放射化学基礎 ９１９年国家試験

解答 ２

放射能 Radio-activityRadioIsotopeN

λ：Decay or Disintegration Constant
崩壊定数（１秒間に崩壊する原子核の割合）

λd N /dt = -λN
N = No e-λt (No ：最初の原子核の個数)
放射能 A = λN = - d N /dt(1秒間に崩壊する原子核の個数)（単位は Bq または dps : decay per second）

過渡平衡 Transient Equilibrium
親核種のT1が娘核種のT2 より長い場合。
e-λ2 t は e-λ1 t より十分小さくなるので
N2 =λ1 N0 /(λ2 -λ1) ( e-λ1 t - e-λ2 t )=λ1/(λ2 -λ1) ( N0 e-λ1 t )N2 =λ1 N1 /(λ2 -λ1)
λ2 N2 = λ2 (λ1 N1) /(λ2 -λ1)
A2 = λ2 A1/(λ2 -λ1)
= A1（1/T1） / ( 1/T2 - 1/T1 )= A1（1/T1）/( (T1-T2) / T1T2)= A1 T1 / (T1-T2)

２０年国家試験

解答 ５ （２も正解）

共沈法
担体を用いて沈殿か液層に目的ＲＩを移動させる。
電気泳動法
Ｒｆ 値（Rate of flow）から目的ＲＩの分子量を求める。
溶媒抽出法
有機溶媒を加えて、水に溶ける相（水相）と、油に溶ける相（有機相）に分離抽出する。

電気泳動法 electro-pholesis
電気化学的分離法の一種。電荷量の異なる分子やイオンを分離する方法。電解質溶液に浸した濾紙に試料を置き、濾紙に電圧を加えて移動速度の差を利用して分離する。

ペーパー（濾紙）クロマトグラフィ
固定相は固体（濾紙）、移動相は液体（溶媒、展開剤）が用いられる。

Rf (Rate of flow) 移動率
濾紙に試料溶液を付けた原点から、溶媒の浸透先端までの距離 a
原点の試料から標識化合物が移動した距離 b
Rf = b/a
物質により決まった値（一定の濾紙、展開剤にて）

収率 （yield）
目的とする物質を得るための化学プロセスにおいて、理論上得ることが可能な最大量（理論収量）に対する実際に得られた量（収量）（重量,モル数）の比率である。その化学プロセスがすぐれているかを評価する指標。
放射化学的収率
生成したいＲＩの合成量（重量,モル数） 。

化学的収率
生成したい物質、化合物の合成量（重量,モル数）。

ＲＩ合成プロセスに要求されるものは放射化学的収率（重量,モル数）ではなく、放射能量（＝放射化学的純度）である。
（ＲＩ の放射能は 経時的に減衰するため）標識化合物の 放射化学的純度 = 標識率（radiochemical purity）
目的の標識化合物の放射能=ｘ 100（％）
全体の放射能ターゲット試料に中性子(n) を照射すると、試料と原子番号が同じ RI が生成されると同時に RI から ガンマ線が生じる。
例： 脂溶性の ヨウ化メチル C2H5I に熱中性子線を照射すると 127I (n, γ) 128I
発生したγ線の運動量で 128I は反跳原子（ホットアトム）となり、分子内の C-I 結合から切れて、128Iは水溶液中に溶けるので、127I から分離して、無担体の大きい比放射能の 128Iが抽出される。
（ジラード・チャルマーズ法）

ジラード・チャルマー（ズ）法
Szilard – Chalmers’ method（ｎ、γ）反応の他にも、サイクロトロンでの（ｄ、ｐ）反応、γ線照射での（γ、ｎ）反応
も、ターゲット試料と原子番号が同じ RI が生成されるが、同時に RI から 発生するガンマ線、陽子線、中性子線で反跳原子（ホットアトム）となった RI が、ターゲット分子内の化学的結合から切れて、無担体の大きい比放射能の RI が抽出される方法。

２０年国家試験

解答 １，２

ペーパークロマトグラフィは、目的ＲＩを分離できるので、目的ＲＩの放射能を測定できる。

標識化合物の 放射化学的純度 = 標識率（radiochemical purity）
目的の標識化合物の放射能=ｘ 100（％）
全体の放射能99Mo - 99mTc ミルキング

