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氟-18

氟-18（18F）是氟的放射性同位素，在自然界中相當罕見。它的原子質量為 18.0009380(6) u ，半衰期為 109.771(20) 分鐘。它有97%的概率會以正電子發射進行衰變，也有3%的概率以電子捕獲來完成。兩種衰變方式都會產生氧-18。

氟-18，18F
氟-18 衰變0至24小時後的含量
基本
符號18F
名稱氟-18、F-18、氟-18
原子序9
中子數9
CAS號13981-56-1  checkY
核素數據
豐度放射性同位素
半衰期109.771(20) min
衰變產物18O
原子量18.0009380(6) u
自旋1+
過剩能量873.431± 0.593 keV
結合能137369.199± 0.593 keV
衰變模式
衰變類型衰變能量（MeV）
正電子發射 (97%)0.6335
電子捕獲 (3%)1.6555
氟的同位素
完整核素表

氟-18是正電子的良好來源，因此是正子斷層造影中最常用的同位素[1]。

製備

氟-18常見的形式有氟氣及水溶液兩種，它們的製備工序及化學性質都不相同，兩者間的化學性質差異可能會影響到後續的放射性藥品合成[1]。氟氣非常活躍，與許多基底物一接觸就會爆炸。故合成時，必須在低溫條件下，再以稀有氣體稀釋再開始反應。醫學上通常在氖氣中將其稀釋至0.1% 濃度。儘管如此，反應仍會在一瞬間完成，並造出大量副產物，基底物亦會被氧化破壞。目前只有少數放射性藥品仍會選用氟氣合成，如18F-FDOPA[1]。

水溶液合成被發明後，已在大部分情景取代了氟氣合成。這條路線以親核反應為基礎，較為溫和，故可以與複雜精巧的藥品合成而不會將其破壞。目前最重要的正電子藥品氟代脫氧葡萄糖（FDG）正是以此方法合成，需時30分鐘，產率有50%[1]。

水溶液製備

現今在核醫學中用到的氟-18都是人工製造的水溶液。方法是利用迴旋加速器或直線加速器，將高能量（約18MeV）質子轟擊純水或濃縮的重氧水（又稱18O水），可製出含有氟-18陰離子的水溶液。[2]溶液立即與其他藥品（如甘露糖）進行化學反應，合成出所需的放射性藥物。放射性藥物不能通過將藥品與[18O]結合來製造，因為轟擊[18O]時所用到的高能量質子束會同時破壞掉藥品的化學結構。因此，製造含有氟-18的放射性藥物時，只能先生產氟-18，再合成含氟藥物。

氣體製備

製備氟氣的方法則有兩種。第一，用高能量（40 MeV以上）的氘核轟擊含有0.1-0.2%氟氣雜質的高壓（約25巴）氖氣，可以製備出含氟-18的氟氣。這是第一種被發明的氟-18製備方法，於1980年代面世[3]，於1990年已十分常用。該方法產率約有一至兩成。由於氖有多種同位素，轟擊產物有十多種，處理不便。[4]

另一種合成方法是以含有氧-18的氧氣為目標，在氪氣中用11 MeV質子轟擊，也可以得到含氟-18的氟氣。本方法適合只能操作質子的舊式迴旋加速器。本方法可細分為兩部分：首先，以鎳為基底，用質子轟擊加壓的98% 氧-18氣體，可產生黏著在鎳上的氟-18，可在低溫條件下收集。第二步則將1%的氟氣及99%的氪氣混合物短暫轟向鎳，通過同位素交換將氟-18置換出來。本方法的產率約有50%。如改用氟氣及氖氣的混合物，則產率有25%。但因氟氣過於活躍，經常與基底物發生反應，故需用同位素交換將氟-18置換出來，降低了反應產率。此外，若氧氣標靶有一星期以前未經使用，產率將大幅下跌。[5][6]

化學性質

由於氟-18 的電負性及空間位阻與羥基相似，它可以替代母體分子中的羥基，合成為放射性追蹤劑。例子包括氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）。它可以替代羥基的原因是它們的物理性質類似。然而，由於氟-18的極性與羥基相反，這可能會影響到部分化學反應的進行[7]。

應用

氟-18是正電子發射計算機斷層掃描（PET）自發展早期（1960年代）就開始使用的核素之一。[8]其主要優勢是半衰期適中（約2小時），對人體長遠影響較少，但仍有足夠時間進行後續的藥物合成步驟及運輸到其他醫院；以及所發射的正電子動能較低，故在體內的移動路徑較短，造成的影像定位失真較輕微。此外，在化學層面上，碳-氟鍵相當穩定，氟-18很少從放射性藥物中分解，故不會污染其他正常的器官。與其他鹵素如碘相比，氟擁有較小的離子半徑，讓它可以模擬成人體已有的分子，參與生物反應。至今，氟-18依然是大多數正電子掃描所使用的核素[1]。

