traceur radioactif

Le tritium (hydrogène-3) est produit par irradiation neutronique du ⁶ Li :

⁶ Li + n → ⁴ He + ³ H

Le tritium a une demi-vieSa durée de vie est de 4 500 ± 8 jours (environ 12,32 ans) et il se désintègre par désintégration bêta . Les électrons produits ont une énergie moyenne de 5,7 keV. Du fait de leur faible énergie, l’efficacité de détection par scintillation est assez faible. Cependant, les atomes d’hydrogène étant présents dans tous les composés organiques, le tritium est fréquemment utilisé comme traceur dans les études biochimiques .

Le 11C ^se désintègre par émission de positons avec une demi-vie d'environ 20 min. ^{Le 11C} est l'un des isotopes souvent utilisés en tomographie par émission de positons .

Le carbone ¹⁴ se désintègre par désintégration bêta , avec une demi-vie de 5730 ans. Produit en continu dans la haute atmosphère terrestre, il est présent à l'état de traces dans l'environnement. Cependant, l'utilisation du ^{carbone 14} naturel pour les études de traçage n'est pas envisageable. On le produit plutôt par irradiation neutronique de l'isotope carbone ¹³ , présent naturellement dans le carbone à environ 1,1 %. ^{Le carbone 14} a été largement utilisé pour suivre le devenir des molécules organiques au cours des voies métaboliques.

L'azote ¹³ se désintègre par émission de positons avec une demi-vie de 9,97 minutes. Il est produit par la réaction nucléaire

¹ H + ¹⁶ O → ¹³ N + ⁴ He

Le 13N ^est utilisé en tomographie par émission de positons (TEP).

L'oxygène ¹⁵ se désintègre par émission de positons avec une demi-vie de 122 secondes. Il est utilisé en tomographie par émission de positons.

Le fluor ^-18 se désintègre principalement par émission β, avec une demi-vie de 109,8 min. Il est produit par bombardement de protons sur de l' oxygène- ¹⁸ dans un cyclotron ou un accélérateur linéaire de particules . C'est un isotope important dans l' industrie radiopharmaceutique . Par exemple, il est utilisé pour produire du fluorodésoxyglucose (FDG) marqué ou de la D-3-[^¹⁸ F]fluoroalanine pour les examens TEP.

Le ^32P est produit par bombardement neutronique du ^32S

³² S + n → ³² P + p

Elle se désintègre par désintégration bêta avec une demi-vie de 14,29 jours. Elle est couramment utilisée pour étudier la phosphorylation des protéines par les kinases en biochimie.

^{Le ³³} P est produit avec un rendement relativement faible par bombardement neutronique du ^³¹ P. C'est également un émetteur bêta, avec une période radioactive de 25,4 jours. Bien que plus coûteux que le ^³² P , les électrons émis sont moins énergétiques, ce qui permet une meilleure résolution, notamment pour le séquençage de l'ADN.

Ces deux isotopes sont utiles pour le marquage des nucléotides et autres espèces contenant un groupe phosphate .

Le ^35S est produit par bombardement neutronique du ^35Cl

³⁵ Cl + n → ³⁵ S + p

Il se désintègre par désintégration bêta avec une demi-vie de 87,51 jours. Il est utilisé pour marquer les acides aminés soufrés méthionine et cystéine . Lorsqu'un atome de soufre remplace un atome d'oxygène dans un groupe phosphate d'un nucléotide , un thiophosphate est produit ; le ^³⁵ S peut donc également servir à tracer un groupe phosphate.

