Tài liệu Dược phẩm phóng xạ - Nguyễn Thị Thu Hà

DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 1 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ Đại học Y Dược TP HCM PHẦN ĐỌC THÊM ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ Trong thiên nhiên cĩ 2 dạng nguyên tử: - nguyên tử cĩ hạt nhân bền - nguyên tử cĩ hạt nhân khơng bền. 1. Biểu diễn 1 nguyên tố hĩa học X 1 nguyên tố hĩa học được đặc trưng bởi - số khối A - số thứ tự nguyên tử Z A X Z A: số khối = nucleon= số proton(Z) + số nơtron(N) Z: số thứ tự của nguyên tử = số proton (Z) CẤU TRÚC CỦA NGUYÊN TỬ Nucleon 2. Đồng vị Là 1 dạng của nguyên tố hĩa học. Các đồng vị của cùng 1 nguyên tố đều cĩ: - cùng số proton Z và số electron nhưng - khác nhau về số nơtron. Do đĩ các đồng vị của cùng 1 nguyên tố cĩ cùng: - vị trí trong hệ thống phân loại tuần hồn - tính chất hĩa học. 3 DẠNG ĐỒNG VỊ CỦA HYDRO DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 2 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 4. Đồng vị phĩng xạ Sự phân rã hạt nhân: khi hạt nhân của nguyên tử khơng bền do thừa nơtron, proton hoặc cả hai thì hạt nhân tìm cách trở nên bền hơn bằng cách chuyển đổi một cách tự phát. Hoạt tính phĩng xạ: khi cĩ sự phân rã, hạt nhân sẽ phát ra các bức xạ. Các đồng vị phĩng xạ - nguồn gốc thiên nhiên:235urani, 232thori - nguồn gốc nhân tạo: 131 iod, 32 phospho. 3. Đồng vị bền Cĩ hạt nhân bền vững theo thời gian. Trong thiên nhiên chỉ cĩ 1 số nguyên tố ổn định, các nguyên tố này thường cĩ số N = số Z. 5. Sự chuyển đổi đồng vị: thường kèm theo bức xạ (chấn động), cĩ 2 loại: 5.1 Bức xạ cơ học: nhiệt năng, âm thanh, siêu âm. 5.2 Bức xạ hạt, bức xạ điện từ (électromagnétique) * Bức xạ hạt gồm những tiểu phân mang điện tích âm và dương. + Tiểu phân alpha  hay nhân của helium: 2 4 He gồm 2 proton và 2 nơtron, do khơng cĩ lớp vỏ điện tử nên tiểu phân mang điện dương. A > 200 DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 3 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM + Tiểu phân bêta : do sự chuyển đổi từ 1 nơtron thành 1 proton hoặc ngược lại. - Tiểu phân bêta (-): mang điện tích âm (- ), do dư nơtron nên chuyển đổi từ nơtron thành proton. SỰ TẠO THÀNH TIỂU PHÂN Proton thành nơtron - Tiểu phân bêta (+): positon (Pháp) hoặc positron (Anh) do dư nơtron nên chuyển đổi từ proton thành nơtron, mang điện tích dương (+) e + : phản hạt của electron Theo phương trình E = mc2, 2 photon gama sẽ bức xạ theo 2 hướng ngược nhau 180 o và mang theo chúng năng lượng là 511 KeV. Như vậy, sự chuyển đổi hạt nhân tạo ra tiểu phân  kèm theo bức xạ điện từ. * Bức xạ điện từ: tia gama () là sự bức xạ của sĩng điện từ cĩ năng lượng cao do sự bắn ra của photon. Tia gama cĩ cùng bản chất với tia X và ánh sáng. HOẠT TÍNH PHÓNG XẠ DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 4 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM TIỂU PHÂN ALPHA HẠT NHÂN KHÔNG BỀN TIỂU PHÂN BETA Khả năng xuyên thấu cao Miếng nhôm dầy vài cm Giấy 3 dạng bức xạ của hạt nhân không bền, khả năng xuyên thấu BỨC XẠ GAMA là bức xạ điện từ có năng lượng lớn Chỉ bị chặn lại bởi thép dầy vài cm, bêton dầy khoảng 1m Khả năng xuyên thấu  <  <  Khả năng ion hĩa  >  >  6. Đặc trưng của hạt nhân phĩng xạ Các nguyên tố phĩng xạ được đặc trưng bởi chu kỳ và bản chất bức xạ mà nĩ phát ra. 6.1 Chu kỳ bán hủy (T 1/2) là thời gian mà ở đĩ số nguyên tử cĩ hoạt tính phĩng xạ giảm cịn ½ lượng ban đầu. Được biểu thị bằng đơn vị thời gian (giờ, năm). 