Radyofarmasötik Ürünler Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı

... konulu sunumlar: "Radyofarmasötik Ürünler Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı"— Sunum transkripti:

1 Radyofarmasötik Ürünler Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı
2015 l

2 Yukarıdaki sembol radyoaktif maddeleri belirlemek için kullanılır
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyoaktivite Konular  Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Tarihçe Çekirdek Çekirdeğin temel taşları İzotop, izobar ve izoton Çekirdeğin özellikleri Çekirdek kararlılığı  Yukarıdaki sembol radyoaktif maddeleri belirlemek için kullanılır   1

3 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyofarmasötik Ürünler Giriş İLAÇ nedir? Fizyolojik sistemleri veya patolojik durumları alanın yararı için değiştirmek veya incelemek amacıyla kullanılabilen maddeler World Health Organization Hastalıkların teşhisi, tedavisi, önlenmesi veya hafifletilmesi için kullanılan, insan ya da hayvanların vücut yapı/işlevlerini etkileyen (gıda dışındaki) maddeler Food and Drug Administration 2

4 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyofarmasötik Ürünler Giriş RADYOFARMASÖTİK nedir? İlaçlar, vücutta farmakolojik etki meydana getiren kimyasal ajanlar şeklinde tanımlanabilir. Radyofarmasötikler ise, büyük çoğunluğu tanı amacıyla kullanılan; ancak, farmakolojik etkisi olmayan ilaçlardır. 3

5 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyofarmasötik Ürünler Giriş Tedavi edici etkisi olan radyofarmasötikler ise vücut üzerindeki etkilerini, radiation (ışıma) denen fiziksel özellikleriyle gösterirler. Ayrıca, radyofarmasötikler gerektiğinde nadiren kullanılan, kronik olarak asla kullanılmayan, daima doktor tarafından ve doktor gözetiminde uygun ekipmanla uygulanan ilaçlardır. Dolayısıyla geleneksel ilaçlardan farklıdırlar. 4

6 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyofarmasötik Ürünler Tanım Nükeer Tıpta kullanılan ve radyoaktif özellik taşıyan farmasötik dozaj şekillerine radyofarmasötik, radyofarmasötiklerin formülasyonu, hazırlanması, kalite kontrolü, dozlara bölünmesi, farmakokinetiği ve toksisitesinden hastaya uygulanmasına kadar geçen süreçten sorumlu eczacıya radyofarmasist ve bu faaliyetlerle uğraşan bilim dalına da radyofarmasi ya da nükleer eczacılık adı verilir. Radyofarmasi ve radyofarmasötik konusunun daha iyi anlaşılabilmesi için öncelikle radyoaktivite kavramının üzerinde durmak gerekir. 5

7 Wilhelm Conrad Roentgen
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyoaktivite Tarihçe Wilhelm Conrad Roentgen 1895 yılında x-ışınlarının bulması Henry Becquerel 1896 yılında uranyum üzerindeki çalışmalar Wilhelm C Roentgen Henry Becquerel 6

8 7 Radyoaktivite Tarihçe Marie ve Pierre Curie
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Radyoaktivite Tarihçe Marie ve Pierre Curie Polonyum (Po) ve Radyumun (Ra) izolasyonu Becquerel ve Curie 1903 yılında Nobel Fizik ödülü Ernest Rutherfort Radyoaktif maddeler tarafından yayılan ışınların özellikleri Pierre Curie Ernest Rutherfort 7

9 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları Atom çekirdeğinin temel taşları: proton (p) ve nötron (n) Çekirdeğin etrafında proton sayısına eşit sayıda elektron bulunur. Pozitif yüklü proton ile yüksüz nötron tanecikleri yaklaşık eşit kütlededir. Negatif yüklü elektron ise, diğer ikisine kıyasla çok daha küçük bir kütleye sahiptir. 8

10 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları proton Karbon Atomu nötron 6 12 C elektron 6 proton + 6 nötron 12 nükleon 6 elektron 9

11 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları Enerji seviyeleri (orbitaller) proton Lityum Atomu nötron 3 7 Li elektron 3 proton + 4 nötron 7 nükleon 3 elektron 10

12 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları Atom çekirdeğinde yer alan proton ve nötron tanecikleri "nükleon" olarak adlandırılırlar. Bir çekirdekte yer alan nötron ve protonların toplam sayısı (n+p) veya nükleonların toplam sayısı, o çekirdeğe ilişkin "kütle numarasını" belirtir ve "A" harfi ile sembolize edilir. 11

13 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları Atom çekirdeğinde yer alan protonların toplam sayısı ise, (nötr yapıdaki atomlar için elektron sayısı da olabilir) o çekirdeğe ilişkin "atom numarasını" belirtir ve "Z" harfi ile sembolize edilir. 12

