Die Erforschung der magischen Teilchen der materiellen Welt ist mit den präzisesten Theorien der Physik verbunden!

Autor: Duan Yuechu

Positronium, auch Positronium genannt, ist der einfachste gebundene Zustand. Das Verhalten von Positronen und ihren Zerfallsprodukten im Vakuum zeigt den Reiz der Quantenelektrodynamik (QED). QED ist eine grundlegende Theorie zur Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Teilchen wie Elektronen und Photonen und zugleich eine der präzisesten Theorien der Physik. Durch die Untersuchung von Positronium konnten Wissenschaftler die Genauigkeit der QED überprüfen und die grundlegenden Gesetze der materiellen Welt weiter erforschen.

Positronenemittierende Radionuklide sind solche, die durch radioaktiven Zerfall Positronen emittieren können. Im pharmazeutischen Bereich werden diese Nuklide häufig bei der Entwicklung von Radiopharmazeutika und in der klinischen Diagnostik verwendet. Im Folgenden sind einige häufige Positronen emittierende Radionuklide, ihre Herstellungsmethoden und ihre Anwendungen im pharmazeutischen Bereich aufgeführt:

1. 18F: 18F ist das in der Natur am häufigsten vorkommende Positronen emittierende Radionuklid und seine Halbwertszeit beträgt etwa 109,7 Minuten. 18F wird hauptsächlich für die PET-Bildgebung (Positronen-Emissions-Tomographie) verwendet. Durch die Herstellung 18F-markierter radioaktiver Arzneimittel (wie etwa 18FFDG, das zur Erkennung des Glukosestoffwechsels verwendet wird) kann es zur Tumordiagnose, Beurteilung von Herzerkrankungen usw. verwendet werden.

Herstellungsmethode: 18F wird normalerweise durch Protonenbeschuss von 18O hergestellt und dann chemisch mit dem entsprechenden Arzneimittelmolekül markiert.

2. 11C: Die Halbwertszeit von 11C beträgt etwa 20,4 Minuten. Es kann zum Markieren einer Vielzahl biologischer Moleküle verwendet werden. Beispielsweise kann 11C-markiertes Acetat zur Untersuchung des Tumorstoffwechsels verwendet werden. 11C wird auch häufig in der PET-Bildgebung verwendet.

Herstellungsverfahren: 11C kann durch Protonenbeschuss von 14N hergestellt und dann durch chemische Synthese in Arzneimittelmoleküle eingebaut werden.

3. 13N: Die Halbwertszeit von 13N beträgt etwa 9,97 Minuten. Es wird hauptsächlich zum Markieren von Aminverbindungen, wie beispielsweise 13N-markiertem Ammoniak, zur Untersuchung der Nierenfunktion und Arzneimittelverteilung verwendet.

Herstellungsmethode: 13N kann durch Protonenbeschuss von 12C hergestellt und chemisch auf Arzneimittelmoleküle markiert werden.

4. 15O: Die Halbwertszeit von 15O beträgt etwa 2,05 Minuten. Es kann zum Markieren von Wassermolekülen, wie beispielsweise 15O-markiertem Wasser, verwendet werden, um den zerebralen Blutfluss und Stoffwechsel zu untersuchen.

Herstellungsverfahren: 15O kann durch Protonenbeschuss von 16O hergestellt und chemisch auf Arzneimittelmoleküle markiert werden.

Diese Positronen emittierenden Radionuklide haben ein breites Anwendungsspektrum im pharmazeutischen Bereich, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

Tumordiagnose: Die PET-Bildgebungstechnologie verwendet bestimmte radioaktive Medikamente (wie 18FFDG), um die Stoffwechselaktivität von Tumoren zu erkennen.

Beurteilung von Herzerkrankungen: Einsatz radioaktiver Medikamente (wie 13N-markiertem Ammoniak) zur Beurteilung des Blutflusses und des Stoffwechselstatus des Herzens.

Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen: Mithilfe der PET-Bildgebungstechnologie werden die Verteilung und der Stoffwechsel bestimmter radioaktiver Medikamente (wie etwa 11C-markierter Verbindungen) im Gehirn untersucht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anwendungen von Positronen emittierenden Radionukliden im pharmazeutischen Bereich vielfältig sind und Krankheitsdiagnose, Behandlungsüberwachung und Grundlagenforschung umfassen. Mit den kontinuierlichen Fortschritten in der Forschung und Entwicklung von Radiopharmazeutika wird sich der Anwendungsbereich dieser Nuklide voraussichtlich weiter ausweiten.

Im biomedizinischen Bereich wird Positronium häufig verwendet. Der Zerfallsprozess von Positronium reagiert sehr empfindlich auf die Molekularstruktur und Stoffwechselprozesse in lebenden Organismen und ist daher ein wirkungsvolles Instrument zur Untersuchung von Organismen. Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine Technik, die in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet wird. Die PET-Technologie ist eine fortschrittliche medizinische Bildgebungstechnologie. Durch die Beobachtung des Zerfallsprozesses des Positroniums können Ärzte die Organe und Gewebe im Körper des Patienten deutlich erkennen und so Krankheiten diagnostizieren und die Wirkung von Behandlungen beurteilen.

Erwähnenswert ist, dass die neue Generation hochempfindlicher und mehrphotoniger Ganzkörper-PET-Systeme die Anwendung der Positronenemission auf ein neues Niveau gehoben hat. Dieses System kann nicht nur den Zerfallsprozess von Positronium genauer erfassen, sondern auch den Oxidationsgrad im Körper durch Positronium aufdecken und so eine neue Perspektive für die Erforschung der menschlichen Gesundheit und von Krankheiten bieten.

Positronium, dieses magische Teilchen, spielt nicht nur eine wichtige Rolle bei der Enthüllung der Geheimnisse des Universums und der Förderung der Entwicklung der Medizin, sondern bietet auch breite Anwendungsaussichten in der Materialwissenschaft, der Energie und anderen Bereichen. Ich bin davon überzeugt, dass Positronium in naher Zukunft mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie weitere Vorteile für unser Leben und unsere Gesundheit bringen wird.

Quellen:

Rezensionen der American Physical Society zur modernen Physik
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.95.021002