Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Radioiodine )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Есть 37 известных изотопов из йода ( 53 I) от 108 Я до 144 I; все претерпевают радиоактивный распад, кроме стабильного 127 I. Таким образом, йод является моноизотопным элементом .

Его самый долгоживущий радиоактивный изотоп , 129 I, имеет период полураспада 15,7 миллиона лет, что слишком мало для его существования в качестве первичного нуклида . Космогенные источники 129 I производят его в очень малых количествах, которые слишком малы, чтобы влиять на измерения атомного веса; Таким образом, йод также является мононуклидным элементом, который встречается в природе только в виде одного нуклида. Большая часть полученной 129 I радиоактивности на Земле является искусственной, нежелательным долгоживущим побочным продуктом ранних ядерных испытаний и аварий ядерного деления.

Все остальные радиоизотопы йода имеют период полураспада менее 60 дней, и четыре из них используются в медицине в качестве индикаторов и терапевтических агентов. Это 123 I, 124 I, 125 I и 131 I. Все промышленное производство радиоактивных изотопов йода включает эти четыре полезных радионуклида.

Изотоп 135 I имеет период полураспада менее семи часов, что слишком мало для использования в биологии. Неизбежные в месте производства этого изотопа играет важную роль в контроле ядерного реактора, так как она затухает до 135 Xe, самый мощный известным поглотителя нейтронов , и нуклид ответственность за так называемого йода пит явления.

В дополнение к коммерческой продукции, 131 I (период полураспада 8 дней) является одним из наиболее распространенных радиоактивных деления продуктов от ядерного деления , и, таким образом , производится непреднамеренно в очень больших количествах внутри ядерных реакторов . Из-за своей летучести, короткого периода полураспада и высокого содержания в продуктах деления 131 I (вместе с короткоживущим изотопом йода 132 I из долгоживущего 132 Te с периодом полураспада 3 дня) отвечает за наибольшая часть радиоактивного загрязнения в течение первой недели после аварийного загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами АЭС.

Доля общей радиационной активности (в воздухе), вносимой каждым изотопом, в зависимости от времени после чернобыльской катастрофы на площадке. Обратите внимание на сильную радиацию I-131 и Te-132 / I-132 в течение первой недели. (Изображение с использованием данных из отчета ОЭСР и второго издания «Радиохимического руководства» [2] ).

Список изотопов [ править ]

  1. ^ m I - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
  4. ^ a b c # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Режимы распада:
  6. ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ Дочерний жирный символ - дочерний продукт стабильный.
  8. ^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ Б с d имеет медицинское применение
  10. ^ a b c Продукт деления
  11. ^ Теоретически способен к спонтанному делению
  12. ^ Может использоваться для датировки некоторых ранних событий в истории Солнечной системы, а также для датировки грунтовых вод.
  13. ^ Космогенный нуклид , также обнаруженный как ядерное загрязнение
  14. ^ Производится как продукт распада 135 Те в ядерных реакторах, в свою очередь распадается до 135 Хе, который, если ему позволят накапливаться, может остановить реакторы из-заявления йодной ямы.

Известные радиоизотопы [ править ]

Радиоизотопы йода называют радиоактивным йодом или радиоактивным йодом . Существуют десятки, но около полдюжины являются наиболее известными в прикладных науках, таких как науки о жизни и ядерная энергетика, как подробно описано ниже. Упоминания о радиоактивном йоде в контексте здравоохранения чаще относятся к йоду-131, чем к другим изотопам.

Йод-129 как потухший радионуклид [ править ]

Было показано, что избыток стабильного 129 Xe в метеоритах является результатом распада «изначального» йода-129, вновь образованного сверхновыми звездами, которые создали пыль и газ, из которых сформировалась Солнечная система. Этот изотоп давно распался, поэтому его называют «потухшим». Исторически 129 I был первым вымершим радионуклидом, который был идентифицирован как присутствующий в ранней солнечной системе . Его распад лежит в основе схемы радиометрического датирования I-Xe йода-ксенона , которая охватывает первые 85 миллионов лет эволюции Солнечной системы .

