방사화학 및 방사성 약품학 제 8 장 방사성의약품.

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1 방사화학 및 방사성 약품학 제 8 장 방사성의약품

2 방사성 의약품 - 의료에 널리 사용되고 있는 방사성 동위원소 및 그의 표지화합물 In vivo 방사성 의약품 – 체내에 투여되는 방사성 의약품 In vitro 방사성 의약품 – 체내에 투여하지 않고 혈액 등의 생체시료를 대 상으로 하는 방사성 의약품

3 방사성 의약품의 의학적 이용 1. In vitro 방사성 의약품 임상진단에서 차지하는 비율이 매우 큼 검사대상물질 :
- 펩티드 호르몬, 스테로이드 호르몬, 비타민 B12, 비타민 D2 등의 비타민류, digitoxin, 모르핀 등의 약물, 종양항원, 바이러스… 방사성 의약품 - 125I : 가장 많이 사용. - 59Fe : 혈정철 측정, 비타민 B12 측정 - 3H : 59Fe, 57Co 및 D2의 측정

4 2. In vivo 방사성 의약품 경구 투여 또는 정맥주사로 직접 체내에 투여
- 131I-NaI 및 198Au-colloid : 갑상선암, 복부암 치료

5 핵의학진단에 이용되는 방사선 측정기기 핵의학 진단에 사용되는 주요한 방사선 측정기기
1. Scintiscanner, scinticamera – 단일 r선 광자 측정대상 2. Positron camera – 양전자를 측정대상 Scintiscanner 의 원리

6 Scinticamera - 99mTc방사성 의약품의 광범위한 핵의학 진단으로 도입과 함께 개발된 측정기 - 검출기 고정,
- 검출기 - 직경12ǿ에 다수의 NaI 형광체 검출기 있음 - 시야내에서 검출된 방사선이 영상으로 묘사 - 방사성 측정으로 방사성 핵종의 장기, 조직분석을 시간적으로 추적할 수 있다. - 장기, 조직의 방사능량을 흑백의 농도 또는 color로 묘사

7 Positron camera - 양전자(β+)는 운동에너지를 잃은 후 음전자와 결합하여 소멸
두개의 질량에 해당하는 에너지를 가진 소멸방사성 방출 두 개의 소멸방사선을 대향으로 측정하여 얻은 데이터를 컴퓨터로 처리 → 장기, 조직에서의 방사성 핵종의 분석상을 단층상으로 묘사

8 In vivo 방사성의약품에 이용되는 방사성 핵종
1. 방사성핵종의 선택 암 치료약 반감기가 길며 또한 물질과의 상호작용이 높은 α선을 방출하는 방사성 핵종이 가장 우수 핵의학 진단약 가능한 한 많은 진단정보를 얻을 수 있는 동시에 방사선에 의한 체내피 폭량을 될 수 있는 한 감소시킬 수 있는 것을 원칙으로 선택 씬티스캐너 및 씬티카메라 – r 측정대상

9 1) 저 에너지 r선 또는 β+ 방출 핵종 선택 2) 반감기가 짧으며 3) α, β-선을 방출하지 않는 방사성 핵종을 선택 반감기가 짧을수록 - 방사선의 수가 많음 → 검출율이 높아져 체내의 방사성 핵종의 동향을 세밀히 추적 가능, - 체내의 피폭량을 감소

10 2. 단수명 방사성 핵종의 제조 99mTc - generator
적당한 흡착제를 충전한 columm 에 흡착시킨 99Mo로 부터 99mTc 를 분리,용출

11 친핵종인 113Sn의 반감기가 길기 때문에 방사능이 높은 113mIn 을 얻기 어려움
113m In, 81mKr 및 68Ga - generator 113m In - generator 친핵종인 113Sn의 반감기가 길기 때문에 방사능이 높은 113mIn 을 얻기 어려움 - 방출하는 r선 에너지가 높아 사용빈도 낮음 81m Kr - 반감기가 매우 짧은 방사성 핵종 - 페기능 검사에 우수한 성질을 가짐 - 81m Kr – generator 를 사용하지 않는한 임상이용 불가능

