Radionuclidi dello iodio e loro radiofarmaci: aspetti fondamentali, normativi, metodologici e applicazioni biomediche

Radionuclidi dello iodio e loro radiofarmaci: aspetti fondamentali, 
normativi, metodologici e applicazioni biomediche. 
 
 
 
 
1. Cenni storici e caratteristiche generali dello iodio. 
 
 
Lo iodio è stato scoperto nel 1811 da Bernard Courtois, è un elemento molto diffuso 
in natura ma presente in minime percentuali. Quasi tutti gli esseri viventi contengono 
tracce di iodio. 
Lo iodio sotto forma di ioduro è presente in minima quantità nell’acqua del mare; è 
più abbondante in alcuni depositi salini, come il nitro del Cile, in cui si ritrova come 
iodato di sodio.  
Lo iodio molecolare (I2) ha color grigio nerastro, di aspetto metallico, si presenta in 
scaglie traslucide, con odore pungente. 
Lo iodio sublima a temperatura e pressione atmosferica, è poco solubile in acqua, 
mentre è solubilissimo nelle soluzioni di acido iodidrico e di ioduro di potassio. 
E’ solubilissimo in alcool ed in etere (soluzioni brune), nel solfuro di carbonio e nel 
cloroformio (soluzioni violette). 
Lo iodio appartiene al 7° gruppo della Tavola Periodica detto gruppo degli alogeni. 
Questi elementi sono detti così per la loro proprietà di formare sali. Il termine 
alogeno deriva dal greco àlos = sale e ghénein = generatore. 
Questi elementi presentano nel livello più esterno 7 elettroni, uno in meno per 
completare l’ottetto, che si può avere attraverso due possibilità: acquistando un 
elettrone (e questo spiega il fatto che sono tutti energici ossidanti), oppure mettendo 
in comune l’elettrone singolo 2p per formare un legame covalente. 
Il primo caso si verifica nella combinazione con atomi aventi minore 
elettronegatività; mentre il secondo caso si attua quando si ha la combinazione con 
atomi molto elettronegativi. 
Gli alogeni, essendo molto elettronegativi, hanno proprietà non metalliche che 
diminuiscono man mano che aumenta il loro numero atomico.  
Dal punto di vista chimico lo iodio somiglia agli altri alogeni, pur essendo il meno 
elettronegativo della famiglia. 
Ha infatti minore affinità per l’idrogeno ed è più facilmente ossidabile. Si combina 
con l’idrogeno soltanto a caldo e non reagisce con l’acqua né a freddo né a caldo. 
In soluzione acquosa agisce sugli ossidanti e sui riducenti, ad es. ossida il tiosolfato 
di sodio Na2 S2 O3  a tetrationato Na2 S4 O6 e questa reazione viene sfruttata per il suo 
dosaggio. 
Lo iodio ossida anche la soluzione di idrogeno solforato, riducendosi ad acido 
iodidrico. 
 
1
Con gli idrocarburi e con i composti organici non dà direttamente iododerivati. 
A caldo lo iodio attacca i metalli, a freddo solo se in presenza di acqua.  
Ha scarsa azione sui non metalli.  
La maggior fonte industriale è lo iodato di sodio del nitro del Cile che si accumula 
nelle acque madri: queste vengono trattate con idrogeno solfito di sodio che libera lo 
iodio. Lo iodio si purifica per sublimazione. 
In Italia si lavorano le acque madri dei sali di Salsomaggiore. 
Lo iodio è impiegato in soluzione alcolica (tintura di iodio) come antisettico. 
Serve inoltre per la preparazione degli ioduri, in particolare dello ioduro di potassio, 
impiegato in farmacia per preparare ad es. la soluzione di Lugol, utilizzata in 
ginecologia nella colposcopia, e dello ioduro di argento, impiegato un tempo in 
fotografia. 
Tra gli elementi presenti nel corpo umano, lo iodio è quello meno abbondante. 
Circa 30 mg di nuclide stabile (127- I) è presente nella ghiandola tiroide di un 
soggetto adulto.    
La carenza di iodio nell’uomo causa il gozzo tiroideo, che si manifesta con aumento 
di volume e peso della tiroide, nonché disturbi metabolici ad esso associati. 
I composti dello iodio trovano specifiche applicazioni farmaceutiche come reagenti di 
contrasto nell’imaging in medicina nucleare e radiofarmaci. 
Sono noti più di trenta radioisotopi dello iodio, la loro emivita varia da decimi di 
secondo (142- I) a più di dieci milioni di anni (129- I).  
Di questi radioisotopi soltanto cinque hanno applicazioni cliniche. 
 
 
 
 
          52 Tellurio  ─  53 Iodio   ─  54 Xeno 
Serie: alogeni  Gruppo: 17 (VII A), periodo: 5, blocco:p  
configurazione elettronica [kr]4 d(10) 5 s (2) 5 p (5) 
2
Aspetto 
gas: violetto; solido:nero-violaceo, lucente 
 
Elettroni per livello energetico: 
2, 8, 18, 18, 7 
Stati di ossidazione: ± 1, 5, 7 
Struttura cristallina: ortorombica a basi centrate (*) 
Punto di fusione: 113,70 °C 
Punto di ebollizione: 184,25 °C 
iso NA TD DM DE DP 
123
I sintetico 13 ore ε 0,16 
123
Te 
127
I 100% I è stabile con 74 neutroni 
129
I sintetico 1,57 · 10
7
  
anni 
β
-
 0,194 
129
Xe 
131
I sintetico 8,02070 
giorni 
β
-
 0,971 
131
Xe 
 
iso: isotopo -  NA: abbondanza in natura - TD: tempo di 
dimezzamento – DM: modalità di decadimento – DE: energia di 
decadimento in MeV – DP: prodotto del decadimento  
 
 
Struttura cristallina ortorombica a basi centrate (*)  
  
  
 
 
 
3
2. Applicazioni in medicina nucleare. 
 