Йод-129 как долгоживущий маркер радиоактивного загрязнения [ править ]

Йод-129 ( 129 I; период полураспада 15,7 миллиона лет) является продуктом расщепления космических лучей на различные изотопы ксенона в атмосфере , при взаимодействии мюонов космических лучей с теллуром-130, а также делением урана и плутония , как в подповерхностной среде. горные породы и ядерные реакторы. Искусственные ядерные процессы, в частности переработка ядерного топлива и испытания ядерного оружия в атмосфере, теперь заглушили естественный сигнал для этого изотопа. Тем не менее, в настоящее время он служит индикатором грунтовых вод как индикатором распространения ядерных отходов в естественную среду. Аналогичным образом 129Меня использовали в исследованиях дождевой воды для отслеживания продуктов деления после чернобыльской катастрофы .

В чем-то 129 I похож на 36 Cl . Это растворимый галоген, существует в основном в виде несорбирующего аниона и образуется в космогенных, термоядерных реакциях и реакциях на месте. В гидрологических исследованиях концентрации 129 I обычно указываются как отношение 129 I к общему количеству I (что фактически составляет 127 I). Как и в случае с 36 Cl / Cl, отношения 129 I / I в природе довольно малы, от 10 -14 до 10 -10 (пик термоядерного 129 I / I в 1960-х и 1970-х годах достигал примерно 10 -7 ). 129 I отличается от 36Cl в том смысле, что его период полураспада длиннее (15,7 против 0,301 миллиона лет), он очень биофильный и присутствует в нескольких ионных формах (обычно I - и IO 3 - ), которые имеют различное химическое поведение. Благодаря этому 129 I довольно легко попадает в биосферу, поскольку он включается в растительность, почву, молоко, ткани животных и т. Д.

Радиоактивный йод 123 I, 124 I, 125 I и 131 I в медицине и биологии [ править ]

Феохромоцитома рассматривается как темная сферы в центре тела (она находится в левом надпочечника). Изображение выполнено сцинтиграфией MIBG с излучением радиоактивного йода в MIBG. Два изображения одного и того же пациента видны спереди и сзади. Обратите внимание на темное изображение щитовидной железы из-за нежелательного поглощения радиоактивного йода из лекарства щитовидной железой шеи. Скопление по бокам головы связано с поглощением йодида слюнными железами. Радиоактивность также наблюдается в мочевом пузыре.

Из множества изотопов йода в медицинских учреждениях обычно используются только два: йод-123 и йод-131 . Поскольку 131 I имеет как бета-, так и гамма-режим распада, его можно использовать для лучевой терапии или для визуализации. 123 I, не имеющий бета-активности, больше подходит для рутинной ядерной медицины для визуализации щитовидной железы и других медицинских процессов и менее опасен для пациента. В некоторых случаях йод-124 и йод-125 также используются в медицине. [3]

Из-за преимущественного поглощения йода щитовидной железой радиоактивный йод широко используется для визуализации и, в случае 131 I, для разрушения дисфункциональных тканей щитовидной железы. Другие типы тканей избирательно поглощают определенные йод-131, нацеленные на ткани и убивающие радиофармацевтические агенты (такие как MIBG ). Йод-125 - единственный другой радиоизотоп йода, используемый в лучевой терапии, но только в виде имплантированной капсулы в брахитерапии , где изотоп никогда не имеет возможности высвободиться для химического взаимодействия с тканями организма.

