stringtranslate.com

Актиний-225

Актиний-225 ( 225 Ac , Ac-225 ) является изотопом актиния . Он подвергается альфа-распаду до франция-221 с периодом полураспада 10 дней и является промежуточным продуктом распада в ряду нептуния ( цепочка распада начинается с 237 Np ). За исключением ничтожных количеств , возникающих в результате этой цепочки распада в природе, 225 Ac является полностью синтетическим .

Свойства распада актиния-225 благоприятны для использования в таргетной альфа-терапии (ТАТ); клинические испытания продемонстрировали применимость радиофармацевтических препаратов, содержащих 225Ac , для лечения различных типов рака . Однако дефицит этого изотопа, обусловленный его необходимым синтезом в циклотронах, ограничивает его потенциальное применение.

Распад и возникновение

Актиний-225 является частью цепочки 4n+1 (ряд нептуния).

Актиний-225 имеет период полураспада 10 дней и распадается путем альфа- излучения. Он является частью ряда нептуния , поскольку возникает как продукт распада нептуния -237 и его дочерних элементов , таких как уран-233 и торий-229 . Это последний нуклид в цепочке с периодом полураспада более суток до предпоследнего продукта, висмута-209 (период полураспада2,01 × 10 19 лет). [1] Конечным продуктом распада 225 Ac является стабильный 205 Tl .

Как член ряда нептуния, он не встречается в природе , за исключением следовых количеств 237 Np и его дочерних элементов, образованных реакциями захвата нейтронов на первичных 232 Th и 238 U. [2] Он встречается гораздо реже, чем 227 Ac и 228 Ac, которые соответственно встречаются в цепочках распада урана -235 и тория-232 . Его распространенность оценивается как менее1,1 × 10−19 относительно 232Th и около9,9 × 10−16 относительно 230Th в вековом равновесии . [2 ]

Открытие

Актиний-225 был открыт в 1947 году как часть доселе неизвестного ряда нептуния, который был заполнен синтезом 233 U. [3] Группа физиков из Аргоннской национальной лаборатории под руководством Ф. Хагемана первоначально сообщила об открытии 225 Ac и определила его 10-дневный период полураспада. [4] Независимо от этого канадская группа под руководством А. К. Инглиша определила ту же схему распада; обе статьи были опубликованы в одном и том же выпуске Physical Review . [3] [5] [6]

Производство

Поскольку 225 Ac не встречается в природе в заметных количествах, его необходимо синтезировать в специализированных ядерных реакторах. Большая часть 225 Ac получается в результате альфа-распада 229 Th, но этот запас ограничен, поскольку распад 229 Th (период полураспада 7340 лет) происходит относительно медленно из-за его относительно длительного периода полураспада. [7] Также возможно разводить 225 Ac из радия-226 в реакции 226 Ra(p,2n). Потенциал заселения 225 Ac с использованием мишени 226 Ra был впервые продемонстрирован в 2005 году, хотя производство и обращение с 226 Ra затруднены из-за соответствующей стоимости извлечения и опасностей продуктов распада, таких как радон-222 . [7]

В качестве альтернативы, 225 Ac может быть получен в реакциях расщепления на мишени 232 Th, облученной пучками протонов высокой энергии . [8] Современные методы позволяют производить милликюри 225 Ac; однако, затем его необходимо отделить от других продуктов реакции. [9] Это делается путем распада некоторых из короткоживущих нуклидов; затем изотопы актиния химически очищаются в горячих камерах, и 225 Ac концентрируется. Необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать загрязнения более долгоживущим бета- излучающим актинием-227 . [ 8]

В течение десятилетий большая часть 225Ac производилась на одном предприятии — в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси, что еще больше сократило доступность этого изотопа даже при меньших вкладах из других лабораторий. [8] Дополнительный 225Ac теперь производится из 232Th в Национальной лаборатории Лос-Аламоса и Национальной лаборатории Брукхейвена . [10] Предприятие TRIUMF и Канадские ядерные лаборатории сформировали стратегическое партнерство вокруг коммерческого производства актиния-225. [11]

Низкий уровень поставок 225 Ac ограничивает его использование в исследованиях и лечении рака . По оценкам, текущие поставки 225 Ac позволяют проводить только около тысячи сеансов лечения рака в год. [7] [12]