14 Çekirdeğin Temel Taşları
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Temel Taşları Bir çekirdeğin atom numarası ve kütle numarası Z A X veya Z . X . A . şeklinde ifade edilir. 13

15 Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar
İzotop Atom numarası (Z) aynı ancak kütle numarası (A) farklı olan çekirdekler Elementlerin birçoğu için birden fazla kararlı izotopun bulunmasına karşın, kararsız radyoaktif izotoplar da vardır. 14

16 Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar
İzotop Örneğin oksijen elementinin doğal izotoplarının ( 8 16 O , 8 17 O , 8 18 O ) kararlı olmalarına karşın, ( 8 13 O , 8 14 O , 8 15 O ve 8 20 O ) gibi radyoaktif izotopları da bulunabilmektedir 15

17 Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar
İzobar Kütle numarası (A) aynı ancak atom numarası (Z) farklı olan çekirdekler Örneğin K ile Ca farklı elementlere ilişkin izobarlardır. 16

18 Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar
İzoton Hem atom kütle numaraları (A) hem de atom numaraları (Z) farklı olmalarına karşın, aynı sayıda nötron içeren çekirdekler A = Z + n Örneğin N ile O çekirdeklerinde yedişer nötron bulundurur ve birbirlerinin izotonudur. 17

19 Çekirdeğin Özellikleri
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Özellikleri Tüm atom çekirdekleri için çekirdek yoğunluğunun sabit olduğu kabul edilir. Bu değer 2.44 x 1014 gr/cm3 olarak hesaplanmıştır. Görüldüğü gibi atom çekirdeklerindeki yoğunluk çok yüksektir. Örneğin; 1 cm3 çekirdek maddesinin ağırlığı yaklaşık ton civarındadır. 18

20 Çekirdeğin Özellikleri
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdeğin Özellikleri Çekirdeği bir arada tutan kuvvetlerin niteliği tam kesinlik kazanmamasına karşın, bu kuvvetlerin nükleonları bir arada tutmaktan sorumlu oldukları ve protonlar arasındaki itme kuvvetlerinin üstesinden gelebilecek güçte oldukları açıktır. 19

21 20 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Atom çekirdeklerinin, parçalanmaya ve nükleer bozunmaya karşı dayanıklılığı çekirdek kararlılığı olarak tanımlanır. Çekirdek kararlılığında en büyük etken, atom çekirdeklerinin bünyesinde yer alan nötron ve protonların birbirlerine oranıdır. 20

22 21 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Atom kütlesi küçük olan çekirdeklerin kararlı olabilmesi için nötron/proton oranının bir veya bire yakın bir değerde olması gereklidir. Örneğin 6 12 C , 6 13 C ve 6 14 C izotoplarına ilişkin nötron/proton değerleri sırasıyla 1.00, 1.17 ve 1.33 dür. Bu nedenle doğal karbon izotopları arasında 6 12 C ve 6 13 C kararlı olmasına karşın, 6 14 C kararsız radyoaktif bir elementtir. 21

23 22 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Atom kütlesi büyük olan çekirdeklerin kararlı olabilmesi için nötron/proton oranının yaklaşık 1.5 civarında bir değerde olması gereklidir. Örneğin civa elementini ele alırsak, Hg çekirdeğinde 80 proton ve 120 nötron olmasına ve nötron/proton oranının 1.5 olmasına karşın, bu çekirdeğin kararlı olduğunu görürüz. 22

24 23 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Pb , Pb ve Pb izotoplarında, n/p oranları sırasıyla 1.51, 1.56 ve 1.68'dir. Bu nedenle en kararlı izotop n/p oranı yaklaşık 1.5 dolayında olan Pb izotopudur. Diğer iki izotop, Pb ve Pb kararsızdır ve radyoaktif elementtirler. 23

25 Şekil 1. Çekirdek kararlığının nötron proton oranına bağlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı 24 Şekil 1. Çekirdek kararlığının nötron proton oranına bağlılığı

26 25 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Eğer bir genelleme yapılacak olursak, Ca kadar olan küçük kütleli atomlarda nötron/proton oranlarının yaklaşık bir olduğunu, daha yüksek kütleli atomlar için bu eşitliğin bozulduğunu belirtebiliriz (Şekil 1). Bu durumun nedenlerini, atom çekirdeklerindeki itme ve çekme kuvvetlerinde aramalıyız. 25

27 26 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Doğal olarak atomların atom numarası arttıkça, proton sayıları artmakta ve protonlar arası itme etkileşimi de buna paralel artmaktadır. Yani çekirdeği birarada tutan çekme kuvvetlerine kıyasla, itme kuvvetleri gittikçe daha belirgin olmakta ve bir noktadan sonra ön plana geçebilmektedir. Bu durum ise çekirdeklerin kararlılığının azalmasına neden olur. 26