6.2 Bản chất của bức xạ (, ) 6.3 Năng lượng Được biểu thị bằng electronvolt (eV). 7. Sự giảm hoạt tính phĩng xạ Diễn ra theo hàm số mũ. N(t) = No . e -t N(t) : hoạt tính phĩng xạ ở thời điểm t No : hoạt tính phĩng xạ ở thời điểm t=0 (ban đầu) e : cơ số của logarit neper  : hằng số hoạt tính phĩng xạ, sự phân rã này đặc trưng cho từng nguyên tố và độc lập với những điều kiện vật lý, hĩa học. t : thời gian * Tương quan giữa chu kỳ bán hủy và hằng số phân rã 0,693 T 1/2 = ------------  ĐƯỜNG BIỂU DIỄN HOẠT TÍNH PHĨNG XẠ CỦA 1 ĐỒNG VỊ PHĨNG XẠ Thời gian (ngày) % h o ạ t tín h p h ĩ n g x ạ DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 5 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 8. Họ (dịng) các chất phĩng xạ Hạt nhân cĩ tính phĩng xạ khi tự phân rã sẽ tạo ra 1 nguyên tố khác cĩ thể bền hoặc khơng bền. Nếu khơng bền thì nguyên tố sau cũng tự phân rã để tạo thành nguyên tố mới cĩ thể bền hoặc khơng bền cứ tiếp tục như thế và tạo ra 1 họ các chất phĩng xạ. Cĩ 3 họ phĩng xạ lớn: urani-radi, thori và actini. Thí dụ: họ urani gồm chuỗi 238urani, 234thorium, 234protactinium, 234uranium, 230thorium, 226radium, 222radon, 218polonium, 214bismuth, 210chì, 210polonium, 206 chì ổn định. Thí dụ: họ urani gồm chuỗi 238urani, 234thorium, 234protactinium, 234uranium, 230thorium, 226radium, 222radon, 218polonium,214bismuth,. 210chì, 210polonium, 206chì ổn định Hoạt tính = hoạt tính phĩng xạ Liều hấp thu của vật chất Liều hữu hiệu số chuyển đổi hoặc phân rã hạt nhân trong 1 đơn vị thời gian. là liều hấp thu của vật chất khi được chiếu xạ tương đương với 1 Joul/ kilo vật chất được dùng để đánh giá tác động sinh học do sự chiếu xạ hệ thống cũ Curi (Ci) = 3,7 x 1010 phân rã / s rad rem hệ thống mới = hệ SI từ 1986 Becquerel (Bq) = 1 phân rã/ s Gray (Gy) Sievert (Sv) tương quan giữa 2 hệ thống 1Ci = 3,7 x 10 10 Bq = 37 gigaBq (GBq) 1 Gy = 100 rad 1 Sv = 100 rem 9. Đơn vị biểu thị Hoạt tính Liều hấp thu Liều hữu hiệu NGUỒN PHÓNG XẠ MÁYĐẾM GEIGER DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 6 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM LIỀU HẤP THU CỦA VẬT CHẤT Rolf Sievert © Karolinska Institutet Stockholm Sievert được tính theo cơng thức: Liều hấp thu (Gy) x yếu tố điều hịa đối với từng loại phĩng xạ và cơ quan. 10. Tác động của chất phĩng xạ 10.1 Vật lý: tương tác với vật chất * Kích thích: 1 hoặc nhiều điện tử ngoại biên của nguyên tử tự do hay cơ cấu phân tử bị mang đi đến orbital xa hơn Trạng thái này khơng bền, khi điện tử trở về orbital cũ thì phĩng thích năng lượng dưới dạng photon huỳnh quang * Ion hĩa Nếu năng lượng điện tử nhận được đủ lớn: liên kết nguyên tử – điện tử bị bẻ gãy, nguyên tử bị ion hĩa thành ion dương. Nếu năng lượng trao đổi lớn hơn năng lượng liên kết: điện tử phát xạ cĩ thể đến lượt nĩ gây ra sự ion hĩa hay kích thích các nguyên tử khác. 10.2 Hĩa học: tạo thành gốc tự do là dạng hĩa học rất hoạt động. Thí dụ: H2O H2O + * + e- H2O +* H+ + OH* H2O H* + OH* OH* là tác nhân oxy hĩa mạnh. Sự phân hủy nước là điểm khởi đầu cho sự phân