放射化学基礎 ４
２２年国家試験

解答 ３、５

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

99mTcO 4

パーテクネテート99Mo

放射平衡 Radiative Equilibrium
ParentNuclide
親核種
N1

λ１Daughter
Nuclide
娘核種
N2λ２

N1 = N0 e-λ1 td N1/dt = - λ1 N1
d N2/dt = λ1 N1 - λ2 N2-λ1td N2/dt +λ2 N2 = λ1 N0e

過渡平衡 Transient Equilibrium
親核種のλ1が娘核種のλ2 より小さい場合。
＝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 N0 /(λ2 -λ1) ( e-λ1 t )=λ1/(λ2 -λ1) ( N0 e-λ1 t )N2 =λ1/(λ2 -λ1) N1

過渡平衡の例

99Mo – 99mTc – 99Tc

99Mo (モリブデン) の半減期は 66時間。
99mTc (テクネチウム) の半減期は 6時間。

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。

６回目と７回目のミルキングから得たＴｃ放射能を測定し、下図に示す99mＴｃ生成曲線を理解する。

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。

競合法 ＲＩＡ

非競合法 ＲＩＡ （サンドイッチ法）（IRMA）

ＲＩＡ （Ｒａｄｉｏ Ｉｍｍｕｎｏ Ａｓｓａｙ）
放射免疫分析法
ホルモンや腫瘍マーカーなどの血中微量タンパク質の量を、 １２５Ｉ を用いて測定する方法。
測定するタンパク質（抗原）と結合する物質（抗体）と、測定するタンパク質と同一物質に１２５Ｉ が標識された物（標識抗原）を用意する。
患者から採取した血清（検体）に、既知量の抗体と１２５Ｉ 標識抗原を入れて抗原抗体反応を起こす。
抗体と結合していない１２５Ｉの放射能量を測定して微量タンパク質（抗原）の量を推定する。

２５年国家試験

解答 ４

物理的半減期 Tｐ physical half life
核種の放射能が物理的に半減する時間。
生物的半減期 Tｂ biological half life
生物が摂取した核種が、代謝されて半分量が排泄される時間。

有効（実効）半減期 Teff effective half life
生物が摂取した核種の放射性が半減する時間。

１ / Teff = １ / Tｐ + １ / Tｂ

半減期 Ｔ1/2 と 崩壊定数 λ は反比例する（ ｔ / Ｔ1/2 ）Ｎ ＝ Ｎo ｘ （１／２）
崩壊定数 λ１秒間に原子核が崩壊する割合

ＮｄＮ／ｄｔ ＝ -λＮ

Ｎo

Ｎ ＝ Ｎo ｅ－λｔ
Ｎo／２

Ｎo／２ ＝ Ｎo ｅ -λＴ1/2

Ｎo／４

１／２ ＝ ｅ -λＴ1/2

Ｔ1/2 ２Ｔ1/2ｔ

Log（１／２） ＝ Log （ｅ -λＴ1/2 ）Log２ ＝ ０．６９３ ＝ λ Ｔ1/2

物理的崩壊定数 λｐ physical decay constant
核種が１秒間で物理的に崩壊する割合。
生物的崩壊定数λｂ biological decay constant
生物が摂取した核種が１秒間で排泄される割合。

有効崩壊定数 λeff effective decay constant
生物が摂取した核種が１秒間で減衰する割合。

λeff=

λｐ + λｂ生物的半減期は核種や、生物の種類、年齢で大きく異なる。
例： セシウム137の生物的半減期は、子供では約３週間、成人では約３カ月。

子供では約３カ月、成人では約２年、セシウム137の汚染区域に近寄らなければ、（再度セシウム137を吸入しなければ）体内からのセシウム137はほとんど消失する。
汚染区域に頻回に立ち寄ると、セシウム137を頻回に吸入する。セシウム137の物理的半減期は３０年と長く、生物学的効果の大きいエネルギーの高いベータ線（５１０ｋｅＶ電子）を放出する。

さらにカリウムと同じ体内分布（細胞内液にとどまる）をするので、２０～３０年後の潜伏期の後に発癌等の放射線による晩発効果発現の危険がある。

反対に、生物的半減期が長いことを利用した放射性核種による核医学治療がある。
ヨード１３１ （131I） 医薬品 １万～数万円

物理的半減期は８日だが、甲状腺組織内の生物的半減期は１２０日と長く、３６０keVの高いエネルギーのベータ線を放出するので、バセドウ病や、甲状腺癌転移病変の消滅に利用される。
甲状腺組織以外の内臓には、ほとんど集積しないので、他臓器への影響はない。

ストロンチウム89 (89Sr) 医薬品 ３２万円
（薬品名メタストロン）
末期癌の骨転移痛を緩和する放射性薬剤。
静脈注射で投与する。骨転移部位に吸着し、強いベータ線（1.49MeV）を出す。ガンマ線は出ないので周囲（家族、介護者）は被曝しない。
（ただし、便や尿からは強いベータ線を出す。）
骨に長く吸着し、生物的半減期は５０年。
物理的半減期は ５０日なので、癌の骨転移の疼痛を緩和する効果を維持するために、３か月おきに静脈注射する。

２５年国家試験

放射平衡

解答 ２

過渡平衡 λ1 ＜ λ2永続平衡 λ1 ≪ λ2

放射平衡 Radiative Equilibrium
ParentNuclide
親核種
N1λ１

DaughterNuclide
娘核種
N2λ２

N1 = N0 e-λ1 td N1/dt = - λ1 N1
d N2/dt = λ1 N1 - λ2 N2-λ1t
d N2/dt +λ2 N2 = λ1 N0e