Йод-131 [ править ]

Йод-131 (131
я
) представляет собой бета-излучающий изотоп с периодом полураспада восемь дней и сравнительно энергичное (среднее значение 190 кэВ и максимальная энергия 606 кэВ) бета-излучение, которое проникает через 0,6–2,0 мм от места поглощения. Это бета-излучение можно использовать для разрушения узлов щитовидной железы или гиперфункции щитовидной железы, а также для удаления оставшейся ткани щитовидной железы после операции для лечения болезни Грейвса . Цель этой терапии, которую впервые исследовал доктор Сол Герц в 1941 году [4], - разрушить ткань щитовидной железы, которую невозможно удалить хирургическим путем. В этой процедуре 131I вводят внутривенно или перорально после диагностического сканирования. Эту процедуру также можно использовать с более высокими дозами радиоактивного йода для лечения пациентов с раком щитовидной железы .

131 я ресуспендировал в ткань щитовидной железы и концентрировал там. Бета-частицы, испускаемые радиоизотопом, разрушают ассоциированную ткань щитовидной железы с небольшим повреждением окружающих тканей (на расстоянии более 2,0 мм от тканей, поглощающих йод). Из-за аналогичного разрушения 131 I представляет собой радиоизотоп йода, используемый в других водорастворимых меченных йодом радиофармпрепаратах (таких как MIBG ), используемых терапевтически для разрушения тканей.

Бета-излучение высокой энергии (до 606 кэВ) от 131 I делает его наиболее канцерогенным изотопом йода. Считается, что он вызывает большинство случаев избыточного рака щитовидной железы, наблюдаемых после заражения ядерным делением (например, выпадения бомб или тяжелых аварий на ядерном реакторе, таких как чернобыльская катастрофа ). 131 I, и эпидемиология взрослых, подвергшихся воздействию низких доз 131 I, не продемонстрировала канцерогенности. [5]

Йод-123 и йод-125 [ править ]

В гамма-излучающих изотопов йода-123 (период полураспада 13 часов), и (реже) в более долгоживущего и менее энергичными йода-125 (период полураспада 59 дней) используются в качестве ядерной визуализации индикаторов для оценки анатомо-физиологические функция щитовидной железы. Аномальные результаты могут быть вызваны такими заболеваниями, как болезнь Грейвса или тиреоидит Хашимото . Оба изотопа распадаются за счет электронного захвата (ЕС) на соответствующие нуклиды теллура , но ни в том, ни в другом случае это не метастабильные нуклиды 123m Te и 125mТе (которые имеют более высокую энергию и не производятся из радиоактивного йода). Вместо этого возбужденные нуклиды теллура немедленно распадаются (период полураспада слишком мал для обнаружения). После ЭК, возбужденный 123 Te из 123 I испускает высокоскоростной электрон внутреннего преобразования 127 кэВ (не бета-луч ) примерно в 13% случаев, но это мало повреждает клетки из-за короткого периода полураспада нуклида и относительно малая доля таких событий. В остальных случаях излучается гамма-излучение 159 кэВ, что хорошо подходит для получения гамма-изображений.

Возбужденный 125 Te, возникающий в результате электронного захвата 125 I, также испускает электрон с гораздо более низкой энергией внутреннего преобразования (35,5 кэВ), который наносит относительно небольшой ущерб из-за своей низкой энергии, хотя его излучение более распространено. Относительно низкоэнергетическая гамма от распада 125 I / 125 Te плохо подходит для визуализации, но все же может быть видна, и этот долгоживущий изотоп необходим в тестах, требующих нескольких дней визуализации, например, сканирование фибриногена для обнаружения сгустки крови.

И 123 I, и 125 I после своего распада испускают большое количество оже-электронов низкой энергии , но они не вызывают серьезных повреждений (двухцепочечных разрывов ДНК) в клетках, если только нуклид не включен в лекарство, которое накапливается в ядре, или в ДНК. (В клинической медицине этого никогда не бывает, но это было замечено на экспериментальных моделях животных). [6]

Йод-125 также широко используется онкологами-радиологами в брахитерапии с низкой мощностью дозы при лечении рака не только щитовидной железы, но и рака простаты . Когда 125 I используют в терапевтических целях, он инкапсулируется в титановые зерна и имплантируется в область опухоли, где он остается. Низкая энергия гамма-спектра в этом случае ограничивает радиационное повреждение тканей вдали от имплантированной капсулы. Йод-125, из-за его подходящего более длительного периода полураспада и менее проникающего гамма-спектра, также часто является предпочтительным для лабораторных тестов, в которых йод используется в качестве индикатора, который подсчитывается гамма-счетчиком , например, в радиоиммуноанализе .

