Language
Country/Area
No result found
السر العظيم للأكسجين 18: كيف نجعله مفتاحًا لفحوصات التصوير بالإصدار البوزيتروني؟!
الأكسجين-18 (18O) هو نظير مستقر موجود بشكل طبيعي وينتمي إلى صفوف النظائر البيئية. باعتبارها واحدة من السلائف الهامة للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، فإن مجالات تطبيق الأكسجين 18 ملفتة للنظر. الاستخدام الرئيسي له هو صنع الفلوروكسي جلوكوز (FDG)، وهو دواء مشع شائع مهم في تشخيص السرطان والأمراض الأخرى.
بشكل عام، في صناعة المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية، يتم قصف الماء المخصب (H2Ω) بأيونات الهيدروجين، مما يؤدي إلى إنتاج الفلور-18. يتم بعد ذلك تصنيع هذا العنصر في FDG وحقنه في المريض.
يأتي أحد جوهر هذه العمليات من تشغيل مصنع أوكسجين-18 الخفيف الوزن. في هذه المصانع، يتم استخدام كميات كبيرة من الماء المخصب بالأكسجين 18 لتوليد الفلوروكسي جلوكوز (FDG) المسمى 18F بسرعة في مركز المسح PET. في تكنولوجيا التصوير الطبي، تعد جودة صورة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أمرًا بالغ الأهمية، لذلك يستمر الطلب على الأكسجين 18 في الارتفاع.
استخدام الأكسجين-18 في علم المناخ القديم
لا تقتصر تطبيقات الأكسجين-18 على المجال الطبي. في أبحاث قلب الجليد، يمكن استخدام نسبة الأكسجين-18 إلى 16O (تسمى δ18O) لدراسة التغيرات في درجات الحرارة في هطول الأمطار القديمة، وذلك بشكل رئيسي من خلال قلوب الجليد في القطب الشمالي والقطب الجنوبي. وبافتراض أن دوران الغلاف الجوي وارتفاع المناطق القطبية لم يتغيرا بشكل كبير، يمكن استنتاج الظروف المناخية في ذلك الوقت من درجة حرارة تكوين الجليد.
تلعب دورة النيتروجين أيضًا دورًا مهمًا في هذه العملية مع تغير درجة الحرارة، ستظهر نسبة نظائر الأكسجين ظاهرة إزالة جزئية مقابلة.
في الخمسينيات، أجرى العالم هارولد أوري تجربة تم فيها خلط الماء العادي مع الماء المحتوي على الأكسجين 18 في دلو ثم تجميده جزئيًا للمساعدة في دراسة التغيرات في توزيع هذا النظير وتأثيره على المناخ.
فسيولوجيا النبات والأكسجين 18
بالإضافة إلى علم المناخ القديم، يلعب الأكسجين 18 أيضًا دورًا مهمًا في دراسة فسيولوجيا النبات. من خلال وضع علامة على الأكسجين 18 في الغلاف الجوي، يمكن قياس كمية امتصاص الأكسجين بواسطة النباتات أثناء التنفس الضوئي. تشير الأبحاث إلى أنه قبل فترة طويلة من التصنيع، قامت معظم النباتات بإعادة امتصاص نصف الأكسجين الناتج عن عملية التمثيل الضوئي من خلال التنفس الضوئي.
تبين هذه الدراسة أن إنتاجية التمثيل الضوئي للنباتات في ذلك الوقت ربما انخفضت إلى النصف بسبب وجود الأكسجين.
عملية إنتاج الفلور 18
يتضمن إنتاج الفلور-18 بشكل أساسي قذف الماء المدعم بالأكسجين (الماء المدعم بـ18O) ببروتونات عالية الطاقة. وفي هذه العملية، يتم استخدام بروتونات تبلغ طاقتها حوالي 18 ميجا فولت. تنتهي هذه العملية بمحلول الفلورايد، وهو مادة أساسية في تركيب العديد من المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية.
يجب بعد ذلك تصنيع المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية المنتجة لأن إشعاع البروتون عالي الطاقة يمكن أن يدمر الجزيئات.
نظرًا لقصر عمر النصف للفلور 18، تحتاج مراكز المسح المقطعي بالإصدار البوزيتروني إلى تصنيع الدواء واستخدامه بسرعة. إذا أخذنا الفلوروديوكسي جلوكوز كمثال، فإن دورة إنتاجه عادة لا تتجاوز 90 دقيقة، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة التشخيص.
الملخص
هذه التطبيقات الغامضة للأكسجين 18 تجعله يلعب دورًا لا غنى عنه في البحث العلمي والتشخيص السريري. فهو لا يعزز تطور علم المناخ القديم ويساعد العلماء على فهم التغيرات التاريخية للأرض فحسب، بل أصبح أيضًا أداة تصوير رئيسية في العلاج الطبي الحديث. هل فكرت يومًا في كيفية زيادة الأكسجين في التكنولوجيا الطبية المستقبلية -18 ما هو نطاق التطبيق؟