放射性示蹤劑的機理可以分為以下數種：模擬成骨頭所需的礦物質、模擬成熱量的提供物、模擬成磷脂、蛋白質、DNA合成所需的原材料、參與配體反應、或是針對某種疾病而特製的分子影像試劑。氟-18於上述各類的示蹤劑中均有應用。

氟化鈉於1972年獲美國食品藥品監督管理局批准用於骨骼成像，是第一批獲准使用的放射性示蹤劑。骨頭的主要成分羥磷灰石本身就含有少量氟離子，故氟-18可藉此途徑進入骨頭。經靜脈注射後，氟化鈉迅速從血液中進入骨頭，短時間內即可產生骨骼背景對比值很高的影像[9]。氟化鈉造影可以判斷成骨性及蝕骨性的腫瘤遠端轉移[1]，效果比傳統的Tc99m-MDP（英語：Technetium (99mTc) medronic acid）要準確[10]。

氟代脫氧葡萄糖 (FDG)則模擬成葡萄糖，引誘細胞將其吸收。FDG的結構與葡萄糖極為相似，但其中 18F 取代了一個氫氧基。葡萄糖載體蛋白（英語：Glucose transporter）將FDG運輸進入細胞後，由於FDG並非葡萄糖，無法被分解，故會在細胞內積存。利用此項特性，可以偵測出體內大量消耗葡萄糖的身體部分[11]。FDG被廣泛用於偵測心臟肌肉活性、發炎部位、腫瘤等[1]。由於FDG的吸收量與腫瘤的增生速度有密切關係，它亦被用於腫瘤分級[12]。

在磷脂合成時需要大量膽鹼，故將氟-18與膽鹼合成，則可讓氟-18參與磷脂合成。採用此方法的示蹤劑包括18F-FMC[13]、18F-FECh[14]等。癌細胞的增生需要大量磷脂來製造細胞膜，所以本類藥物能偵測出癌細胞活躍的部位。目前18F-FMC主要用於前列腺癌的監察[1]。

蛋白質合成則以氨基酸為材料，故18F-FET、18F-DOPA等示蹤劑則是將氟-18標記到氨基酸上，讓示蹤劑參與蛋白質合成[15]。本方法常用於腦腫瘤、神經內分泌腫瘤的造影，以至偵測帕金森氏症相關的神經元退化[1]。

同樣地，在DNA合成時，細胞外的核苷會經由補救途徑進入細胞參與合成，故將氟-18標記到胸苷上，示蹤劑就可進入細胞參與DNA合成。採用此方法的示蹤劑包括18F-FLT[16]。由於癌細胞增生時會合成大量新的DNA，DNA合成速度，以至18F-FLT的細胞內濃度都可以用作反映癌細胞的增生速度。目前18F-FLT主要用於監察治療癌症的成效[1]。

有部分示蹤劑則利用荷爾蒙與受體結合的特性，將氟-18標記到荷爾蒙上。採用此方法的氟-18示蹤劑包括：仿造雌激素的18F-FES、仿造雄激素的18F-FDHT、含氟-18標記的攝護腺特異性膜抗原（18F-DCFBC）等等[17] [1]。

在分子影像試劑方面，示蹤劑則針對某種疾病的特性，與其某部分的產物結合，從而偵測出該種疾病。例如Vizamyl（英語：Flutemetamol (18F)）能與阿茲海默症產生的類澱粉蛋白結合，有助診斷輕微的阿茲海默症[18]。氟咪唑則只會停留在缺乏氧氣的細胞內，正常細胞則會將它重新氧化並排出細胞外。由於癌細胞經常缺氧，這項特性可用於偵測缺氧的癌細胞[19]。其他正在研究的分子影像試劑包括仿造胱天蛋白酶的18F-CP18、仿造整合素αVβ3的氟-18標記多肽（英語：18F-fluciclatide）等等[1]。

此外，亦有研究嘗試將氟-18標記到抗體上，與癌症抗原（英語：Tumor antigen）結合來偵測癌細胞 [20]。

參考資料

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相鄰較輕同位素:
氟-17 		氟-18是
氟的同位素 		相鄰較重同位素:
氟-19
母同位素：
氖-18 		氟-18的
衰變鏈 		衰變產物為
氧-18
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