<p><b>氟-18</b>（<sup>18</sup>F）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。
</p><p>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。
</p>


<h2><span id=".E5.88.B6.E5.A4.87"></span><span id="制备">製備</span></h2>
<p>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。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。
</p><p>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%。
</p>
<h3><span id=".E6.B0.B4.E6.BA.B6.E6.B6.B2.E8.A3.BD.E5.82.99"></span><span id="水溶液製備">水溶液製備</span></h3>
<p>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<sup>18</sup>O水），可製出含有氟-18陰離子的水溶液。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[<sup>18</sup>O]結合來製造，因為轟擊[<sup>18</sup>O]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。
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<h3><span id=".E6.B0.A3.E9.AB.94.E8.A3.BD.E5.82.99"></span><span id="氣體製備">氣體製備</span></h3>
<p>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，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。</p><p>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。</p>
<h2><span id=".E5.8C.96.E5.AD.A6.E6.80.A7.E8.B4.A8"></span><span id="化学性质">化學性質</span></h2>
<p>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（<sup>18</sup>F-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。
</p>
<h2><span id=".E5.BA.94.E7.94.A8"></span><span id="应用">應用</span></h2>
<p>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。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。
</p><p>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。
</p><p>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。氟化鈉造影可以判斷成骨性及蝕骨性的腫瘤遠端轉移，效果比傳統的<span data-orig-title="Tc99m-MDP" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="Technetium (99mTc) medronic acid"><span>Tc99m-MDP</span></span>要準確。
</p><p>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 <sup>18</sup>F 取代了一個氫氧基。<span data-orig-title="葡萄糖載體蛋白" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="Glucose transporter"><span>葡萄糖載體蛋白</span></span>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。FDG被廣泛用於偵測心臟肌肉活性、發炎部位、腫瘤等。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。
</p><p>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、18F-FECh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。
</p><p>蛋白質合成則以胺基酸為材料，故18F-FET、18F-DOPA等示蹤劑則是將氟-18標記到胺基酸上，讓示蹤劑參與蛋白質合成。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。
</p><p>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。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。
</p><p>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。
</p><p>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<span data-orig-title="Vizamyl" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="Flutemetamol (18F)"><span>Vizamyl</span></span>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。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。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α<sub>V</sub>β<sub>3</sub>的<span data-orig-title="氟-18标记多肽" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="18F-fluciclatide"><span>氟-18標記多肽</span></span>等等。
</p><p>此外，亦有研究嘗試將氟-18標記到抗體上，與<span data-orig-title="癌症抗原" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="Tumor antigen"><span>癌症抗原</span></span>結合來偵測癌細胞 。
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<h2><span id=".E5.8F.82.E8.80.83.E8.B5.84.E6.96.99"></span><span id="参考资料">參考資料</span></h2>

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**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 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。

## 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。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。

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%。

### 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。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，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。

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。

## 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。

## 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。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。

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。氟化鈉造影可以判斷成骨性及蝕骨性的腫瘤遠端轉移，效果比傳統的 Tc99m-MDP 要準確。

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。FDG 被廣泛用於偵測心臟肌肉活性、發炎部位、腫瘤等。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。

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、18F-FECh 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。

蛋白質合成則以胺基酸為材料，故 18F-FET、18F-DOPA 等示蹤劑則是將氟 - 18 標記到胺基酸上，讓示蹤劑參與蛋白質合成。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。

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。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。

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。

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 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。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。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 標記多肽等等。

此外，亦有研究嘗試將氟 - 18 標記到抗體上，與癌症抗原結合來偵測癌細胞 。

## 參考資料
13981-56-1