt.

Bei medizinischen Anwendungen verursachen die interne Umwandlung und die Auger-Elektronen außerhalb der Zelle, die das Isotopenatom enthält, wenig Schaden. Die Röntgen- und Gammastrahlen sind von geringer Energie, um eine höhere Strahlendosis selektiv an nahegelegenes Gewebe zu liefern, bei der "permanenten" Brachytherapie, bei der die Isotopenkapseln an Ort und Stelle belassen werden ( ¹²⁵ I konkurriert bei solchen Anwendungen mit Palladium-103 ).

Aufgrund seiner relativ langen Halbwertszeit und Emission von niederenergetischen Photonen, die durch Gammazähler- Kristalldetektoren nachgewiesen werden können , ist ¹²⁵ I ein bevorzugtes Isotop zum Markieren von Antikörpern in Radioimmunassays und anderen Gammazählverfahren, die Proteine außerhalb des Körpers beinhalten. Die gleichen Eigenschaften des Isotops machen es für die Brachytherapie und für bestimmte nuklearmedizinische Scanverfahren nützlich, bei denen es an Proteine ​​​​( Albumin oder Fibrinogen ) gebunden ist und für die Diagnostik eine längere Halbwertszeit als die von ¹²³ I benötigt wird oder mehrtägige Labortests.

Jod-125 kann beim Scannen/Bildgeben der Schilddrüse verwendet werden , aber Jod-123 wird für diesen Zweck aufgrund der besseren Strahlendurchdringung und der kürzeren Halbwertszeit (13 Stunden) bevorzugt . ¹²⁵ I ist nützlich für Tests der glomerulären Filtrationsrate (GFR) bei der Diagnose oder Überwachung von Patienten mit Nierenerkrankungen . Jod-125 wird therapeutisch bei der Brachytherapie von Tumoren eingesetzt . Für Strahlentherapie - Ablation von Gewebe , die Iod (wie beispielsweise die Schilddrüse) absorbieren oder absorbieren , die einen iodhaltigen Radiopharmazeutikum , das beta-Emitter - Jod-131 ist das bevorzugte Isotop.

¹²⁵ I wird durch den Elektroneneinfangzerfall von ¹²⁵ Xe erzeugt , das ein künstliches Isotop von Xenon ist , das selbst durch Neutroneneinfang von stabilem ¹²⁴ Xe erzeugt wird , das natürlich mit einer Häufigkeit von etwa 0,1% auftritt. Aufgrund des künstlichen Produktionsweges von ¹²⁵ I und seiner kurzen Halbwertszeit ist seine natürliche Häufigkeit auf der Erde praktisch null.

Produktion

¹²⁵ I ist ein in Reaktoren hergestelltes Radionuklid und in großen Mengen verfügbar. Seine Herstellung folgt den beiden Reaktionen:

¹²⁴ Xe (n,γ) → ^125m Xe (57 s) → ¹²⁵ I (59,4 d)
¹²⁴ Xe (n,γ) → ^125g Xe (19,9 h) → ¹²⁵ I (59,4 d)

Das Bestrahlungsziel ist natürlich Xenongas 0,0965 Atom-% (enthaltend Molenbruch ) der primordialen Nuklid ¹²⁴ Xe, die das Ziel - Isotop ist für die Herstellung von ¹²⁵ I durch Neutroneneinfang . Es wird in Bestrahlungskapseln aus der Zirconiumlegierung Zircaloy-2 (einer für Neutronen transparenten korrosionsbeständigen Legierung ) bis zu einem Druck von etwa 100 bar (etwa 100 atm ) geladen . Bei Bestrahlung mit langsamen Neutronen in einem Kernreaktor entstehen mehrere Radioisotope von Xenon . Allerdings führt nur der Zerfall von ¹²⁵ Xe zu einem Radiojod: ¹²⁵ I. Die anderen Xenon-Radioisotope zerfallen entweder zu stabilem Xenon oder zu verschiedenen Cäsium-Isotopen , von denen einige radioaktiv sind (ua die langlebigen ¹³⁵ Cs und ¹³⁷ Cs ).

Nachteilig sind lange Bestrahlungszeiten . Jod-125 selbst hat eine Neutronen - Einfang - Querschnitt von 900 Scheunen und damit während einer langen Bestrahlung, einen Teil der ¹²⁵ I gebildet wird umgewandelt werden ¹²⁶ I, einen Beta-Emitter und Positronen-Emitter mit einer Halbwertszeit von 13,1 Tagen , was medizinisch nicht sinnvoll ist. In der Praxis beträgt die sinnvollste Bestrahlungszeit im Reaktor einige Tage. Danach lässt man das bestrahlte Gas drei oder vier Tage lang zerfallen, um kurzlebige unerwünschte Radioisotope zu eliminieren und das neu erzeugte Xenon-125 (Halbwertszeit 17 Stunden) zu Jod-125 zerfallen zu lassen.