Большинство медицинских изображений с использованием йода выполняется с помощью стандартной гамма-камеры . Однако гамма-лучи от йода-123 и йода-131 также можно увидеть с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ).

Йод-124 [ править ]

Йод-124 - это богатый протонами изотоп йода с периодом полураспада 4,18 дня. Его режимы распада следующие: 74,4% захвата электронов, 25,6% эмиссии позитронов. 124 I распадается до 124 Те. Йод-124 может быть получен посредством многочисленных ядерных реакций на циклотроне . Чаще всего используется исходный материал 124 Те.

Йод-124 в виде йодидной соли можно использовать для прямого изображения щитовидной железы с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). [7] Йод-124 также может использоваться в качестве радиоактивного индикатора ПЭТ с более длительным периодом полураспада по сравнению с фтором-18 . [8] В этом случае нуклид химически связан с фармацевтическим препаратом с образованием излучающего позитрон радиофармпрепарата и вводится в организм, где он снова отображается с помощью ПЭТ-сканирования.

Йод-135 и управление ядерным реактором [ править ]

Йод-135 представляет собой изотоп йода с периодом полураспада 6,6 часа. Это важный изотоп с точки зрения физики ядерных реакторов . Он образуется в относительно больших количествах как продукт деления и распадается до ксенона-135 , который представляет собой ядерный яд с очень большим поперечным сечением тепловых нейтронов , что является причиной множества осложнений при управлении ядерными реакторами . Процесс накопления ксенона-135 из накопленного йода-135 может временно помешать перезапуску остановленного реактора. Это известно как отравление ксеноном или «падение в йодную яму ».

Йод-128 и другие изотопы [ править ]

Изотопы, образующиеся при делении йода, не обсуждавшиеся выше (йод-128, йод-130, йод-132 и йод-133), имеют период полураспада в несколько часов или минут, что делает их практически бесполезными в других применимых областях. Упомянутые вещества богаты нейтронами и подвергаются бета-распаду до изотопов ксенона. Йод-128 (период полураспада 25 минут) может распадаться либо до теллура-128 при захвате электронов, либо до ксенона-128 при бета-распаде. Он имеет удельную радиоактивность из2,177 × 10 6  ТБк / г .

Нерадиоактивный йодид ( 127 I) как защита от нежелательного поглощения радиоактивного йода щитовидной железой [ править ]

В просторечии радиоактивные материалы можно описать как «горячие», а нерадиоактивные материалы - как «холодные». Бывают случаи, когда людям вводят холодный йодид, чтобы предотвратить поглощение горячего йодида щитовидной железой. Например, блокада захвата йода щитовидной железой с помощью йодида калия используется в сцинтиграфии ядерной медицины и терапии некоторыми радиоактивными йодированными соединениями, которые не нацелены на щитовидную железу, такими как йобенгуан ( MIBG ), который используется для визуализации или лечения опухолей нервной ткани, или йодированных фибриноген, который используется при сканировании фибриногенадля исследования свертывания крови. Эти соединения содержат йод, но не в йодидной форме. Однако, поскольку они могут в конечном итоге метаболизироваться или расщепляться до радиоактивного йодида, обычно вводят нерадиоактивный йодид калия, чтобы гарантировать, что метаболиты этих радиофармпрепаратов не секвестрируются щитовидной железой, и непреднамеренно вводят радиологическую дозу в эту ткань.

