物質世界の魔法の粒子を探求することは、物理学の最も正確な理論に関連しています。

著者: ドゥアン・ユエチュ

ポジトロニウムは、ポジトロニウムとも呼ばれ、最も単純な結合状態です。真空中での陽電子とその崩壊生成物の挙動は、量子電磁力学 (QED) の魅力を実証しています。 QED は、電子や光子などの粒子間の相互作用を研究するための基本理論であり、物理学で最も正確な理論の 1 つでもあります。ポジトロニウムを研究することで、科学者はQEDの正確さを検証し、物質世界の基本法則をさらに探求することができました。

陽電子放出放射性核種は、放射性崩壊によって陽電子を放出できる核種です。製薬分野では、これらの核種は放射性医薬品の開発や臨床診断によく使用されます。以下は、一般的な陽電子放出放射性核種、その製造方法、および製薬分野における応用です。

1. 18F: 18F は自然界で最も一般的な陽電子放出放射性核種であり、その半減期は約 109.7 分です。 18F は主に PET (陽電子放出断層撮影) 画像診断に使用されます。 18F標識放射性医薬品（グルコース代謝の検出に使用される18FFDGなど）を調製することにより、腫瘍診断、心臓病の評価などに使用することができます。

調製方法: 18F は通常、18O の陽子衝撃によって調製され、その後適切な薬物分子に化学的に標識されます。

2. 11C: 11Cの半減期は約20.4分です。さまざまな生物学的分子にラベルを付けるために使用されます。たとえば、11C 標識酢酸は腫瘍の代謝を研究するために使用できます。 11C は PET イメージングでもよく使用されます。

製造方法: 11C は 14N の陽子衝撃によって製造され、その後化学合成によって薬物分子に組み込まれます。

3. 13N: 13Nの半減期は約9.97分です。主に、腎機能や薬物分布の研究のために、13N標識アンモニアなどのアミン化合物を標識するために使用されます。

製造方法: 13N は 12C の陽子衝撃によって製造され、薬物分子に化学的に標識されます。

4. 15O: 15O の半減期は約 2.05 分です。 15O標識水などの水分子に標識を付けて、脳血流や代謝を研究するために使用できます。

製造方法: 16O の陽子衝撃によって 15O を製造し、薬物分子に化学的に標識することができます。

これらの陽電子放出放射性核種は、医薬品分野において、以下を含む幅広い用途に使用されています。

腫瘍診断: PET イメージング技術では、特定の放射性薬剤 (18FFDG など) を使用して腫瘍の代謝活動を検出します。

心臓病の評価: 放射性薬剤 (13N 標識アンモニアなど) を使用して、心臓の血流と代謝状態を評価します。

神経変性疾患の研究: PET イメージング技術は、脳内の特定の放射性薬剤 (11C 標識化合物など) の分布と代謝を研究するために使用されます。

要約すると、製薬分野における陽電子放出放射性核種の応用は、疾患の診断、治療のモニタリング、基礎研究など多岐にわたります。放射性医薬品の研究開発が継続的に進歩するにつれて、これらの核種の応用範囲はさらに拡大することが期待されます。

生物医学分野ではポジトロニウムが広く使用されています。ポジトロニウムの崩壊過程は生体内の分子構造や代謝過程に非常に敏感であるため、生物を研究するための強力なツールとなります。陽電子放出断層撮影 (PET) は、陽電子放出断層撮影 (PET) で使用される技術です。 PET 技術は高度な医療画像技術です。ポジトロニウムの崩壊過程を観察することで、医師は患者の体内の臓器や組織をはっきりと観察し、病気を診断したり治療効果を評価したりすることができます。

新世代の高感度多光子全身 PET システムにより、陽電子放出の応用が新たなレベルに押し上げられたことは特筆に値します。このシステムは、ポジトロニウムの崩壊過程をより正確に検出できるだけでなく、ポジトロニウムを通じて体内の酸化度合いを明らかにすることができ、人間の健康と病気の研究に新たな視点を提供します。

ポジトロニウムという魔法の粒子は、宇宙の謎を解明し、医学の発展を促進する上で重要な役割を果たすだけでなく、材料科学、エネルギーなどの分野でも幅広い応用の見通しを持っています。近い将来、科学技術の継続的な発展により、ポジトロニウムは私たちの生活と健康にさらなる利益をもたらすと信じています。

参考文献:

アメリカ物理学会現代物理学評論
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.95.021002