Um Radiojod zu isolieren, wird die bestrahlte Kapsel zunächst bei niedriger Temperatur abgekühlt (um freies Jodgas an der Kapselinnenwand zu sammeln) und das verbleibende Xe-Gas wird kontrolliert abgelassen und zur weiteren Verwendung zurückgewonnen. Die Innenwände der Kapsel werden dann mit verdünnter NaOH-Lösung gespült, um Jod als lösliches Jodid (I ^– ) und Hypojodit (IO ^– ) gemäß der Standard- Disproportionierungsreaktion von Halogenen in alkalischen Lösungen zu sammeln . Ein vorhandenes Cäsiumatom oxidiert sofort und geht als Cs ⁺ ins Wasser über . Um eventuell in geringen Mengen vorhandenes langlebiges ¹³⁵ Cs und ¹³⁷ Cs zu eliminieren , wird die Lösung durch eine Kationenaustauschersäule geleitet , die Cs ⁺ gegen ein anderes nicht radioaktives Kation austauscht . Das Radiojod (als Anion I ⁻ oder IO ⁻ ) bleibt als Jodid/Hypojodit in Lösung.

Verfügbarkeit und Reinheit

Jod-125 ist im Handel erhältlich in verdünnten NaOH - Lösung als ¹²⁵ I-lodid (oder das Hypohalogenit Natrium Hypoiodit , NaIO). Die radioaktive Konzentration liegt bei 4 bis 11 GBq/ml und die spezifische Radioaktivität >75 GBq/µmol (7,5 × 10 ¹⁶  Bq/mol). Die chemische und radiochemische Reinheit ist hoch. Auch die radionuklidische Reinheit ist hoch; einige ¹²⁶ I (t _1/2 = 13,1 d) sind aufgrund des oben erwähnten Neutroneneinfangs unvermeidbar . Der tolerierbare ¹²⁶ I-Gehalt (der durch das unerwünschte Isotop, das die Dosisberechnungen in der Brachytherapie stört ) eingestellt wird, liegt bei etwa 0,2 Atom-% (Atomfraktion) des Gesamtjods (der Rest sind ¹²⁵ I).

Hersteller

Im Oktober 2019 gab es zwei Hersteller von Jod-125, den McMaster Nuclear Reactor in Hamilton , Ontario , Kanada; und ein Forschungsreaktor in Usbekistan. Der McMaster-Reaktor ist derzeit der größte Produzent von Jod-125 und produzierte 2018 etwa 60 Prozent des weltweiten Angebots; die restliche globale Versorgung wird im Reaktor mit Sitz in Usbekistan produziert. Jährlich produziert der McMaster-Reaktor genug Jod-125, um etwa 70.000 Patienten zu behandeln.

Im November 2019 wurde der Forschungsreaktor in Usbekistan vorübergehend abgeschaltet, um Reparaturen zu ermöglichen. Die vorübergehende Abschaltung bedrohte die weltweite Versorgung mit dem Radioisotop, indem der McMaster-Reaktor während des Zeitraums als einziger Produzent von Jod-125 verlassen wurde.

Vor 2018 war der National Research Universal (NRU)-Reaktor der Chalk River Laboratories in Deep River , Ontario, einer von drei Reaktoren zur Herstellung von Jod-125. Am 31. März 2018 wurde der NRU-Reaktor jedoch aufgrund einer behördlichen Anordnung vor seiner geplanten Stilllegung im Jahr 2028 endgültig abgeschaltet. Der russische Kernreaktor, der zur Herstellung von Jod-125 ausgestattet ist, war im Dezember 2019 offline.

Zerfallseigenschaften

Der detaillierte Zerfallsmechanismus zur Bildung des stabilen Tochternuklids Tellur-125 ist ein mehrstufiger Prozess, der mit dem Elektroneneinfang beginnt . Darauf folgt eine Kaskade der Elektronenrelaxation, während sich das Kernelektronenloch in Richtung der Valenzorbitale bewegt . Die Kaskade beinhaltet viele Auger-Übergänge , von denen jeder dazu führt, dass das Atom zunehmend ionisiert wird . Der Elektroneneinfangdetektor erzeugt ein Tellur-125 - Kern in einem angeregten Zustand mit einer Halbwertszeit von 1,6 ns, was erfährt gamma Zerfall Emittieren eines Gammaphotonen oder eine interne Umwandlung Elektronen bei 35,5 keV. Dem Gammazerfall folgt eine zweite Elektronenrelaxationskaskade, bevor das Nuklid zur Ruhe kommt. Während des gesamten Prozesses werden durchschnittlich 13,3 Elektronen emittiert (10,3 davon Auger-Elektronen ), die meisten mit Energien von weniger als 400 eV (79% der Ausbeute). In einer Studie wurde festgestellt, dass die interne Umwandlung und die Auger-Elektronen des Radioisotops wenig zelluläre Schäden anrichten, es sei denn, das Radionuklid wird direkt chemisch in die zelluläre DNA eingebaut , was bei gegenwärtigen Radiopharmaka, die ¹²⁵ I als radioaktives Markierungsnuklid verwenden , nicht der Fall ist .

Wie bei anderen Radioisotopen des Jods kann eine versehentliche Aufnahme von Jod-125 in den Körper (meist durch die Schilddrüse ) durch die sofortige Gabe von stabilem Jod-127 in Form eines Jodidsalzes blockiert werden . Zu diesem Zweck wird typischerweise Kaliumjodid (KI) verwendet.

Eine ungerechtfertigte, selbstmedikativ präventive Gabe von stabilem KI wird jedoch nicht empfohlen, um eine Störung der normalen Schilddrüsenfunktion zu vermeiden . Eine solche Behandlung muss sorgfältig dosiert werden und erfordert eine entsprechende KI-Menge, die von einem spezialisierten Arzt verordnet wird.

Siehe auch

• Isotope von Jod
• Jod-123
• Jod-129
• Jod-131
• Jod in der Biologie

Hinweise und Referenzen