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氧-18的奇妙之旅：從環境研究到製造FDG的製程揭秘！
氧-18（18O）是一種自然存在的穩定同位素，並且是環境同位素中一個重要的成員。在現代醫學中，氧-18扮演了至關重要的角色，尤其是在製造氟脫氧葡萄糖（FDG）這一用於正電子發射斷層掃描（PET）的放射性藥物，並且其價值正逐步被研究和應用發掘。
FDG的生產過程開始於用富集的水（
H2O18）進行氫離子轟擊，這一過程通常會在回旋加速器或直線加速器中進行，最終產生氟-18。
這種氟-18接著會合成FDG，並在臨床上注射到患者體內，以協助進行腫瘤檢測等診斷。這一過程並不止於此，氧-18還可以與氚（氫-3）結合形成一種極重的水，即3H218O或T2O18。这种化合物的密度比自然水高近30%。這種特性讓科學家們得以進行精確的分析和測量，特別是在環境和氣候研究中，氧-18具有不可或缺的作用。
古氣候學的應用
在冰芯樣本中，特別是來自北極和南極的樣本，氫-18與氫-16的比率（通常稱為δ18O）可以用來判斷歷史降水的溫度。如果假設極地的大氣環流和海拔高度沒有顯著變化，那麼我們就可以通過不同溫度下已知的水的各相之間的平衡分餾來計算冰的形成溫度。
“從1950年代開始，哈羅德·尤雷進行了一項實驗，將正常水和富氧-18的水混合在一起，然後部分冰凍這些水。在冰的形成過程中，氫-18的比例可以幫助我們理解古氣候的變化。”
這樣的技術不僅限於冰心，δ18O還可以用於某些化石的古溫度測量。這些化石必須顯示出呈現動物或植物進程的逐步增長，通常使用的化石材料為方解石或文石，氧同位素古溫度法甚至已經擴展到使用磷酸鹽化石的研究。
植物生理學中的角色
在植物的光呼吸研究中，通過用氧-18進行標記，可以測量光呼吸途徑中的氧氣吸收量。氧-18的標記能夠提供氧氣吸收的單向流動數據，而在此過程中，淨光合作用專注於生成16O2。實驗表明，在前工業大氣下，大多數植物利用光呼吸重新吸收了光合作用中產生的一半氧氣，因此氧氣的存在大幅降低了光合作用的產量。
氟-18的生產過程
氟-18通常是通過對富集水H2O18進行高能質子（約18MeV）的輻照而產生，這一過程在回旋加速器或直線加速器中進行，最終生成氟-18氟化物的水溶液。這一溶液接著被用於快速合成標記分子，通常是用氟原子取代羥基。
需要注意的是，這些標記的分子或放射性藥物在製作過程中必須在氟的生產完成後立即合成，因為高能質子的輻射可能會損害這些分子。在正電子發射斷層掃描中心，使用大量富集的氧-18水，以便現場生產氟-18標記的FDG。
“在一個例子中，氟-18的生產循環需要對2毫升的富氧-18水進行90分鐘的輻照，並通過鍍鈦的罐體按要求進行處理。”
這些輻射的水在進行下一次輻照之前，必須經過純化，以去除有機物污染、氚痕量及其他來自靶細胞的離子。
氧-18的研究與應用不僅涉及醫療計劃，更在環境科學、古氣候學、植物生理學等多個領域中發揮重要的作用。在未來的日子裡，隨著我們對氧-18特性的進一步了解，它會如何改變各行各業的研究和應用方式呢？
