Production d’isotopes radioactifs pour la médecine Chapitre VIII Production d’isotopes radioactifs pour la médecine

X ( i , e ) Y Radioéléments artificiels élément de départ réactions nucléaires X ( i , e ) Y élément de départ élément d’arrivée particule incidente particule émise

Produits de fission 235U ( n , 2 ou 3n) +/-130X + +/-100Y

La fission donne lieu à un mélange d’isotopes variés, dont il faut extraire, chimiquement ou physiquement, les produits que l’on désire à l’état purifié en vue de leur utilisation diagnostique ou thérapeutique éléments « lourds » iode – 131, xénon – 133 éléments « moins lourds » molybdène – 99 (père du technétium – 99m)

Le phénomène de fission explique également qu’en cas d’accident nucléaire (Tchernobyl), les principaux contaminants de l’environnement sont l’iode – 131 (contamination qui disparaît rapidement du fait de la période de 8 jours) et le césium – 137 (contamination durable, avec une période de 30 ans)

réacteur nucléaire = atmosphère de neutrons Irradiation par neutrons réacteur nucléaire = atmosphère de neutrons barres d’uranium cible à irradier

les neutrons peuvent avoir des énergies différentes et il est possible de favoriser l’irradiation, soit par des neutrons « lents » (dits neutrons thermiques) soit par des neutrons plus énergétiques (neutrons rapides)

Les neutrons de faible énergie donnent des réactions de type (n,g) : 50Cr ( n , g ) 51Cr 58Fe ( n , g ) 59Fe Dans ces réactions, on constate que l‘élément résultant est de même nature chimique que l’élément de départ (le nombre de protons du noyau n’est pas modifié). La séparation chimique des deux isotopes n’est pas possible et l ‘ « activité spécifique » du produit final est faible (présence d’isotope stable mélangé à l’isotope radioactif)

Les neutrons d’énergie plus élevé donnent des réactions de type (n,p) 32S ( n , p ) 32P la séparation chimique entre le soufre et le phosphore est possible

Accélérateurs de particules L’accélération des particules chargées peut être réalisée par passage dans des champs électromagnétiques successifs Ces particules peuvent être des protons, des deutons, des particules alpha ou des ions lourds

tension alternative de haute fréquence Principe du cyclotron tension alternative de haute fréquence

Production du radionucléide : oxygène – 15 14N ( d , n )15O Production du radionucléide : fluor – 18 18O ( p , n ) 18F

le plomb - 201 se transforme progressivement en thallium - 201 Production du radionucléide : thallium-201 203Tl ( p , 3n ) 201Pb 201Pb b+ / CE 201Tl le plomb - 201 se transforme progressivement en thallium - 201

Générateurs de radio-isotopes Un générateur de radio-isotopes est constitué par un couple nucléaire père-fils et la séparation de l’élément fils de son précurseur permet de disposer de nucléide avec un degré de pureté radionucléidique élevé 1 2 3 l1 l2

Générateurs de radionuclides utilisés en médecine 99Mo 99mTc 81Rb 81mKr

Le molybdène – 99 est obtenu par fission de l’uranium ou par irradiation neutronique de molybdène - 98 (réaction n,g) Les caractéristiques des deux éléments en présence (périodes physiques de 3 jours et de 6 heures respectivement) font que l’activité maximale de technétium – 99m est obtenue au bout de 24 heures Le technétium – 99m est un émetteur gamma pur et de ce fait il est largement utilisé en diagnostic scintigraphique

Principe de l’élution d’un générateur de technétium – 99m

Elutions successives d’un générateur de technétium – 99m