Йодид калия распространялся среди населения, подвергшегося ядерным авариям, таким как Чернобыльская катастрофа . Раствор йодида SSKI , А с aturated с olution калия ( К ) яodide в воде, был использован для блокировки поглощения радиоактивного йода (он не влияет на другие радиоизотопы деления). В настоящее время правительства некоторых стран также производят и хранят таблетки, содержащие йодид калия, в центральных местах бедствий. Теоретически таким образом можно предотвратить многие вредные поздние раковые эффекты ядерных осадков, поскольку избыточное количество раковых заболеваний щитовидной железы, предположительно из-за поглощения радиоактивного йода, является единственным доказанным эффектом радиоизотопного загрязнения после аварии деления или загрязнения радиоактивными осадками. атомная бомба (быстрое излучение от бомбы также напрямую вызывает другие виды рака, такие как лейкемии). Прием большого количества йодида насыщает рецепторы щитовидной железы и предотвращает поглощение большей части радиоактивного йода-131.который может присутствовать в результате воздействия продуктов деления (хотя он не защищает ни от других радиоизотопов, ни от любой другой формы прямого излучения). Защитный эффект KI длится приблизительно 24 часа, поэтому его следует вводить ежедневно, пока не исчезнет риск значительного воздействия радиоактивного йода из продуктов деления. [9] [10] Йод-131 (наиболее распространенный радиоактивный йод, загрязняющий выпадения) также относительно быстро распадается с периодом полураспада в восемь дней, так что 99,95% исходного радиоактивного йода исчезло через три месяца.

Ссылки [ править ]

  • Изотопные массы из:
    • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  • Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
    • де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомные веса элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
    • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
  • Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
    • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
    • Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
    • Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.
  1. ^ Мейджа, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
  2. ^ "Лаборатория оценки ядерных данных" . Архивировано из оригинала на 2007-01-21 . Проверено 13 мая 2009 .
  3. ^ Августин Джордж; Джеймс Т Лейн; Арлен Д. Мейерс (17 января 2013 г.). «Исследование поглощения радиоактивного йода» . Medscape .
  4. ^ Герц, Барбара; Шулеллер, Кристин (2010). "Сол Герц, доктор медицины (1905-1950), пионер в использовании радиоактивного йода". Эндокринная практика . 16 (4): 713–715. DOI : 10.4158 / EP10065.CO . PMID 20350908 . 
  5. ^ Роббинс, Джейкоб; Шнайдер, Артур Б. (2000). «Рак щитовидной железы в результате воздействия радиоактивного йода». Обзоры в эндокринных и метаболических расстройствах . 1 (3): 197–203. DOI : 10,1023 / A: 1010031115233 . ISSN 1389-9155 . PMID 11705004 . S2CID 13575769 .   
  6. ^ VR Нарра; и другие. (1992). «Радиотоксичность некоторых соединений, меченных йодом-123, йодом-125 и йодом-131, в семенниках мышей: значение для разработки радиофармацевтических препаратов» (PDF) . Журнал ядерной медицины . 33 (12): 2196–201. PMID 1460515 .  
  7. ^ Э. Роулт; и другие. (2007). «Сравнение качества изображения различных изотопов йода (I-123, I-124 и I-131)». Биотерапия рака и радиофармацевтические препараты . 22 (3): 423–430. DOI : 10,1089 / cbr.2006.323 . PMID 17651050 . 
  8. ^ BV Cyclotron VU, Амстердам, 2016, Информация о йоде-124 для ПЭТ
  9. ^ «Часто задаваемые вопросы о йодиде калия» . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов . Проверено 6 июня 2009 .
  10. ^ «Йодид калия как агент блокирования щитовидной железы в радиационных чрезвычайных ситуациях» . Федеральный регистр . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов . Архивировано из оригинала на 2011-10-02 . Проверено 6 июня 2009 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Данные изотопов йода из проекта по изотопам лаборатории Беркли
  • Йод-128, йод-130, йод-132 данные из 'Wolframalpha'