密度法精准测定富集18O 水含量：助力18F 标记放射性药物生产

为解决18O 富集水18O 含量测定难题，研究人员开展用振动管密度计测混合水密度的研究。结果显示密度与18O 含量线性相关，该方法简单精确低成本，可用于确定18O 富集度。

　　在现代医学中，放射性药物对于疾病诊断和治疗意义重大。其中，¹⁸F 标记的放射性药物，如氟代脱氧葡萄糖（FDG），在正电子发射断层扫描（PET）中发挥着关键作用，可帮助医生精准观察人体代谢过程，辅助诊断肿瘤、癌症分期、转移以及痴呆等多种疾病 。而¹⁸O 富集水（H₂¹⁸O Water）作为合成这类放射性药物的关键靶材料，其¹⁸O 的含量测定至关重要。

目前，针对与天然同位素组成相近（¹⁸O 含量约 0.20%）的水样，常用的测定方法有同位素放射质谱（IRMS），像离线双入口 IRMS、连续流 IRMS 以及热转换 / 元素分析仪 IRMS 等 。近年来，激光光谱法也逐渐兴起，如集成腔输出光谱、腔衰荡光谱和可调谐激光光谱等同位素比率激光光谱（IRLS）技术。然而，这些方法都存在一定的局限性。IRMS 操作复杂，对样品前处理要求高；IRLS 虽然分析速度快、消耗品少，但设备昂贵，且二者均无法有效分析高¹⁸O 富集的水样。还有基于⁹⁹Tc NMR 化学位移受氧同位素影响的测定方法，不仅未明确其准确性，设备和消耗品成本也很高。另外，Fawdry 提出的简单重量法虽可估算从 FDG 合成中回收的¹⁸O 富集水含量，但重复性仅为 ±0.3%。

为了解决这些问题，研究人员开展了相关研究。遗憾的是，文中未明确研究机构信息。研究人员使用振动管密度计，在 293.15 - 313.15 K 的温度范围内，对普通水和¹⁸O 富集水的混合样品密度进行了全组成范围的测量。

研究中用到的主要关键技术方法有：首先是样品准备，使用了中国 WO Isotope Co. Ltd 提供的¹⁸O 富集水（含 98.1% ¹⁸O、0.63% ¹⁷O、1.27% ¹⁶O ）和日本 Taiyo Nippon Sanso 提供的¹⁸O 富集水（含 99.2% ¹⁸O、0.1% ¹⁷O、0.7% ¹⁶O ），以及 Milli-q 纯化的普通水（电阻率 > 18,2 MΩ?cm^-1）用于混合样品制备；其次，采用振动管密度计测量不同温度下混合水样的密度。

研究结果：

• 密度测量结果：研究人员测量了 293.15 K、298.15 K、303.15 K 和 313.15 K 下，不同¹⁸O 摩尔分数（x）混合水样的密度，并将数据整理在表格中。
• 密度与组成关系：绘制普通水和 H₂¹⁸O 混合水样的密度图发现，在所有研究温度和组成范围内，密度与 H₂¹⁸O 摩尔分数呈线性关系，且两个研究样品的数据吻合度很高。通过对密度数据进行线性拟合，得到了相应的线性拟合方程系数，进一步证明了这种线性关系。

研究结论和讨论：研究人员测定了普通水与¹⁸O 富集水在 0 < x₁₈ < 0.992 浓度范围、20°C - 40°C 温度区间内混合样品的密度。基于密度与混合物组成的线性拟合关系，能够精确测定 H₂¹⁸O 在与普通水混合物中的摩尔分数。实验测定的组成值与根据混合物密度预测的值之间一致性极佳，¹⁸O 的标准偏差约为 0.15% 。这表明，使用精度为 ± 0.00002 g?cm^-3的密度测量法，为测定用于生成放射性药物的回收重氧水的¹⁸O 富集度，提供了一种简单、精确且低成本的方法。这一成果对于¹⁸F 标记放射性药物的生产具有重要意义，能够更高效、准确地把控生产过程中关键原料的质量，进而提升 PET 扫描在疾病诊断中的准确性和可靠性，推动生命科学和健康医学领域的发展。该研究成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，为相关领域的研究和实践提供了有价值的参考。