ジェネレータ
99mTc は +７価であり、溶出時は99mTcO 4
生理食塩水

カラムは、 ９９Ｍｏが吸着したアルミナ（酸化アルミニウム）を筒状にしたもの。

99mTcO 4

パーテクネテート

99Mo カラムメジフィジクス社用のバイアル鉛シールドに１０ｍL 空バイアルを入れる。バイアルの目盛りがシールド窓から見えるように入れる。

生理食塩水入りバイアルを入れる。
右側の空バイアルを差し込む部位のふたをはずす。針に注意。

空バイアルを挿入するとミルキングが始まる。
バイアルの目盛り３ｍＬまで水が満たされたらバイアルをシールドごと抜く。

Ｔｃは化学反応性に富む遷移金属。
臨床の核医学検査では、バイアルの中に99mＴｃを標識する化合物が入っている。
化合物との結合を促進するために、酸化状態（＋１価～＋５価）の99mＴｃを＋７価の還元状態にするための還元剤（塩化第１スズ SnCl2）が、バイアルの中に入っている。

標識化合物の合成法の種類
１．化学（的）合成法 （１４C、３H 標識化合物）
１４C は グリニヤール反応
２．生合成法 （天然有機化合物のRI標識）
３．同位体交換法 （３H、放射性ヨウ素交換）
３H ガス接触法は ウイルツバッハ法
４．反跳合成法 （ホットアトム法）
５．その他 （99mTc、 放射性ヨウ素の標識）
１２５Ｉ の直接的標識法は クロラミンＴ法、間接的標識法は ボルトンハンター法

１．化学（的）合成法

純粋な化学的方法

高比放射能、高収率のＲＩ製品が得られる。
短時間で行なえるので短半減期核種に適する。
欠点は、複雑な化合物の合成は難しい。
１４C標識化合物の合成

グリニヤール反応 Grignard

Ba１４CO３ に強酸を加えて１４CO２ を発生させる。
１４CO にグリニヤール試薬を加えて比放射能２の高い１４C標識有機化合物を合成できる。
グリニヤール試薬 とは、 R – Mg X
R は 任意の分子、原子団
X は ハロゲン元素 （ I、Br、Cl など）

グリニヤール反応は、１４C標識の酸やアルコールの合成に利用される。
例として、 R に CH３、X に Br を 用いると、グリニヤール試薬は CH３ Mg Br 。
この試薬に １４CO２ を反応させると、１４C標識酢酸 （ CH １４COOH ） が合成される。
３CH３ Mg Br + １４CO２ → CH３１４COOMｇBr+ CH３ １４COOH
１４C標識酢酸を還元すると CH １４CH OH
３２( １４C標識エチルアルコール ) になる。

３H 標識化合物の合成
３H ： 三重水素、トリチウム ( Tritium )T

有機化合物の不飽和結合を、トリチウムガス
３H で還元すると、 ３H標識有機化合物を合成２できる。ただし高圧条件で Pt、Pd、Ni などの触媒が必要。
３H

２CH３–C ≡ C-CH３ → CH３–C ３H = C ３H -CH３３H

３H標識ブテン

２CH３–CH=CH-CH３ → CH３–CH３H-CH３H-CH３ブテン

３H標識ブタン２．生合成法
生体の代謝を利用して、化学的に合成困難な天然有機化合物を RI 標識する方法。
生合成での標識化合物の比放射能は低い。

利用する生物は、微生物、細菌、酵素、藻類。
標識する化合物は、蛋白質、核酸、抗生物質、炭水化物、多糖類、ビタミン等の高分子化合物。
例 ： 植物に１４CO２ を吸収させて光合成すると１４C標識グルコースが生合成される。

３．同位体交換法
トリチウムガス（３H２）接触法
ウィルツバッハ法 （ Wilzbach ）有機化合物と ３H２ を密封して3～10日間放置するだけで、化合物中の H と３H が交換して ３H標識化合物ができる。
利点は、簡単であらゆる化合物に応用できる。
欠点は、分子内の３H標識位置が不定。

