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利用铀同位素的力量来治疗疾病

2021-07-22 11:16     来源:美国能源部     放射性同位素放射性核素

阿尔法粒子轰击癌症组织:一个发生器持有铀-230,产生钍-226;进一步衰变为短寿命的子体,发射出四个更多的阿尔法粒子,导致非常高的综合辐射剂量传递给癌细胞。

科学

科学家们已经开发出一种新的系统,用于生产放射性同位素或 "放射性同位素",以治疗癌症。该系统使用一个简单的放射性核素发生器来重复分离钍-226和其寿命更长的母体同位素铀-230。这两种同位素都会发射放射性α粒子。这使它们成为用于靶向阿尔法治疗剂的候选者。这些是传递目标粒子以治疗疾病的物质。铀-230/钍-226这对同位素具有独特的优势,在衰变时发射多个α粒子。这意味着它们可以向癌细胞提供更具破坏性的能量。

影响

放射性同位素正日益成为治疗医学的关键工具。如果研究人员能够获得更多的放射性同位素,他们就能提高开发治疗各种癌症的可能性。迄今为止,治疗方法主要依靠β发射同位素来摧毁恶性细胞。由阿尔法发射同位素发出的阿尔法粒子对细胞的破坏力要远远大于β粒子。此外,阿尔法粒子在体内的射程很短,因此它们对周围健康组织的损害要小得多。这也意味着阿尔法发射器可以有效地治疗已经扩散或转移的癌症。近年来,研究人员已经开发了几种用于 "靶向阿尔法治疗 "的阿尔法发射器。这些包括镭-223/224,锕-225和铋-213。铀-230/钍-226这一对具有独特的优势,在其衰变链中发射四个α粒子。这意味着它可以向病变细胞提供更多的破坏性能量。此外,铀-230的生产不需要高能加速器,这意味着它最终可以在多种地点生产,以增加可用性。钍-226发生器很容易设置,商业供应商也很容易在研究和医疗设施中进行部署。

摘要

自从玛丽和皮埃尔-居里发现镭,以及随后观察到它可以缩小肿瘤以来,研究人员一直在寻求更多的放射性同位素用于诊断和治疗。各个同位素不同的化学和衰变特性使每个同位素都独特地适合于不同的用途。能源部(DOE)科学办公室的同位素计划继续支持各种放射性同位素的生产研究,以增加未来基于放射性同位素的治疗方法的选择数量。铀的同位素铀-230的情况就是如此。研究人员开发了一种方法,通过 "靶向阿尔法疗法 "使铀-230可用于治疗疾病,这是一种利用阿尔法发射同位素来治疗疾病的方法。这些同位素被拴在生物兼容的化合物上,制成放射性药物或 "放射性药物",可以安全地注入人体并直接输送到肿瘤中。在能源部同位素计划下生产的α发射同位素的其他例子,显示出有希望用于定向α治疗,包括锕-225和铋-213。

铀-230的生产始于将自然界中大量存在的钍金属作为钍-232置于高能质子束中。在这个过程中,一些天然钍被转化为同位素原镤-230。原镤-230衰变为铀-230,后者进一步衰变形成钍元素的同位素,钍-226。这两种同位素,铀-230和钍-226,都有可能被用于放射性药物。从寿命较长的母体铀-230的衰变中提供短寿命的钍-226子体的装置被称为 "发生器"。一个发生器使用简单的、不同的化学步骤将母体和子体干净地分开,这为放射性药物开发的下一步提供了持续的供应。美国能源部同位素计划的研究人员现在正致力于扩大铀-230的生产规模,以使这两种同位素都能广泛使用,作为潜在的治疗剂进行更广泛的评估。

联系

Michael E. Fassbender

洛斯阿拉莫斯国家实验室

mifa@lanl.gov

Eva R. Birnbaum

洛斯阿拉莫斯国家实验室

eva@lanl.gov

资金

这项研究得到了美国能源部同位素计划的支持,该计划由科学办公室管理。

出版物

马斯特伦,T.等。,用于靶向 α 治疗应用的反向 230U/226Th 放射性核素发生器。 Nucl Med Biol, 90-91, 69 (2020)。[DOI:/10.1016/j.nucmedbio.2020.09.006]

朋友,MT等。,在 LANL 同位素生产设施中通过 232Th 质子辐照生产 230Pa:用于靶向 α 治疗的 230U 前体。Appl Radiat Isot 156, 108973 (2020)。[DOI: 10.1016/j.apradiso.2019.108973]

Mastren, T.等人, 使用硫基萃取色谱树脂分离 镥。肛门。化学 90 (11), 7012 (2018)。[DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01380]

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