28 27 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Atom numarası Ca 'den yüksek çekirdeklerde bu itme kuvvetlerinin etkisini azaltmak için gittikçe artan nötrona gerek duyulur. İşte bu nedenle atom numarası yükseldikçe nötron/proton oranı 1.5‘e doğru yükselir. 27

29 28 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Atom çekirdeklerindeki nötron sayısı ne kadar çok olursa olsun, yine de kararlı bir çekirdekte bulunabilen proton sayısı sınırlıdır. En büyük atom numarasına sahip kararlı çekirdek, Bi çekirdeğidir. Daha büyük atom numarasına sahip çekirdeklerin hepsi "radyoaktif" özellik taşırlar. 28

30 29 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Radyoaktif çekirdekler, kararlı bir nötron/proton oranına ulaşıncaya kadar "radyoaktif çekirdek bozunması" olarak adlandırılan bir süreçle "radyasyon" yayarlar. Çekirdek kararlılığını etkileyen etkenlerden bir diğeri de nötron ve proton sayılarının tek veya çift oluşudur. 29

31 30 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Tek - çift kuralı olarak bilinen kurala göre, nötron ve/veya proton sayıları çift olan çekirdeklerin kararlı oldukları saptanmıştır. Örneğin bilinen 264 kararlı çekirdekten 102 tanesinde nötron veya proton sayılarının çift olduğu, 157 tanesinde hem nötron hem de proton sayılarının çift olduğu ve sadece 5 tanesinde nötron ve proton sayılarının tek olduğu anlaşılmıştır. 30

32 31 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Çekirdek kararlığına ilişkin bir diğer ilginç durum ise "sihirli sayılar" olgusudur. Sihirli sayılar kuralına göre nötron ve/veya proton sayıları 2, 8, 20, 50, 82, 126 olan çekirdekler çok kararlıdırlar. Bu sebeple söz konusu sayılara "sihirli sayılar" adı verilmektedir. 31

33 32 Çekirdek Çekirdek Kararlılığı
Ünite 1 Atomun Yapısı, Çekirdek ve Elektronlar Çekirdek Çekirdek Kararlılığı Aynı zamanda hem proton hem de nötron sayıları sihirli sayılardan birine eşit 2 4 He , 8 16 O , Ca , Pb gibi çekirdekler, bolluk dereceleri (doğal dağılım oranları) yüksek olan kararlı izotoplardır. 32

34 33     Radyoaktivite Konular Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite
Ünite 2 Radyoaktivite Radyoaktivite Konular  Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Tarihçe Çekirdek Çekirdeğin temel taşları İzotop, izobar ve izoton Çekirdeğin özellikleri Çekirdek kararlılığı  Radyoaktivite Alfa () bozunması Beta () bozunması Gamma () bozunması   33

35 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Doğada kararlı bir çekirdeğe sahip atom sayısı oldukça azdır. Bir çekirdeğin kararlı olması, belli sayıda nötrona ve protona sahip olmasına bağlıdır. Bu sayıların dışına çıkıldığı zaman, çekirdekler kararsız bir yapı kazanırlar. 34

36 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Kararlı hale gelebilmek için parçalanan bu tür çekirdekler, "radyoaktif çekirdek" ler olarak bilinirler. Ağır elementlerin çoğu radyoaktif özelliklere sahiptir. 35

37 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Radyoaktif çekirdekler kararlı bir nötron/proton oranına ulaşana kadar, bozunmaya uğrarlar. İlk bozunmaya uğrayan radyoaktif çekirdek "ana çekirdek" ve ana çekirdeğin radyoaktif bozunmaya uğraması sonucu oluşan çekirdek ise "yavru çekirdek" adını alırlar. 36

38 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Bozunma sürecindeki radyoaktif çekirdekler, alfa (), beta () ve gamma () radyasyonlarından birini veya birkaçını yayınlayarak, rahatlama yolunu seçerler. 37 Kararsız bir radyoaktif çekirdekten kararlı bir çekirdek oluşumu

39 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite Bir radyoaktif ana çekirdekten alfa (), beta () ve gamma () bozunmaları sonucu yavru çekirdekler oluşturan seriler "radyoaktif seriler" olarak tanımlanır. Radyoaktif serilerden uranyum, toryum, aktinyum ve neptinyum serisi şeklinde dört grup oluşturulmuştur. Her seri, bozunma zincirini tamamladıktan sonra kararlı bir çekirdek haline dönüşür. 38

40 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Radyoaktivite 39 Uranyum-238 radyoaktif serisi