Приложения

Альфа-излучатели, такие как актиний-225, предпочтительны при лечении рака из-за короткого пробега (несколько диаметров клетки ) альфа-частиц в тканях и их высокой энергии, что делает их высокоэффективными в нацеливании и уничтожении раковых клеток — в частности, альфа-частицы более эффективны при разрыве цепей ДНК . 10-дневный период полураспада 225 Ac достаточно длинный, чтобы облегчить лечение, но достаточно короткий, чтобы в организме оставалось немного вещества в течение месяцев после лечения. [10] Это контрастирует с аналогичным образом исследованным 213 Bi, 46-минутный период полураспада которого требует генерации in situ и немедленного использования. Кроме того, 225 Ac имеет среднюю летальную дозу на несколько порядков больше, чем 213 Bi из-за его более длительного периода полураспада и последующего альфа-излучения от продуктов его распада. Каждый распад 225 Ac до 209 Bi дает четыре высокоэнергетические альфа-частицы, что значительно увеличивает его эффективность. [10] [13]

Несмотря на ограниченную доступность, было завершено несколько клинических испытаний, демонстрирующих эффективность 225 Ac в таргетной альфа-терапии. [8] [13] Комплексы, включающие 225 Ac, такие как антитела, меченые 225 Ac, были протестированы на предмет различных типов рака, включая лейкемию , карциному простаты и карциному молочной железы у людей. [13] Например, один экспериментальный препарат на основе 225 Ac показал эффективность против острого миелоидного лейкоза, не причиняя вреда пациенту. Проводятся дальнейшие клинические испытания других препаратов. [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). «Оценка ядерных свойств с помощью NUBASE2016» (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 03001–121. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A. doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  2. ^ ab Peppard, DF; Mason, GW; Gray, PR; Mech, JF (1952). "Встреча ряда (4n + 1) в природе" (PDF) . Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. doi :10.1021/ja01143a074.
  3. ^ ab Thoennessen, M. (2016). Открытие изотопов: Полная компиляция . Springer. стр. 112–113. doi :10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN  2016935977.
  4. ^ Фрай, К.; Тоннессен, М. (2013). «Открытие изотопов актиния, тория, протактиния и урана». Atomic Data and Nuclear Data Tables . 99 (3): 345–364. arXiv : 1203.1194 . Bibcode : 2013ADNDT..99..345F. doi : 10.1016/j.adt.2012.03.002.
  5. ^ Хагеманн, Ф.; Кацин, Л.И.; Студиер, МХ; Гиорсо, А.; Сиборг, GT (1947). «(4 n  + 1) Радиоактивный ряд: продукты распада U 233 ». Физический обзор . 72 (3): 252. Бибкод : 1947PhRv...72..252H. doi : 10.1103/PhysRev.72.252.
  6. ^ English, AC; Cranshaw, TE; Demers, P.; Harvey, JA; Hincks, EP; Jelley, JV; May, AN (1947). "Ряд радиоактивных элементов (4 n  + 1)". Physical Review . 72 (3): 253–254. Bibcode : 1947PhRv...72..253E. doi : 10.1103/PhysRev.72.253.
  7. ^ abc Robertson, AKH; Ramogida, CF; Schaffer, P.; Radchenko, V. (2018). «Разработка радиофармацевтических препаратов 225Ac: перспективы и опыт TRIUMF». Current Radiopharmaceuticals . 11 (3): 156–172. doi :10.2174/1874471011666180416161908. PMC 6249690 . PMID  29658444. 
  8. ^ abcd Министерство энергетики США (2018). «Как ученые открыли новый способ производства актиния-225, редкого медицинского изотопа». Phys.org . Получено 8 ноября 2019 г. .
  9. ^ Griswold, JR; Медведев, DG; Engle, JW; и др. (2016). «Масштабное производство 225Ac на ускорителях: эффективные сечения для протонов с энергией 78–192 МэВ, падающих на мишени 232Th». Applied Radiation and Isotopes . 118 : 366–374. Bibcode : 2016AppRI.118..366G. doi : 10.1016/j.apradiso.2016.09.026 . PMID  27776333.
  10. ^ abcd Тайлер, К. «Ядерная война против рака» (PDF) . 1663. №. Март 2016. Лос-Аламосская национальная лаборатория. С. 27–29.
  11. ^ "TRIUMF и CNL сформируют стратегическое партнерство для обеспечения новаторского лечения рака". TRIUMF. 27 сентября 2018 г.
  12. ^ UBC Science (2019). «Ускорение доступа к неуловимому медицинскому изотопу». Medium . Получено 8 ноября 2019 г. .
  13. ^ abc Шейнберг, DA; Макдевит, MR (2011). «Актиний-225 в целевых терапевтических приложениях с альфа-частицами». Current Radiopharmaceuticals . 4 (4): 306–320. doi :10.2174/1874471011104040306. PMC 5565267. PMID  22202153 .