正电子发射断层扫描的新工具包

正电子发射断层扫描（PET）是一种强大的成像技术，它使用注入体内的放射体制酶来看看组织和细胞中的生物学，使其成为生物医学研究和药物开发中的重要工具。Dr Victor Pike, Chief of the PET Radiopharmaceutical Sciences Section of the Molecular Imaging Branch at the National Institute of Mental Health in the U.S., has been using radiochemistry to develop new radiotracers with not only long-term potential to improve existing medical diagnosis and treatment but also to enhance the use of PET to look anew at diseases and biological processes.

医学成像就是要找到窥探我们身体内部的方法。诊断看不见的疾病和问题是一项具有挑战性的任务，因此医生在很大程度上依赖于医学成像设备的帮助，以及它们可视化内部器官、组织和生物过程的创造性方法。

大多数类型的医学成像设备依赖的光的波长是不可见的人眼。也许最广泛使用的光是x射线，它是一种波长非常短的光，可以被像骨骼这样的致密组织非常有效地吸收。这种强吸收意味着x射线可以提供非常高对比度的骨骼结构图像，可以用来识别骨折和骨折。

一些医学成像技术利用放射性示踪剂来捕获不仅捕获身体中结构的静态图像，而且还用于可视化生物化学介质和过程，从而获得正常或受损功能的信息。这种成像技术的最重要的例子是正电子发射断层扫描（PET）。这使用放射性示踪剂非常快速地衰减，以给出可以穿透组织的特定能量的伽马光线。通过敏感的PET扫描仪在身体外到达时，可以检测到这些光线。扫描仪围绕主体（例如躯干或大脑）的区域，具有高度敏感的伽马射线探测器，每隔几分钟记录图像。这种方式，即使在诸如大脑的器官中，可以精确地确定径流器在身体中的位置。如果您参加宠物扫描，您将在扫描仪内仔细放置在扫描仪内，通常通过注射给予放射性机器。

宠物放射反射器不仅捕获了体内结构的图像，还可以想象生化介质和过程，从而获得正常和损害的信息。

放射性示踪剂
放射性示踪剂是提供与了解疾病过程及其治疗相关的特定生物信息的关键。所获得的信息的种类在很大程度上取决于放射性示踪剂的分子设计。例如，葡萄糖是我们从食物中获得的重要能量来源，它是一种基于葡萄糖的放射性示踪剂，它将被运送到需要葡萄糖作为能量的细胞中。大脑几乎只用葡萄糖作为能量。能量需求高的细胞会消耗更多的葡萄糖，因此在这些细胞所在的区域会积聚更多的放射性示踪剂。例如，通过这种方法，需要能量的肿瘤可以在PET扫描中被发现为非常明亮的斑点。

放射性示踪剂必须含有一种叫做正电子发射器的放射性源，正电子发射器是一种特殊的放射性同位素，能发出伽马射线。通常情况下，这些同位素的半衰期很短，这意味着它们会经历迅速的放射性衰变，最终达到不再发射辐射的程度。因此，PET扫描几乎没有辐射风险。然而，对新型放射性示踪剂的需求不断增加，这些示踪剂可用于成像生化过程的不同方面及其在疾病，包括神经和精神疾病中的作用。生成新的放射性示踪剂是一项具有挑战性的任务，特别是因为它可能需要开发新的化学方法来成功地将正电子发射器合并到新的放射性示踪剂中。维克多·派克博士的宠物放射性药物的分子成像的科学部分分支机构在美国国家心理健康研究所,和他的研究小组专注于开发新的放射性示踪剂,扩大范围的过程中,宠物可以用于成像,尤其是大脑。

刚刚被视为的大脑中的一种酶是阿尔茨海默治疗的潜在药物目标。

宠物放射线电器开发的新工具
派克博士的研究着眼于合成放射性示踪化合物的新方法。通常，放射性示踪剂是将两种正电子发射器——碳-11或氟-18——中的任何一种——合并到示踪剂中制成的。在我们的日常生活中，我们主要以碳-12的形式遇到碳，它没有放射性，因此被称为一种稳定的同位素。碳11仍然是碳，但它的原子核比碳12少一个中子。中子的缺乏使它不稳定。碳11的半衰期只有20分钟，这意味着每20分钟剩下的一半就会消失。衰变过程中释放的正电子与附近的一个电子湮灭，根据爱因斯坦的方程E = mc给出两个同等能量的伽马射线²．

没有碳-11或氟-18的天然来源。这些放射性同位素必须用回旋加速器产生，在回旋加速器中，特定类型的稳定原子的原子核被高能粒子轰击，从而产生新的放射性原子。碳-11和氟-18的部分问题在于，它们只能作为二氧化碳、甲烷和氟化物等几种简单化合物的一部分从回旋加速器中产生。这意味着将其中一种化学转化成更复杂的PET放射性示踪剂是一项具有挑战性的工作，是一场与时间的赛跑。

然而，派克博士和他的团队已经找到了一种合成几种新的放射性试剂的方法，包括[¹¹C]含氟常规，其中稳定的碳被碳-11代替，[¹⁸f]含氟类 - 含氟类，其中一种非放射性氟原子被氟-18原子替换。他的合成路线对这些新的放射性试剂的关键优势在于它们可以在气相中进行，并且快速，高度可靠，可再现。能够合成比二氧化碳和甲烷更复杂的放射性化学品，并且甲烷是指更多数量的起始材料可用于宠物放射反馈物的更雄心勃勃的化学合成。新试剂在其应用中具有高度通用和高效。为了 [¹¹C]含氟常规，合成过程利用随着回旋的放射性[¹¹C]甲烷，快速，简单，可靠。另一个甚至更新的发展使Phosgene的有益的放射性类似物¹¹C-labelled二氧化碳。这也显示了制造新型PET示踪剂的巨大潜力。

新的可能性
[¹¹C .由Pike博士和他的团队开发的氟仿和其他放射性试剂有潜力创造出新型的放射性示踪剂，有可能观察到更广泛的生物过程及其生化成分。生化成分包括，例如，在阿尔茨海默病中沉积的酶和蛋白质，以及参与有害炎症过程的蛋白质和酶。事实上，大脑中的一种酶刚刚被可视化，它是治疗阿尔茨海默病的潜在药物靶点。这种酶的PET成像可以用来显示新的候选药物可能如何影响这个目标，以及药物是否可能起作用。

PET作为一种医学成像技术的成功依赖于合适的放射性示踪剂的发明。制造新的化合物，无论是用于放射性示踪剂的放射性标记还是直接用作示踪剂，都是一个复杂的过程，特别是考虑到碳11和氟18的寿命很短，因为这两种同位素都在短时间内进行放射性衰变。然而，派克博士在这一领域的发展不仅增加了用这些不稳定同位素生成化合物的可能性，而且也为将来用PET观察到的东西提供了可能性。这将有助于释放该技术在医学研究和新药开发方面的潜力。