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Le super secret de l'oxygène 18 : comment en faire un élément clé des examens TEP ?!
L'oxygène 18 (18O) est un isotope stable naturel et appartient à la catégorie des isotopes environnementaux. En tant que l’un des précurseurs importants de la tomographie par émission de positons (TEP), le domaine d’application de l’oxygène 18 est remarquable. Son utilisation principale est la production de fluorodésoxyglucose (FDG), un radiopharmaceutique courant qui est important pour le diagnostic du cancer et d’autres maladies.
D’une manière générale, dans l’industrie radiopharmaceutique, l’eau enrichie (H2Ω) est bombardée d’ions hydrogène pour produire du fluor 18. Cet élément est ensuite synthétisé en FDG et injecté au patient.
L’un des éléments clés de ces processus provient de l’exploitation de l’usine d’allègement de l’oxygène 18. Dans ces usines, de grandes quantités d’eau enrichie en oxygène 18 sont utilisées pour générer rapidement du fluorodésoxyglucose (FDG) marqué au 18F dans les centres de tomographie par émission de positons. Dans la technologie d’imagerie médicale, la qualité de l’image de la tomographie par émission de positons est cruciale, de sorte que la demande en oxygène 18 augmente.
Utilisation de l'oxygène 18 en paléoclimatologie
Les applications de l’oxygène 18 ne se limitent pas au domaine médical. Dans les études de carottes de glace, principalement celles de l’Arctique et de l’Antarctique, le rapport entre l’oxygène 18 et 16O (appelé δ18O) peut être utilisé pour étudier les changements de température dans les précipitations anciennes. Si nous supposons qu’il n’y a pas eu de changements significatifs dans la circulation atmosphérique polaire et dans l’altitude, nous pouvons utiliser la température à laquelle la glace s’est formée pour estimer les conditions climatiques à ce moment-là.
Le cycle de l’azote joue également un rôle important dans ce processus, les rapports isotopiques de l’oxygène montrant une élimination fractionnaire correspondante à mesure que la température change.
Dans les années 1950, le scientifique Harold Urey a mené une expérience dans laquelle il a mélangé de l'eau ordinaire avec de l'eau contenant de l'oxygène 18 dans un seau et l'a partiellement congelé pour aider à étudier les changements dans la distribution de cet isotope et ses effets sur l'environnement. Impact sur le climat.
Physiologie végétale et oxygène 18
Outre la paléoclimatologie, l’oxygène 18 a également joué un rôle important dans l’étude de la physiologie végétale. En marquant l’oxygène 18 dans l’atmosphère, il est possible de mesurer la quantité d’oxygène absorbée par les plantes lors de la photorespiration. L’étude montre que bien avant l’industrialisation, la plupart des plantes réabsorbaient la moitié de l’oxygène produit par la photosynthèse grâce à la photorespiration.
L’étude suggère que la présence d’oxygène pourrait avoir réduit de moitié la productivité des plantes à l’époque en termes de photosynthèse.
Procédé de production du fluor 18
Le fluor 18 est produit en bombardant de l'eau enrichie en 18O avec des protons à haute énergie. Des protons d'environ 18 MeV sont utilisés dans ce procédé. Un tel processus aboutit finalement à une solution de fluorure, qui est un matériau clé pour la synthèse de divers produits radiopharmaceutiques.
Les produits radiopharmaceutiques préparés doivent ensuite être synthétisés car un rayonnement protonique à haute énergie détruirait probablement les molécules.
En raison de la courte demi-vie du fluor 18, les centres de tomographie par émission de positons (TEP) doivent synthétiser et utiliser le médicament rapidement. Prenons l’exemple du fluorodésoxyglucose : son cycle de production ne dépasse généralement pas 90 minutes, ce qui améliore considérablement l’efficacité du diagnostic.
RésuméCes applications mystérieuses de l’oxygène 18 lui font jouer un rôle indispensable tant dans la recherche scientifique que dans le diagnostic clinique. Non seulement il favorise le développement de la paléoclimatologie et aide les scientifiques à comprendre les changements historiques de la Terre, mais il devient également un outil d'imagerie essentiel dans la médecine moderne. Avez-vous déjà pensé à la façon dont la future technologie médicale permettra d'accroître encore l'oxygène 18 ? Quelle est l'application portée ?
