Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư kỹ thuật hạt nhân: Nghiên cứu và điều chế dược chất phóng xạ Cr32PO4

Chia sẻ: Công Nữ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khoá luận nghiên cứu về dược chất phóng xạ nhưng chưa thấy tài liệu nào công bố công trình nghiên cứu liên quan đến việc 3 điều chế dược chất phóng xạ Cr32PO4. 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư kỹ thuật hạt nhân: Nghiên cứu và điều chế dược chất phóng xạ Cr32PO4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRẦN THỊ THƯƠNG THƯƠNG - 1410723 NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU CHẾ DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ CHROMPHOSPHATE (Cr32PO4) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS. DƯƠNG VĂN ĐÔNG KHÓA 2014 - 2018
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Đà Lạt, ngày….tháng….năm……
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Đà Lạt, ngày….tháng….năm……
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!
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
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
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 1.5. Axit phosphoric (H3PO4) và quá trình sản xuất H332PO4 tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt ............................................................................................................23 1.5.1. Axit phosphoric (H3PO4) ..........................................................................23 1.5.2. Chuẩn bị cho sản xuất H332PO4 ................................................................24 1.5.3. Quy trình sản xuất H332PO4 ......................................................................25 1.5.4. Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ ..............................................................25 1.6. Cơ sở lý thuyết tổng hợp Cr32PO4. ..................................................................27
CHƯƠNG 2- THỰC NGHIỆM .............................................................................28 2.1. Dụng cụ, thiết bị .............................................................................................28 2.2. Hóa chất ..........................................................................................................30 2.3. Thực nghiệm ...................................................................................................31 2.4. Kiểm tra chất lượng H332PO4 ..........................................................................31 2.4.1. Kiểm Độ sạch hạt nhân của P-32: ............................................................31 2.4.2. Kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ của H332PO4 ...................................32 2.5. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4................32 2.5.1. Khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4 .................32 2.5.2. Khảo sát lượng H332PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4.......33 2.5.3. Khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng ...........................................34 2.5.4. Tinh chế keo Cr32PO4 ...............................................................................35 CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................37 3.1. Độ tinh sạch hạt nhân của P-32 ......................................................................37 3.2. Độ tinh khiết hóa phóng xạ H332PO4 ..............................................................37 3.3. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4 ...38 3.3.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4.....38 3.3.2. Kết quả khảo sát lượng H332PO4 tối ưu cho phản ứng điều chế keo Cr32PO4 ...............................................................................................................40 3.3.3. Kết quả khảo sát lượng H2CrO4 tối ưu cho phản ứng ..............................42 3.3.4. Kết quả keo Cr32PO4 sau khi tinh chế ......................................................44 KẾT LUẬN ..............................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................47
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 Hình 3.2. Phổ đồ sắc ký độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch H332PO4. .................37 Hình 3.3. Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4. .................38 Hình 3.4. Phổ đồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo keo Cr32PO4..39 Hình 3.5. Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng H332PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4 ...................................................................................................................................40 Hình 3.6. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H332PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4 ...................................................................................................................................41
Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của hàm lượng hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4 ..........................................................................................42 Hình 3.8. Phổ đồ ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO443 Hình 3.9. Phổ đồ hiệu suất tạo keo Cr32PO4 sau khi tinh chế. ..................................44 Hình 3.10. Quy trình tối ưu điều chế dược chất phóng xạ Cr32PO4. .........................46
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 Bảng 2.2.Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát hoạt độ H332PO4 tham gia phản ứng .............................................................................................................................34 Bảng 2.3. Tóm tắt điều kiện thực nghiệm, khảo sát lượng H2CrO4 ..........................35 tham gia phản ứng .....................................................................................................35 Bảng 3.1. Kết quả đo hoạt độ phóng xạ 32PO43- bằng CYCLONE PLUS PHOSPHOR SCANNER. .........................................................................................38 Bảng 3.2. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4. ...............38 Bảng 3.3. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H332PO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4 ...................................................................................................................................40 Bảng 3.4. Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng H2CrO4 lên hiệu suất tạo keo Cr32PO4. ...................................................................................................................................42
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
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 http://Globalcancermap.com/ 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
điều chế dược chất phóng xạ Cr32PO4. 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 chế dược chất phóng xạ Cr32PO4” nhằm phục vụ cho mục đích sản xuất và ứng dụng DCPX này vào cuộc sống. 3
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. (https://trungtamungbuou.org) 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
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
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) Là hạt nhân 42He, 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
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) Ký hiệu hóa học của nguyên tố: AZX 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
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 o e − t A =  N =  N o e − t Như vậy 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
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 90/00 dưới áp suất cao. 9