Yodo-125

Yodo-125 (¹²⁵I) es un radioisótopo de yodo que tiene usos en ensayos biológicos, imágenes de medicina nuclear y en radioterapia como braquiterapia para tratar una serie de afecciones, incluido el cáncer de próstata, los melanomas uveales y los tumores cerebrales. Es el segundo radioisótopo de yodo de vida más larga, después del yodo-129.

Su vida media es de 59,49 días y decae por captura de electrones hasta un estado excitado de telurio-125. Este estado no es el ^125mTe metaestable, sino más bien un estado de menor energía que decae inmediatamente por desintegración gamma con una energía máxima de 35 keV. Parte del exceso de energía del ¹²⁵Te excitado puede convertirse internamente en electrones expulsados (también a 35 keV), o en rayos X (de la bremsstrahlung de electrones), y también un total de 21 electrones Auger. que se producen a bajas energías de 50 a 500 electronvoltios. Finalmente, se produce un estado fundamental estable ¹²⁵Te como producto final de desintegración.

En aplicaciones médicas, la conversión interna y los electrones Auger causan poco daño fuera de la célula que contiene el átomo isotópico. Los rayos X y los rayos gamma tienen una energía lo suficientemente baja como para administrar una dosis de radiación más alta de forma selectiva a los tejidos cercanos, de forma "permanente". braquiterapia donde las cápsulas de isótopos se dejan en su lugar (¹²⁵Compite con el paladio-103 en tales usos).

Debido a su vida media relativamente larga y a su emisión de fotones de baja energía que pueden detectarse mediante detectores de cristales contadores gamma, el ¹²⁵I es un isótopo preferido para marcar anticuerpos en radioinmunoensayos y otros ensayos gamma. -procedimientos de recuento que involucran proteínas fuera del cuerpo. Las mismas propiedades del isótopo lo hacen útil para la braquiterapia y para ciertos procedimientos de exploración de medicina nuclear, en los que se une a proteínas (albúmina o fibrinógeno) y donde tiene una vida media mayor que la proporcionada por el ^{123I se requiere para pruebas diagnósticas o de laboratorio que duran varios días.}

El yodo-125 se puede utilizar para escanear/obtener imágenes de la tiroides, pero se prefiere el yodo-123 para este fin, debido a una mejor penetración de la radiación y una vida media más corta (13 horas). El ¹²⁵I es útil para medir la tasa de filtración glomerular (TFG) en el diagnóstico o seguimiento de pacientes con enfermedad renal. El yodo-125 se utiliza terapéuticamente en tratamientos de braquiterapia de tumores. Para la ablación por radioterapia de tejidos que absorben yodo (como la tiroides) o que absorben un radiofármaco que contiene yodo, el emisor beta yodo-131 es el isótopo preferido.

Al estudiar la inmunidad de las plantas, se utiliza ¹²⁵I como radiomarcador en los ligandos de seguimiento para determinar a qué receptores de reconocimiento de patrones (PRR) de las plantas se unen.

¹²⁵I se produce por la desintegración por captura de electrones del 125Xe, que es un isótopo artificial de xenón, creado a su vez por la captura de neutrones del casi estable 124Xe (sufre una doble captura de electrones con una vida media órdenes de magnitud mayor que la edad del universo), que constituye alrededor del 0,1% del xenón natural. Debido a la ruta de producción artificial del ¹²⁵I y su corta vida media, su abundancia natural en la Tierra es efectivamente cero.

Producción

¹²⁵I es un radionúclido producido en reactores y está disponible en grandes cantidades. Su producción sigue las dos reacciones:

¹²⁴Xe (n,γ) → ^125mXe (57 s) → ¹²⁵I (59,4 d)
¹²⁴Xe (n,γ) → ^125gXe (19,9 h) → ¹²⁵I (59,4 días)

El objetivo de la irradiación es gas xenón natural que contiene 0,0965 % de átomos (fracción molar) del nucleido primordial ¹²⁴Xe, que es el isótopo objetivo para producir ¹²⁵I mediante neutrones. captura. Se carga en cápsulas de irradiación de aleación de circonio zircaloy-2 (una aleación resistente a la corrosión y transparente a los neutrones) a una presión de aproximadamente 100 bar (aproximadamente 100 atm). Tras la irradiación con neutrones lentos en un reactor nuclear, se producen varios radioisótopos de xenón. Sin embargo, sólo la desintegración del ¹²⁵Xe conduce a un yodo radiactivo: ¹²⁵I. Los otros radioisótopos de xenón se desintegran en xenón estable o en varios isótopos de cesio, algunos de ellos radiactivos (entre otros, los de larga vida 135C y 137C).

Los tiempos de irradiación prolongados son desventajosos. El yodo-125 tiene una sección transversal de captura de neutrones de 900 graneros y, en consecuencia, durante una irradiación prolongada, parte del ¹²⁵I formado se convertirá en ¹²⁶I, una beta. -emisor y emisor de positrones con una vida media de 13,1 días, que no tiene utilidad médica. En la práctica, el tiempo de irradiación más útil en el reactor es de unos pocos días. Posteriormente, se deja que el gas irradiado se descomponga durante tres o cuatro días para eliminar los radioisótopos no deseados de vida corta y para permitir que el xenón-125 recién creado (vida media de 17 horas) se descomponga en yodo-125.