L'isotope du molybdène a une demi-vie d'environ 66 heures (2,75 jours), ce qui confère au générateur une durée de vie utile d'environ deux semaines. La plupart des générateurs commerciaux de ^99mTc utilisent la chromatographie sur colonne , dans laquelle ^{le 99Mo} , sous forme de molybdate ( _{MoO₄²⁻ )} ^, est adsorbé sur de l'alumine acide (Al₂O₃ ₎ . Lors de sa désintégration, le 99Mo ^forme du pertechnétate ₍ TcO₄⁻ ^{) , qui, du fait de sa charge unique} _, est moins fortement lié à l'alumine. Le passage d'une solution saline physiologique à travers la colonne de ^{99Mo immobilisé permet d'éluer le 99mTc} soluble , ce qui donne une solution saline contenant le ^99mTc sous forme de sel de sodium dissous du pertechnétate. Le pertechnétate est ensuite traité avec un ^agent réducteur tel que Sn²⁺ et un ligand . Différents ligands forment des complexes de coordination qui confèrent au technétium une affinité accrue pour des sites particuliers du corps humain.

^{Le technétium- 99m} se désintègre par émission gamma, avec une demi-vie de 6,01 heures. Cette courte demi-vie garantit que la concentration corporelle de ce radioisotope diminue pratiquement à zéro en quelques jours.

L'iode ¹²⁵ est fréquemment utilisé dans les radioimmunoessais en raison de sa demi-vie relativement longue (59 jours) et de sa capacité à être détecté avec une sensibilité élevée par les compteurs gamma.

L'iode ¹²⁹ est présent dans l'environnement suite aux essais nucléaires atmosphériques. Il a également été produit lors descatastrophes de Tchernobyl et de Fukushima . L'iode ¹²⁹ se désintègre avec une demi-vie de 15,7 millions d'années, en émettant des rayonnements bêta et gamma de faible énergie. Il n'est pas utilisé comme traceur, bien que sa présence dans les organismes vivants, y compris l'être humain, puisse être caractérisée par la mesure des rayonnements gamma.

En recherche métabolique , le tritium et le glucose marqué au ^¹⁴ C sont couramment utilisés dans les clamps glycémiques pour mesurer les taux d' absorption du glucose , la synthèse des acides gras et d'autres processus métaboliques. Bien que des traceurs radioactifs soient parfois encore utilisés dans les études chez l'humain, les traceurs isotopiques stables tels que ^{le ¹³} C sont plus fréquemment employés dans les études actuelles de clamp chez l'humain. Les traceurs radioactifs sont également utilisés pour étudier le métabolisme des lipoprotéines chez l'humain et les animaux de laboratoire.

En médecine , les traceurs sont utilisés dans de nombreux examens, comme le technétium ^-99m en autoradiographie et en médecine nucléaire , notamment en tomographie d'émission monophotonique (TEMP), en tomographie par émission de positons (TEP) et en scintigraphie . Le test respiratoire à l'urée pour Helicobacter pylori utilisait couramment une dose d' urée marquée au carbone ^{14 pour détecter l'infection à H. pylori. Si l'urée marquée était métabolisée par H. pylori dans l'estomac, l'air expiré du patient contenait du dioxyde de carbone marqué. Ces dernières années, l'utilisation de substances enrichies en carbone 13} , un isotope non radioactif, est devenue la méthode privilégiée, évitant ainsi l'exposition du patient à la radioactivité.

Lors de la fracturation hydraulique , des isotopes traceurs radioactifs sont injectés avec le fluide de fracturation afin de déterminer le profil d'injection et la localisation des fractures créées. Des traceurs ayant des demi-vies différentes sont utilisés à chaque étape de la fracturation hydraulique. Aux États-Unis, les quantités de radionucléides par injection sont définies dans les directives de la Commission de réglementation nucléaire (NRC). Selon la NRC, parmi les traceurs les plus couramment utilisés figurent l'antimoine-124 , le brome-82 , l'iode-125 , l'iode-131 , l'iridium-192 et le scandium-46 . Une publication de 2003 de l' Agence internationale de l'énergie atomique confirme l'utilisation fréquente de la plupart des traceurs ci-dessus et indique que le manganèse-56 , le sodium-24 , le technétium-99m , l'argent-110m , l'argon-41 et le xénon-133 sont également largement utilisés parce qu'ils sont faciles à identifier et à mesurer.