41 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Radyoaktif çekirdeklerin kararlı bir çekirdek yapısına ulaşmak için izlediği yollardan biri "-bozunmasıdır." Alfa () bozunması, radyoaktif çekirdekten kütle numarası 4, atom numarası 2 olan bir taneciğin ayrılması sonucu gerçekleşir. 40

42 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Ayrılan tanecik aslında bir helyum çekirdeğidir. Demek ki bir atom çekirdeği α-bozunmasına uğradığı zaman kütle numarasında 4 ve atom numarasında 2 eksilme olur. 41

43 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Örneğin uranyum'un en bol bulunan izotopu uranyum-238 α-bozunmasına uğradığı zaman toryum-234'e dönüşür. U  Th He 42

44 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Bu tür bozunmalarda okun sol tarafı başlangıçtaki radyoaktif çekirdeği, sağ taraf ise bu çekirdeğin radyoaktif bozunması sonucu oluşan ürünü gösterir. İfadenin doğruluğu ise her iki tarafta bulunan nötron ve proton eşitliğinin sağlanmasıyla kontrol edilir. 43

45 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Okun solu Okun sağı Kütle numarası Atom numarası olduğundan doğru yazıldığı görülür. Bu ifade de oluşan toryum-234 (yavru çekirdek) de kararsız bir radyoaktif çekirdektir. 44

46 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması Alfa () taneciklerinin giricilikleri (nufuz etme gücü) düşüktür. Bu tanecikler ince bir kağıt yardımıyla durdurulabilirler. İnsan derisi alfa () taneciklerini hücrelere ulaşmadan durdurabilir. 45

47 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Alfa () Bozunması 46 ,  ve  Işınlarının insan üzerine etkileri

48 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Beta () Bozunması Beta () taneciği aslında çekirdekten yayınlanan yüksek enerjili bir elektrondur ( −1 0 e ). Beta () bozunması sürecinde, radyoaktif çekirdekte bulunan bir nötron, bir proton ile bir elektrona ( veya −1 0 e )dönüşür. 0 1 n  1 1 p + −1 0 e + enerji 47

49 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Beta () Bozunması Nötron/proton oranı çok yüksek radyoaktif çekirdeklerde, beta bozunması n/p oranının azalmasına ve bu azalma nedeniyle kararlılık artışına neden olur. Oluşan elektron çekirdekten ani olarak fırlar bu fırlama sonucu, radyoaktif çekirdek ardında kütle numarası aynı fakat atom numarası farklı bir yavru çekirdek bırakır. 48

50 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Beta () Bozunması Örneğin uranyum-238 in -ışıması sonucu oluşturduğu toryum-234 bir  taneciği fırlatıcısıdır. Örnekte görüldüğü gibi ana ve yavru çekirdeklerin atom kütle numarasının değişmemesine karşın, yavru çekirdeğin atom numarasında bir artış olur. Th  Pa + −1 0 e 49

51 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Beta () Bozunması Beta () tanecikleri, alfa () taneciklerinden çok daha küçüktür. Bu nedenle de  taneciğine göre daha etkilidir ve giricilikleri (nufuz etme özellikleri) de daha fazladır. 50

52 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Beta () Bozunması Beta tanecikleri kağıttan geçer fakat birkaç metre hava tabakası ve birkaç milimetrelik aluminyum levha bu ışınları durdurur. Beta ışınları, dış derideki ölü seviyeye nüfus eder, derinin iç kısmında durduğu için sadece dış derideki dokulara yakarak zarar verir. 51

53 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Gamma () Bozunması Gamma () ışınları tanecik değildir. Bunlar kısa dalga boylu ve yüksek enerjili (x-ışınları benzeri) ışınlardır. Alfa () ve beta () bozunması sırasında birçok atom çekirdeği, uyarılmış birer yapıya (yüksek enerjili hale) ulaşırlar. Bu tür yüksek enerjili çekirdekler, gamma () ışıması yardımı ile rahatlama yolunu seçerler. 52

54 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Gamma () Bozunması Özetle birçok alfa ve beta bozunmalarının, gamma ışımasını da birlikte sürdürdüklerini belirtebiliriz. Gamma ışıması sürdüren bir çekirdekte atom kütle numarası ve atom numarası değişikliğe uğramaz. 53

55 Radyofarmasötik Ürünler
Ünite 2 Radyoaktivite Radyofarmasötik Ürünler Gamma () Bozunması Gamma () ışımasının mekanizmasını aşağıdaki basamaktada özetleyebiliriz. Ra  Rn ’ He yüksek enerjili hal Rn ’  Rn +  düşük enerjili hal toplam çekirdek ifadesi Ra  Rn He +  54