Para aislar el yodo radiactivo, primero se enfría la cápsula irradiada a baja temperatura (para recolectar el gas yodo libre en la pared interna de la cápsula) y el gas Xe restante se ventila de manera controlada y se recupera para su uso posterior. Luego se enjuagan las paredes internas de la cápsula con una solución diluida de NaOH para recoger el yodo en forma de yoduro soluble (I^-) e hipoyodito (IO^-), según la reacción de desproporción estándar. de halógenos en soluciones alcalinas. Cualquier átomo de cesio presente se oxida inmediatamente y pasa al agua como Cs⁺. Para eliminar los ¹³⁵C y ¹³⁷C de larga duración que puedan estar presentes en pequeñas cantidades, la solución se pasa a través de una columna de intercambio catiónico, que intercambia Cs< sup>+ para otro catión no radiactivo. El yodo radiactivo (como anión I⁻ o IO⁻) permanece en solución como yoduro/hipoyodito.

Disponibilidad y pureza

El yodo-125 está disponible comercialmente en una solución diluida de NaOH como yoduro de ¹²⁵I (o el hipoyodito de sodio hipohalito, NaIO). La concentración radiactiva es de 4 a 11 GBq/ml y la radiactividad específica es >75 GBq/μmol (7,5 × 10¹⁶ Bq/mol). La pureza química y radioquímica es alta. La pureza radionucleídica también es elevada; algo de ¹²⁶I (t_1/2 = 13,1 d) es inevitable debido a la captura de neutrones mencionada anteriormente. El contenido tolerable de ¹²⁶I (que está determinado por el isótopo no deseado que interfiere con los cálculos de dosis en braquiterapia) se encuentra en aproximadamente el 0,2 % atómico (fracción atómica) del yodo total (el resto es ^{125< /sup>I).}

Productoras

En octubre de 2019, había dos productores de yodo-125, el reactor nuclear McMaster en Hamilton, Ontario, Canadá; y un reactor de investigación VVR-SM en Uzbekistán. El reactor McMaster es actualmente el mayor productor de yodo-125 y produjo aproximadamente el 60 por ciento del suministro mundial en 2018; El resto del suministro mundial se producirá en el reactor con sede en Uzbekistán. Anualmente, el reactor McMaster produce suficiente yodo-125 para tratar a aproximadamente 70.000 pacientes.

En noviembre de 2019, el reactor de investigación de Uzbekistán se cerró temporalmente para facilitar las reparaciones. El cierre temporal amenazó el suministro global del radioisótopo al dejar al reactor McMaster como el único productor de yodo-125 durante el período.

Antes de 2018, el reactor National Research Universal (NRU) de Chalk River Laboratories en Deep River, Ontario, era uno de los tres reactores que producían yodo-125. Sin embargo, el 31 de marzo de 2018, el reactor NRU se cerró permanentemente antes de su desmantelamiento programado para 2028, como resultado de una orden gubernamental. El reactor nuclear ruso equipado para producir yodo-125 estaba fuera de servicio en diciembre de 2019.

Propiedades de descomposición

El mecanismo de desintegración detallado para formar el nucleido hijo estable telurio-125 es un proceso de varios pasos que comienza con la captura de electrones. A esto le sigue una cascada de relajación de electrones a medida que el hueco de electrones del núcleo se mueve hacia los orbitales de valencia. La cascada implica muchas transiciones Auger, cada una de las cuales hace que el átomo se ionice cada vez más. La captura de electrones produce un núcleo de telurio-125 en estado excitado con una vida media de 1,6 ns, que sufre desintegración gamma emitiendo un fotón gamma o un electrón de conversión interna a 35,5 keV. Una segunda cascada de relajación de electrones sigue a la desintegración gamma antes de que el nucleido entre en reposo. A lo largo de todo el proceso se emiten una media de 13,3 electrones (10,3 de los cuales son electrones Auger), la mayoría con energías inferiores a 400 eV (79% del rendimiento). En un estudio se ha descubierto que la conversión interna y los electrones Auger del radioisótopo causan poco daño celular, a menos que el radionúclido se incorpore químicamente directamente al ADN celular, lo que no es el caso de los radiofármacos actuales que utilizan ¹²⁵. I como nucleido de etiqueta radiactiva.

Al igual que con otros radioisótopos de yodo, la absorción accidental de yodo-125 en el cuerpo (principalmente por la glándula tiroides) puede bloquearse mediante la administración inmediata de yodo-127 estable en forma de una sal de yoduro. Para este fin se suele utilizar yoduro de potasio (KI).

Sin embargo, no se recomienda la administración preventiva automedicada injustificada de KI estable para evitar alterar la función normal de la tiroides. Este tratamiento debe dosificarse cuidadosamente y requiere una cantidad adecuada de KI prescrita por un médico especializado.

Notas y referencias