Gli studi su radiotraccianti per la tiroide sono i primi ad essere stati effettuati e hanno 
dato impulso allo sviluppo successivo della ricerca di nuovi nuclidi utili sia in 
diagnostica che in terapia. 
Lo iodio radiomarcato è stato prodotto dal ciclotrone verso la fine degli anni 1930 in 
piccola quantità. Successivamente con la costruzione dei reattori nucleari si sono 
ottenute maggiori quantità di radioiodio da utilizzare per scopi clinici. 
Nel 1946 si hanno le prime applicazioni dello iodio-131 nel trattamento dei carcinomi 
tiroidei. 
Nel 1964 negli Stati Uniti la Commissione per l’energia atomica concede più di mille 
autorizzazioni per l’impiego nella pratica clinica dello iodio radiomarcato. 
Nel 1971 l’American Chemical Association ha riconosciuto la medicina nucleare 
come disciplina specifica. 
Nel 1996 metà degli ospedali negli Stati Uniti sono dotati di un servizio di medicina 
nucleare.  
Attualmente in Italia molti ospedali sono dotati di un reparto di medicina nucleare. 
 
 
3. Radioisotopi specifici dello iodio. 
 
 
Lo iodio-127 è l’unico isotopo stabile dello iodio,  infatti questo nuclide ha 53 protoni 
e 74 neutroni (in totale 127 nucleoni) nel nucleo e 53 elettroni orbitanti; sono noti 
oltre trenta radioisotopi dello iodio, ma solo una decina sono stati valutati per 
applicazioni biomediche. 
Gli isotopi dello iodio aventi numero di massa maggiore di 127 vanno incontro a 
decadimento β-  con eccezione dello iodio-128.  
Le particelle β vengono emesse con spettro continuo di energia cinetica fino ad un 
valore massimo caratteristico del radionuclide. 
Il valore massimo di energia β emessa è importante perché definisce il range di 
penetrazione di una radiazione nei tessuti molli. 
Radioisotopi dello iodio con numero di massa inferiore a 127 decadono con coppia 
protone-elettrone + antineutrino elettronico (β -).   
 
 
IODIO -131 
 
Lo iodio-131 è il radioisotopo dello iodio che trova maggior impiego nelle indagini 
cliniche. I suoi sali sono stati utilizzati in prevalenza per circa vent’anni in studi di 
captazione tiroidea e conseguente imaging della ghiandola tiroidea. 
Lo iodio – 131 è un prodotto della fissione di uranio e plutonio; si ottiene da reattore 
nucleare, per irradiazione neutronica di un bersaglio di tellurio naturale. 
 
4
Il tellurio- 130 (34% del Te naturale) assorbe un neutrone e diventa 131 Te, questo 
nuclide ha un T ½ di 25 min e si trasforma con decadimento β – in 131 I. 
Attraverso la seguente reazione: 
 
                                 130                                                   131                                                          131                   
                         Te          ====>           Te          ====>                I      
                               52                                               52                          β-                         53    
             
Un composto del tellurio può essere irradiato mentre è legato ad un ossido o ad una 
colonna a scambio ionico, così si ottiene 131 I che viene eluito con una soluzione 
alcalina.  
In genere si preferisce utilizzare polvere di tellurio naturale che viene irradiata, e lo 
131 I viene poi separato con distillazione a secco dello iodio, che ha una pressione di 
vapore più alta. L’elemento viene poi solubilizzato per mezzo di una soluzione 
alcalina con il metodo standard, per produrre 131 I come ioduro e ipoiodato (che viene 
ridotto a iodato).   
Lo iodio -131 è un emettitore di radiazioni β - ad alta energia e di radiazioni γ con 
energia di 364 KeV.  
L’uso clinico attualmente è ridotto per l’elevata dose di radiazione alla tiroide  e non 
ottimali acquisizioni di imaging. 
Lo iodio-131 (sodio ioduro) deve possedere una purezza radionuclidica non inferiore 
al 95%. 
Viene normalmente commercializzato, come NaI, in capsule o in soluzione acquosa 
per somministrazione orale. Le capsule vengono prodotte per evaporazione di una 
soluzione “non carrier added” di ioduro sulla superficie interna di una capsula di 
gelatina. 
L’attività rimane strettamente incorporata, pertanto ne è possibile l’impiego sia a 
scopo diagnostico che per terapia.  
Le soluzioni di sodio ioduro marcato con I-131 devono essere limpide ed incolori e 
preparate in soluzione fisiologica. L’aria e i radicali liberi ossidano lo ioduro (I
-
) a 
iodio (I
2
), specie chimica potenzialmente pericolosa. Si può prevenire la ossidazione 
dell’aria aggiungendo Sodio Ascorbato o Tiosolfato in soluzione leggermente 
alcalina (pH compreso fra 7.5 e 9.0). Le radiazioni b - possono rendere sia la 
soluzione che il contenitore di vetro leggermente scuro: la scadenza di una 
preparazione è di 4 settimane dalla data di taratura. 
Questo radiofarmaco viene impiegato principalmente per la misurazione della 
captazione tiroidea e per l’imaging tiroideo dopo somministrazione orale. La scelta 
fra soluzione acquosa o capsula è una decisione che deve essere presa dal medico.  
Lo Iodio 131 è stato per circa 30 anni (fino alla fine degli anni 60) il solo 
radionuclide impiegato per lo studio della tiroide ed è poi stato gradualmente 
abbandonato. 
 
5