過渡平衡 Transient Equilibrium
親核種のλ1が娘核種のλ2 より小さい場合。
＝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 N0 /(λ2 -λ1) ( e-λ1 t )=λ1/(λ2 -λ1) ( N0 e-λ1 t )N2 =λ1/(λ2 -λ1) N1

過渡平衡の例

99Mo – 99mTc – 99Tc

99Mo (モリブデン) の半減期は 66時間。
99mTc (テクネチウム) の半減期は 6時間。

永続(永年)平衡 Secular Equilibrium
親核種のλ1が娘核種のλ2 より極めて小さい場合。
＝親核種のT1が娘核種のT2 より極めて長い場合。

N2 ＝λ1/(λ2 -λ1) N1 ( λ1 ≪ λ2 )N2 ≒ （λ1 /λ2 ) N1

永続平衡の例

226Ra – 222Rn – 218Po

226Ra (ラジウム) の半減期は 1600年。
222Rn (ラドン) の半減期は 3.8日。

２５年国家試験

解答 ３、４２８年国家試験

解答 ２、４

原子炉内で２３５U に熱中性子（エネルギーの小さい中性子）を あてると、質量数が９０～１００ と１３０～１４０ の元素に核分裂しやすく、約２００MeVのエネルギーを放出する。

２５年国家試験

解答 ３

99Mo の 分岐比 :87.7% が 99mTcにβ-崩壊し、残りは直接 99Tcにβ-崩壊する。

過渡平衡99Mo – 99mTc – 99Tc

99Mo (モリブデン) の半減期は 66時間。
99mTc (テクネチウム) の半減期は 6時間。

99Mo から99mTc にβ崩壊する割合（分岐比）を考慮すると、実際には 99mTc の放射能は、理論式の８７．７％に下がり、 99Mo の放射能を超えない。

99Mo -99mTc 過渡平衡状態のカラムは、２４時間後に99mTc 放射能が最大になるので毎日（２４時間おきに） 99mTc を抽出できる。
これを乳牛の搾乳に例えて ミルキングという。

ミルキングを行わなければ、４８時間後の99mTc の放射能λ2N2 (=A2) は、N2＝λ１/（λ２－λ１） N1の公式から A2 =λ2N2 = λ2/（λ2－λ1） λ1 N1
λ1=log2/66、λ2=log2/6 から λ2N2 = 1.1 λ1N199Moの放射能 A1= 0.877λ1N1=0.877 x 100 exp（-λ1 x 48） = 87.7 exp(-0.504) =54.6
99mTc の放射能λ2N2 (=A2) は、

A2 = 1.1 x 54.6 = 60 (MBq)

２８年国家試験

解答 ４、５

meta-stable

２５年国家試験

解答 ２、５放射性核種の分離法生成した放射性核種は不純物を含む。
放射性核種の分離、精製の方法は数種類あり、それぞれの特徴を理解する。
１．共沈法
２．溶媒抽出法
３．イオン交換法
４．クロマトグラフィ
５．昇華・蒸留法
６．電気化学的分離法

７．ラジオコロイド
８．無担体分離１．共沈法 （沈殿法）
サイクロトロン等で生成した放射能を含む試料から微量の放射性同位元素（RI）の抽出は困難。
そこで、分離抽出したいRIと化学的挙動が同じ元素または化合物（担体、carrier）を試料に加え、沈殿などの化学分離反応を容易にする。

照射試料液体中に複数の RI が存在する場合、１．分離したい RI を沈殿抽出するための担体を捕集剤（共沈剤、collector）という。
２．分離したい RIを試料液体中に保持するための担体を 保持担体（hold back carrier）という。
３．分離したい RI 以外を沈殿抽出するための担体をスカベンジャ-（scavenger） という。
scavenger 【名】１ 腐肉を食べる動物, 清掃動物
２ 市街清掃員, ごみ集め人 ( cleaner, sweeper ).
３ 〔化〕不純物除去剤.

2．溶媒抽出法 solvent extraction[ 分配の法則 ]混じり合わない２種類の液体、液層に１つの溶質が溶ける場合、各液層中での溶質濃度C1、C2の比率は、溶質の分量に関係なく一定であり、その比を、分配係数 K という。
K = C1/C2

照射後のターゲット試料を塩酸などで水溶液化し、溶媒抽出法では、主に有機溶媒を加える。
加える溶媒の条件は、１．試料中の溶質、溶液とは化学反応しないもの。
２．分配係数が大きい。（効率よく抽出できる）
３．溶媒を加えて分離した２層の液体を振り混ぜた場合（乳化、エマルジョン）、その後また２層に戻るもの。

６．電気化学的方法
electro-chemical method
金属のイオン化傾向を利用して電気化学的にRI の分離を行う方法。
電気化学的分離法
金属 RI を含む液体試料に、イオン化傾向の大きい金属板を入れると、その表面に液体中の金属 RI が析出し分離される。

７．ラジオコロイド

radiocolloid

通常の物質は溶解度より低い濃度ではコロイドを形成しないが、微量（10-10～10-18 g）のRI は、溶液中で安定なコロイド粒子（１～100μmφ）を形成する。これを ラジオコロイド という。
ラジオコロイドになりやすい元素
P、Y（イットリウム）、Zr（ジルコニウム）、Nb、Po、Bi、Th、Pu、Ba、La、Ce Ca、Ag

ラジオコロイドを利用した RI分離法
非放射性同位元素と物理化学的挙動が異なることに要注意。
重力や遠心分離で容易に沈殿する。
コロイドになるとイオンとしての挙動は示さなくなる。
特に、コロイドは、容器壁面やイオン交換樹脂に吸着しやすい性質を持つ。