12 68Ga-generator 68Ga 의 양전자 방출핵종 generator 로서 주목함

13 In vivo 방사성의약품의 합성과 그 화학적 성질
금속표지화합물 합성 - 금속이온의 반응은 시약농도, pH, 이온강도 등의 반응조건에 예민 99m Tc표지화합물 - 일정한농도의 시약류 함유 용액 + 99mTcO4-

14 금속이온 + 아미노기, 카르복실기, 티올기, 수산기 → 금속착물 형성
화학적 성질 99mTcO4-환원반응 표지화합물 : 99mTc +3, +4, +5 99mTcO4- : 7가 양이온 합성 Kit시 환원제 : 염화제1주석, 제1주석염 Tc3+, TcO2+,TcO3+, TcO43- TcO2콜로이드, TcO4- 가수분해, 재산화반응 99m Tc + S2- → 황화물 콜로이드 형성 금속이온 + 아미노기, 카르복실기, 티올기, 수산기 → 금속착물 형성 동일배위자가 이용되어도 pH, 금속이온농도, 각종 시약농도 등의 반응조 건이 다르면 99mTc의 산화 상태 및 다핵화의 정도가 다른 여러종류의 착물 형성

15 99mTc-penicillamine

16 단백, 적혈구 및 혈소판의 99mTc, 67Ga,68In 표지 1. 단백표지 In vitro 방사성의약품으로서 핵의학 진단 – 항체, 호르몬등의 125I In vivo 핵의학 진단 – 각종 방사성 핵종이 표지된 albu-min, fibrinogen, plasminogen, plasmin 등의 혈 청단백을 이용하는 혈액 혈관계의 질병의 진단 및 각종 항체

17 단백 말단의 아미노기, 카르복실기 및 아미노기, 티올기, 카르복실기 등
의 아미노산잔기, 또한 펩티드 부위등의 작용기를 개입하여 금속이온과 결합

18 99m Tc 표지 단백 + BCA → 단백 – BAC 결합 물질 99mTcO4-, 111In3+, 67Ga3+, 68Ga3+ 와 반응으로 표지가 이루어짐

19 2. 적혈구 및 혈소판 표지 51CrO42-을 이용한 적혈구 표지 51Cr 표지적혈구 – 적혈구 수명 측정에 이용 - 체내에 투여 후 sampling 된 혈액 중의 표지적혈구 의 변동을 구하여 진단 99mTc, 111In, 67Ga, 68Ga 표지적혈구를 이용한 핵의학 진단 - 체외계측에 의해 이루어지며 혈류동태 등을 검사

20 51CrO4- 와 동일한 산소산 음이온인 99m TcO4- 적혈구의 막투과성과 적혈
적혈구 표지 방법 51CrO4- 와 동일한 산소산 음이온인 99m TcO4- 적혈구의 막투과성과 적혈 구 내에서의 99m TcO4- 의 환원반응과 그의 환원된 화학종이 체류하여 조 합되는 표지법. 99mTc적혈구 표지 In vitro 표지법 - 피검자로부터 채혈하여 적혈구를 분리한후 pyrophosphate 주석 존재 하에서 99mTc O4-로 표지 In vivo 표지법 - 피검자에게 pyrophosphate 주석을 정맥주사한 후 적당한 시간이 경과 한 후 99mTcO4-정맥주사하여 체내에서 적혈구를 표지하는 방법

21 2. 지용성 금속 킬레이트의 막투과성을 이용 67Ga, 68Ga, 111In 옥신 킬레이트 가 주로 사용 68Ga 의 양전자 방출핵종의 적혈구표지를 할수 있음 - 혈소판 표지물질은 동맥혈전의 진단에 우수

22 11C, 13N, 15O 표지 유기화합물 1) 합성 11C, 13N, 15O 핵종은 반감기가 약 20분,10분,2분의 짧은 수명 핵종 조작이 단 시간내에 이루어져야 함

23 2) 화학적 성질 11C, 13N, 15O 는 천연생체화합물의 구성원소 또는 각종 의약품 등의 생리 활성물질의 기본적인 구성원소와 방사성 동위원소이다. 모체화합물의 화학적 구조를 가지고 있어 천연의 생체화합물과 동일한 화학적 성질이 주어짐 → 핵의학 진단에 이용

