生产用于FDA批准癌症治疗的同位素锕 - 227,第一步是在橡树岭国家实验室(ORNL)的高通量同位素反应堆(HFIR)中,用放射性同位素镭 - 226轰击靶材。不过,镭由铀的放射性衰变产生,极难寻找与加工。

这张照片拍摄于高温室中,展示了Ra-226在惠顿V型小瓶中的干燥过程,为发货给客户做准备。图片来源:橡树岭国家实验室,美国能源部
镭发现已超一个世纪,当时人们急于寻找其新用途,宣传其健康益处,甚至将其添加到牙膏、护发霜和食品中,还广泛用于直接治疗肿瘤,直到20世纪60年代末,制成各种密封容器植入癌组织阻止生长。但当这些产品的不良健康影响被发现时,已积累了数十年医疗废物需处理。
如今,美国能源部正重新启用相关设施生产救命放射性同位素。其同位素研发与生产办公室(DOE IRP)从世界各地医院、医疗机构和研究机构获取遗留医疗设备,使其免于被送往放射性废物填埋场,用作镭 - 226来源。
ORNL接收焊接的、装有镭填充针头和导管的罐子,这些曾被植入肿瘤内部或周围,还有其他被更现代技术取代的含镭医疗设备。技术人员从中提取镭制造放射性粒子,经辐照后得到锕 - 227、钍 - 228和钍 - 229等需求量大的放射性同位素。
但提取镭困难重重。医疗器械除含镭和钡外,还有许多其他金属污染物,且因放射性,必须在高温控制室等受控环境操作,批次产品还可能有碎玻璃和锋利金属碎片。ORNL技术人员先用机械切割机打开装置暴露镭,再将其浸入硝酸溶液振动并清洗十次以上,未被打开的装置取出再次切割,最后用研磨机将碎片进一步细小。接着通过一系列复杂化学分离步骤,用不同化学物质去除其他污染物,其中铅 - 210会被保存以备将来使用。
从过时设备到纯镭的转化过程漫长艰辛,但每一步精细加工都为后续发展奠定基础。目前对这些同位素需求激增,远超供应,导致癌症患者等待治疗。高纯度镭 - 226是关键原料,在ORNL的HFIR中辐照后,可生成锕 - 227,它是经FDA批准用于靶向α疗法的镭 - 223和钍 - 227的母体,还为镭/铅发生器提供钍 - 228,同时提供回旋加速器生产锕 - 225所需的高纯度靶材,锕 - 225是对抗转移性癌症最有前景的药物之一。
通过从数十年前垃圾填埋场的针头、导管和金属板中提取镭,美国能源部填补了一个多世纪前的重大供应缺口,将昔日医疗废物转化为对抗癌症的精准武器,拯救生命。UT - Battelle代表美国能源部科学办公室管理ORNL,美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大资助机构。