hủy của nhiều phân tử do làm gãy các liên kết. DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 7 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 10.3 Sinh học Những ion được tạo ra từ sự ion hĩa nguyên tử cĩ thể gây ra sự thay đổi về đời sống của tế bào. Mức độ thay đổi tùy thuộc - dạng bức xạ nhận được, - liều hấp thu - sự nhạy cảm về phĩng xạ của mơ. Sự nhạy cảm tùy thuộc vào các yếu tố liên quan đến sự chiếu xạ như - năng lượng - lưu lượng - liều - mơi trường - sự phân bào: tế bào đang ở thời kỳ này nhạy cảm hơn các thời kỳ khác. Tác động sinh học của sự bức xạ nhanh cũng khác với bức xạ chậm: Liều hữu hiệu Kết quả 50 mSv Ngưỡng gây quái thai > 100 mSv Cĩ khả năng gây ung thư 250 mSv Giảm hồng cầu, bạch cầu 1 Sv, vài giờ Nơn, giảm bạch cầu 5 Sv Chết sau vài tuần trong 50% trường hợp (DL50) 10 Sv, vài giờ Chết sau vài tuần Chiếu xạ để chẩn đốn trong y khoa Liều hữu hiệu (Sv) Chiếu phổi 0,3 Chụp ảnh nhấp nháy tuyến giáp 1 Chụp ảnh nhấp nháy phổi 2,5 Chụp ảnh nhấp nháy xương 4 Quét vùng bụng 15 Tổn thương phân tử sinh học * Tất cả các phân tử sinh học cĩ thể bị hư hỏng, hậu quả tùy thuộc vào tầm quan trọng của các phân tử này. * Tổn thương gồm: - gãy các chuỗi, đơn giản hoặc phức tạp - phá hủy . các chất đường, . các cầu nối giữa các chuỗi, giữa phân tử ADN và protein. Tác động gianù tiếp Tác động trực tiếp Gốc tự do Tế bào bị hư hỏng Đột biến chết Sửa chữa TIA X Ion hóa Dehydro hĩa phần đường Tác động trên nhiễm sắc thể - Bất thường về số lượng cĩ thể thấy được qua kính hiển vi - Trao đổi trong cùng nhiễm sắc thể hay giữa các nhiễm sắc thể. - Khiếm khuyết đoạn Sự bất thường của nhiễm sắc thể cĩ thể làm thay đổi mã gen. Khi sự bất thường - khơng nhiều thì tế bào cĩ thể tự sửa chữa - nhiều quá thì cĩ thể xảy ra . đột biến hoặc . chết tế bào. Tế bào chết thường xảy ra ở lần phân bào tiếp theo khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia thì quá trình nhân đơi của nhiễm sắc thể khơng thực hiện được Cĩ khi tế bào sống và cĩ thể họat động bình thường nhưng khơng thể phân chia được nữa (sự chết trễ của tế bào). DƯỢC PHẨM PHĨNG XẠ - PHẦN ĐỌC THÊM 8 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM Bình thường Khi ADN bị tổn thương 11. Tác động của chất phĩng xạ đối với con người Trên trái đất, con người tiếp xúc với các tia phĩng xạ tự nhiên cĩ nguồn gốc từ vũ trụ, mặt đất (40K, 87Ru, 238U), khơng khí (14C, 3H, 222Rn). Tất cả các cơ quan đều cĩ thể bị ảnh hưởng nhưng sự nhạy cảm khác nhau. Ảnh hưởng càng lớn đối với mơ trẻ, sinh trưởng mạnh (tủy xương, mơ sinh dục), các mơ ung thư cũng rất nhạy cảm nên khả năng tiêu diệt rất chọn lọc. 11.1 Tác động xảy ra sớm (tiên phát) trên mơ: chỉ xảy ra khi liều vượt quá 1 mức độ nào đĩ như trong trường hợp chiếu xạ tồn thân thì cac cơ quan cĩ sự phân chia mạnh bị ảnh hưởng nhiều như tủy xương, ruột. 11.2 Tác động trễ: chỉ biểu hiện sau 1 thời gian nhiều năm, chủ yếu là gây ra bệnh ung thư, đục thủy tinh thể, rối loạn phát triển, phản ứng miễn dịch. 11.3 Tác động trên gen: gây đột biến gen 11.4 Tác động gây quái thai: hậu quả thay đổi tùy theo thời kỳ phát triển, nguy cơ cao nhất là từ tuần lễ thứ 3 đến thứ 6 của thai kỳ, sau tuần lễ thứ 8 khả năng bị dị dạng giảm. Nguy cơ thường xảy ra với thần kinh trung ương.