24 18F, 123I, 131I 표지유기화합물 1. 합성 18F – 초소형 싸이클론으로 제조할 수 있는 양전자 핵종의 일종
핵반응 - 18O(p,n) 18F , 20Ne(d,α)18F 2. 화학적 성질 18F, 123I, 131I 표지유기화합물은 모체 화합물에 다른 종류의 원소가 도입 되는 표지화합물 → 화학구조상 변화를 일으키는 화학성질의 변화를 반드 시 수반 → 화학적 성질의 변화를 고려 표지위치를 정함

25 In vivo 방사성의약품의 체내분포 거동 핵의학 진단 - 주변조직과의 사이에 방사성의약품의 집적량이 다름을 이용하여 진단
대상의 조직의 기능진단이 이루어진다. 양성상 - 표적 조직에서 집적량이 주변 조직의 집적량보다 높을때 결손상 - 표적 조직에서 집적량이 주변 조직의 집적량보다 낮을때

26 1. 무기 표지화합물 1) 123I-, 131I-, 18F 음이온 및 13NH4+양이온
갑상선에 섭취된 방사성 요오드 + tyrosine monoioddtyrosine, diiodotyrosine, triiodothyronine, thyroxine 합성. Thyroglobulin 으로서 갑상선에 내에 축적 18F- 체내거동 – 골에서 집적이 현저 13NH4+ - 심근 및 뇌에서의 집적

27 2) 기체상 표지 화합물 11CO2, 11CO, C15O2, C15O, 15O2, 13N2 - 양전자 표지화합물이며 유기표지화합물의 합성 전구 물질로 이용 - 기체상 표지화합물 비강으로 흡입 15O2 – 헤모글로빈과 결합하여 에너지 대사에 참여 13N2 – 페기능 진단에 사용

28 2. 금속표지화합물 1) 금속이온 99m TcO4- - 갑상선에 집적, 혈장단백과의 결합, 위액, 췌액분비액에서 분포 등, 123I 와 유사한 체내분포 201Ti – 심근에서 집적 2) 금속콜로이드 간장, 비장, 골수의 식작용 및 폐의 모세혈관 차단에 의한 체내분포를 나타냄 체내거동 – 화학적 안전성 과 입자의 크기가 중요

29 3) 금속착물 각종 생리활성물질 및 킬레이트제 + 99m Tc, 67Ga, 111In … = 방사성 금속 핵종의 착물 혈관계 진단, 신장 및 간 담도계 배설의 진단, 골 진단, 암진단 에 응용

30 4) 이작용기성 킬레이트 1 분자내에서 대사,효소반응, 수용체결합, 면역반응 등의 생화학적 및 약리학적인 반응에 관여하는 구조 부위와 안정한 금속 킬레이트의 구조 부위를 독립적으로 갖도록 고안된 금속 착물

31 - 목적 : 대사, 효소반응, 수용체 결합, 항원, 항체반응의 기질
3. 유기표지화합물 11C, 13N, 18F, 123I, 131I 표지 핵종 - 목적 : 대사, 효소반응, 수용체 결합, 항원, 항체반응의 기질 화학구조로 부터 모체화합물의 구성원소가 11C, 13N으로 치환된 표지 화합물 모체화합물에 18F, 123I, 131I 의 다른 종류의 원소 및 11CH3기 등의 치환 기가 도입된 표지화합물 → 다른 종류의 원소나 치환기의 도입에 의한 체내분포거동에서 영향을 최대한 적게하는 표지화합물의 화학구조가 고찰됨

32 다른 종류의 원소 및 치환기의 도입에 의한 이질화를 적극적으로 이용
하여 표지조직에 특이적으로 집적하는 방사성의약품 글루코스대사가 활발한 표적조직, 뇌, 심근

33 방사성 의약품질 규격 방사능에 관한 품질규격 1. 방사성 핵종의 확인과 순도시험
- r 선 방출 핵종 에서는 통상 반감기 및 r 선 스펙트럼을 측정 2. 표지화합물의 확인과 순도 시험 - 각종 크로마토그래피, 전기영동법

34 In vivo 방사성의약품에 의한 체내피폭선량
문제 - 화학적독성, 방사성핵종에 의한 체내 피폭선량 방사선 관리 - 체내피폭선량 평가, MIRD법에서는 피검자의 피폭선량을 정확히 알 아서 피폭선량을 될 수 있는 한 감소