ウィルツバッハ法 （ Wilzbach ）の欠点
３Hの標識位置が不定で、均一標識化合物（U)が出来にくい。
３H の標識が外れやすく、比放射能が低い。

目的としない化合物（不純物）が生じる場合がある（放射化学的純度が低い）。
３Hの崩壊で出すベータ線またはHeで化合物が分解する場合がある。

放射性ヨウ素の蛋白質への標識
ＲＩＡ （Ｒａｄｉｏ Ｉｍｍｕｎｏ Ａｓｓａｙ）
放射免疫分析法

１２５Ｉ が RIA検査に適する。

ホルモン、抗原などの血液中微量タンパク質の量を測定する方法。
測定するタンパク質と同一の物質に１２５Ｉで（クロラミン-Ｔ 法 や ボルトンハンター法などで）標識した物と、測定するタンパク質と結合する抗体を、それぞれ一定量用意する。
その中に患者血液を入れて、目的とするタンパク質を定量する方法。

クロラミン-T 法 chloramine-T (直接的 125I 標識法）
N-クロロ-p-トルエンスルホンアミドナトリウムの商品名。
白色結晶粉末で、殺菌消毒剤や、分析用試薬に使用。
アミノ酸の１種であるチロシンを直接的に 125I 標識する。
チロシンは甲状腺ホルモン（チロキシン）やドーパミン等の重要なホルモンの原料、前駆体となる。

効率よくチロシンに放射性ヨウ素を導入できるが、酸化力の強さや、反応持続時間が短いことが欠点。

ボルトンハンター 法 Bolton-Hunter (間接的125I 標識法）
125I標識されたボルトンハンター試薬を使って、間接的に蛋白質に125I 標識を行う手法。
クロラミン-T 法はチロシン基を含む化合物しか125I 標識を行えないが、ボルトンハンター試薬は、リジン残基（多くの蛋白質が持つ必須アミノ酸）に125I 標識出来る。
反応時間が遅い、標識率が低い欠点がある。

２８年国家試験

解答 ４１

北大病院 ＰＥＴ検査室の高速液体クロマトグラフィー
放射化学的純度の確認

HPLC ； High performance liquid chromatography

２０年国家試験

解答 １

生成放射能の算出法
No : ターゲット核種の原子数
N : 生成放射性核種の原子数
φ : 照射粒子の数 （フルエンス数）
σ : 放射化断面積 （反応の起こりやすさ）
λ : 生成核種の崩壊定数１秒間に生成する放射性核種の数 = Noφσ
１秒間に崩壊する放射性核種の数 = λN
１秒間に増加する放射性核種の数= d N / dt = Noφσ – λNd N / dt = Noφσ – λNの式を積分すると ( t = 0 のとき N = 0 とする)
N = Noφσ/λ （ １ – e –λt )定数係数１階線形微分方程式の公式を使う。
dy /dx + a y = F(x) の解は、
y = e-ax (∫eax F(x) ｄｘ + C )ｙ に N、 x に t、 a に λ を代入し、F(x) を Noφσ とすると、

N = Noφσ/λ ( 1 - e-λt )生成放射能 A =λN = Noφσ （１– e–λt )（１– e –λt ) を 飽和係数 S とすると、照射時間 ｔ における生成放射能 A は、
A = Noφσ S
放射化反応は、原子核内の現象。
温度は、原子核外の状態の指標。
温度と原子核内の現象は無関係。

２０年国家試験

解答 １

ＰＩＸＥ（ピクシー）分析 放射化分析の一種（ Particle Induced Ｘ-Ray Emission ）水素原子核（陽子ｐ）に超高電圧をかけて加速して試料に照射すると高エネルギー水素イオンと衝突した元素から特性X線が発生する。
これを半導体検出器で検出しコンピュータに取り込み構成元素を解析する分析法。
一度に試料に含まれる複数個の元素の定量分析ができる。

アクチバブルトレーサ法 activable tracer method
野外では非密封放射性トレーサを使用できない。
野外で植物や動物に、ユウロピウムＥｕ などの非放射性元素をトレーサとして摂取させる。

