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El súper secreto del oxígeno-18: ¿Cómo hacer que sea clave para las exploraciones PET?
El oxígeno-18 (18O) es un isótopo estable que se encuentra en la naturaleza y pertenece a la categoría de isótopos ambientales. Como uno de los precursores importantes de la tomografía por emisión de positrones (PET), el campo de aplicación del oxígeno-18 es notable. Su uso principal es en la producción de fluorodesoxiglucosa (FDG), un radiofármaco común que es importante para diagnosticar el cáncer y otras enfermedades.
En términos generales, en la industria radiofarmacéutica, el agua enriquecida (H2Ω) se bombardea con iones de hidrógeno para producir flúor-18. Este elemento se sintetiza luego en FDG y se inyecta al paciente.
Uno de los núcleos de estos procesos proviene de la operación de la Planta de Aligeramiento de Oxígeno-18. En estas plantas se utilizan grandes cantidades de agua enriquecida con oxígeno 18 para generar rápidamente fluorodesoxiglucosa (FDG) marcada con 18F en los centros de exploración PET. En la tecnología de imágenes médicas, la calidad de la tomografía por emisión de positrones es crucial, por lo que la demanda de oxígeno-18 está aumentando.
Uso del oxígeno-18 en paleoclimatología
Las aplicaciones del oxígeno-18 no se limitan al campo médico. En los estudios de núcleos de hielo, principalmente de los núcleos de hielo del Ártico y la Antártida, la relación entre oxígeno-18 y 16O (llamada δ18O) se puede utilizar para estudiar los cambios de temperatura en las precipitaciones antiguas. Si asumimos que no ha habido cambios significativos en la circulación atmosférica polar y la altitud, podemos utilizar la temperatura a la que se formó el hielo para estimar las condiciones climáticas en ese momento.
El ciclo del nitrógeno también juega un papel importante en este proceso, donde las proporciones de isótopos de oxígeno muestran una eliminación fraccionaria correspondiente a medida que cambia la temperatura.
En la década de 1950, el científico Harold Urey realizó un experimento en el que mezcló agua corriente con agua que contenía oxígeno-18 en un balde y la congeló parcialmente para ayudar a estudiar los cambios en la distribución de este isótopo y sus efectos sobre el medio ambiente. Impacto sobre el clima.
Fisiología vegetal y oxígeno-18Además de la paleoclimatología, el oxígeno-18 también ha jugado un papel importante en el estudio de la fisiología vegetal. Al etiquetar el oxígeno-18 en la atmósfera, es posible medir la cantidad de oxígeno absorbido por las plantas durante la fotorrespiración. El estudio muestra que mucho antes de la industrialización, la mayoría de las plantas reabsorbían la mitad del oxígeno producido por la fotosíntesis a través de la fotorrespiración.
El estudio sugiere que la presencia de oxígeno puede haber reducido a la mitad la productividad de las plantas en ese momento en términos de fotosíntesis.
Proceso de producción de flúor-18
El flúor-18 se produce bombardeando agua enriquecida con 18O con protones de alta energía. En este proceso se utilizan protones de aproximadamente 18 MeV. Este proceso da como resultado una solución de fluoruro, que es un material clave para la síntesis de diversos radiofármacos.Los radiofármacos preparados deben luego sintetizarse porque la radiación de protones de alta energía probablemente destruiría las moléculas.
Debido a la corta vida media del flúor-18, los centros de exploración PET necesitan sintetizar y utilizar el fármaco rápidamente. Tomando como ejemplo la fluorodesoxiglucosa, su ciclo de producción no suele superar los 90 minutos, lo que mejora enormemente la eficiencia diagnóstica.
ResumenEstas misteriosas aplicaciones del oxígeno-18 hacen que desempeñe un papel indispensable tanto en la investigación científica como en el diagnóstico clínico. No solo promueve el desarrollo de la paleoclimatología y ayuda a los científicos a comprender los cambios históricos de la Tierra; también se convierte en una herramienta de imagen clave en la medicina moderna. ¿Alguna vez ha pensado en cómo la tecnología médica futura ampliará aún más el oxígeno-18? ¿Cuál es la aplicación? ¿alcance?