動植物を採取した後に原子炉内に入れて中性子でトレーサを放射化して目的物質を定量する方法。
ユウロピウムＥｕは自然界の存在量が少なく、中性子で放射化しやすい（放射化断面積が大きい）。極微量のＥｕを特定の土壌に入れて植物を栽培し、根や葉への土壌成分吸収量を定量するなどの、野外調査が出来る。

標識化合物の合成法の種類
１．化学（的）合成法 （１４C、３H 標識化合物）
１４C は グリニヤール反応
２．生合成法 （天然有機化合物のRI標識）
３．同位体交換法 （３H、放射性ヨウ素交換）
３H ガス接触法は ウイルツバッハ法
４．反跳合成法 （ホットアトム法）
５．その他 （99mTc、 放射性ヨウ素の標識）
１２５Ｉ の直接的標識法は クロラミンＴ法、間接的標識法は ボルトンハンター法

１９年国家試験解答 ４

(1) 直接希釈法 direct isotope dilution method
試料中に含まれる非放射性の化合物Aを定量したい（重量Wを測定したい）場合の定量法。
試料の一定量を溶解し、これに定量したい元
素または化合物A（重量W、放射能は０）と化学的に同一な放射能標識化合物A*を一定量（重量W0、比放射能S0、放射能S0 W0 ）加えて混合する。
この混合液（重量W+W0、放射能S（W+W0 ） ）の一部を取り出し、放射能S（W+W0 ）と重量（W+W0 ）を測定し、比放射能（S）を算出する。

重量比放射能放射能

目的化合物 W
００
添加ＲＩ
Wo
So
SoWo
________________________________________________________
混合物
W+Wo
S
S (W+Wo)
比放射能＝放射能／重量混合前後での放射能は等しいので
SoWo ＝ S（W+Wo）
式を変形して W = Wo ( (So/S) - 1 )25年国家試験

解答 ２

重量 比放射能 放射能
RCOOH
W００
R14COOH Wo
SoSoWo________________________________________________________
混合物
W+Wo
S
S (W+Wo)
求める値は W
Wo = 50, So = 4.5x105 , S = 6x104 を代入
SoWo ＝ S（W+Wo）
W = Wo ( (So/S) - 1 ) = 50 x 6.5 = 325mg

(2) 逆希釈法 reverse isotope dilution method
試料中に含まれる放射性の化合物A *を定量したい（重量Wを測定したい）場合の定量法。
試料の一定量を溶解し、定量したい放射性物質A*（重量W、比放射能S0、放射能S0 W ）と化学的に同一な非放射性物質Aの一定量（重量W0、放射能は０） を加えて混合する。
この混合液（重量W+W0、放射能S（W+W0 ） ）の一部を取り出し、放射能S（W+W0 ）と重量（W+W0 ）を測定し、比放射能（S）を算出する。

重量比放射能

放射能

目的RIW
SoSoW
添加化合物 Wo00________________________________________________________
混合物
W+Wo
S
S(W+Wo)比放射能＝放射能／重量混合前後での放射能は等しいので
So W = S（W+Wo ）式を変形して W = Wo / ( (So/S) -1 )(3) 二重希釈法 double isotope dilution method
試料中に含まれる放射性の化合物A *を定量したい（重量Wを測定したい）が、比放射能が測定できない場合の定量法。
試料から等しい重量Wx （比放射能S0、放射能S0 Wx ）の試料片を２つ取り出し溶解する。
それぞれに異なる量の非放射性物質B1 （重量W1、放射能は０） および B2 （重量W2、放射能は０）を加えて、それぞれの比放射能S１、 S２を測定する。

重量比放射能放射能

目的RI A
化合物 B1化合物 B2

Wx
W1
W2

So00

SoWx
00

混合物 (A+B1)
混合物 (A+B2)

Wx+W1
Wx+W2

S1
S2

S1(Wx+W1)
S2(Wx+W2)

混合前後での放射能は等しいので
SoWx = S1(Wx+W1) , SoWx = S2(Wx+W2)
式を変形してWx ＝ （S2 W2 – S1 W1） ／ （ S1 － S1 ）