2019年6月11日
在一个狭窄的玻璃管里有一种物质，它可以伤害也可以治愈，这取决于你如何使用它。它发出微弱的蓝光，这是它的放射性的迹象。虽然它释放的能量和亚原子粒子会损害人类细胞，但它们也可以杀死一些欧洲杯猜球平台最顽固的癌症。这种物质是锕-225。
这张图显示了一个晚期前列腺癌患者的三张不同的图像。第一组在使用锕-225治疗前服用，第二组在三次剂量后服用，第三组在一次额外剂量后服用。在海德堡大学医院进行的治疗非常成功。图片由Clemens Kratochwil提供，海德堡大学医院-J。Nuc。医学，v57, 2016, pp 1941-1944)
幸运的是，科学家们已经找到了利用锕-225能量的方法。他们可以把它附着在只会瞄准癌细胞的分子上。在治疗晚期前列腺癌患者的临床试验中，锕-225在三种治疗方法中消灭了癌症。
“前列腺癌没有残留影响。美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的研究员凯文·约翰说。锕-225及其衍生的治疗方法也已用于早期试验![外部链接]()
治疗白血病，黑色素瘤和神经胶质瘤。
但有些东西阻碍了这种治疗方法的推广。
几十年来，世界上有一个地方生产了大部分的锕-225:美国能源部的橡树岭国家实验室(ORNL)。即使其他两个国际机构提供的数量较少，这三个机构加起来每年也只能产生不足100名患者的锕-225。除了最初步的临床试验，这还不足以进行任何试验。
为了完成生产短缺同位素的任务，美国能源部科学同位素计划办公室正在努力寻找生产锕-225的新方法。欧洲杯线上买球通过美国能源部同位素计划的Tri-Lab研究努力，为放射治疗项目提供加速器产生的225Ac, ORNL、LANL和美国能源部的布鲁克海文国家实验室(BNL)开发了一种非常有前景的生产这种同位素的新工艺。
建立在原子时代的遗产之上
为医学和其他研究生产同位素对能源部来说并不是什么新鲜事。同位素计划起源于1946年，是杜鲁门总统为和平利用原子能所作努力的一部分。从那时起，原子能委员会(能源部的前身)和能源部就开始生产用于研究和工业用途的同位素。同位素生产带来的独特挑战使DOE非常适合这项任务。
同位素是标准原子元素的不同形式。虽然一种元素的所有形式都有相同数量的质子，但同位素的中子数不同。一些同位素是稳定的，但大多数不是。不稳定的同位素不断衰变，释放出亚原子粒子作为放射性物质。欧洲杯猜球平台当它们释放粒子时，同位素会变成不同欧洲杯猜球平台的同位素，甚至是不同的元素。生产和处理这些放射性同位素的复杂性需要专业知识和专门设备。2020欧洲杯下注官网
美国能源部同位素计划的重点是制造和分销供应短缺和需求旺盛的同位素，维护生产同位素的基础设施，并开展生产同位素的研究。它生产的同位素私营公司无法在商业上获得。
一位杰出的癌症斗士
生产锕-225将国家实验室的专业知识带入了一个新的领域。
锕-225有这样的前景，因为它是一个阿尔法发射器。发射体释放两个质子和两个中子结合在一起的粒子。欧洲杯猜球平台当粒子离开原子时，它欧洲杯猜球平台们会沿着它们的短路径储存能量。这种能量非常高，可以破坏DNA的化学键。这种损伤会破坏癌细胞的修复和增殖能力，甚至杀死肿瘤。
“阿尔法发射器可以在其他任何东西都不起作用的情况下工作，萨斯喀彻温大学药学院和营养学院的研究人员Ekaterina (Kate) Dadachova说，她测试了能源部生产的锕-225。
然而，如果没有针对癌细胞的方法，阿尔法发射器对健康细胞同样有害。科学家将alpha发射器附着在与癌细胞受体完全匹配的蛋白质或抗体上，就像把锁装进钥匙里一样。因此，alpha发射器只在癌细胞上聚集，并在极短的距离内发射破坏性粒子。欧洲杯猜球平台
“如果分子设计正确，并能到达目标细胞本身，那么你只会杀死目标细胞周围的细胞。你不会杀死健康的细胞，”ORNL的研究员Saed Mirzadeh说，他在ORNL开始了生产锕-225的初步努力。
锕-225是阿尔法发射体中独一无二的，因为它的半衰期只有10天。(同位素的半衰期是它衰变到原来一半的时间。)在不到两周的时间里，它一半的原子变成了不同的同位素。既不长也不短，10天对于一些癌症治疗来说正好。相对较短的半衰期限制了它在人体中的积累量。与此同时，它也给了医生足够的时间来准备、管理和等待药物到达患者体内的癌细胞，然后再起作用。
将同位素用于医学
虽然医学研究人员花了几十年的时间才弄清楚用锕-225来靶向癌症的化学作用，但这种供应本身现在阻碍了研究。2013年，联邦食品和药物管理局(FDA)批准了第一种基于阿尔法发射器的药物。如果FDA批准了多种基于锕-225及其子同位素铋-213的药物，那么对锕-225的需求可能会上升到每年超过50,000毫微克(mCi，一种放射性同位素的测量单位)。目前的进程每年只能创造这一数额的2%到4%。
“供应短缺意味着完成的科学工作要少得多，”欧洲杯线上买球斯隆凯特林研究所研究员大卫·沙因伯格说。沙因伯格还发明了与锕-225有关的技术。(该技术已由纪念斯隆·凯特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)的斯隆·凯特琳研究所(Sloan Kettering Institute)授权给actininium Pharmaceuticals，沙因伯格是该公司的顾问。)
这种稀缺性的部分原因是锕非常罕见。锕-225根本不是自然产生的。
科学家们之所以知道锕-225的特殊性质，是因为一段奇特的历史。20世纪60年代，美国能源部汉福德基地的科学家们生产了铀-233作为核武器和反应堆的燃料。他们将一些铀233生产目标运往俄勒冈州国家实验室进行处理。这些目标还含有钍-229，它会衰变成锕-225。1994年，由Mirzadeh领导的ORNL团队开始从目标材料中提取钍-229。他们最终建立了一个钍“奶牛”，他们可以定期从里面“挤奶”锕-225。1997年8月，他们向国家癌症研究所运送了第一批锕-225。
目前，橡树岭国家实验室的科学家每年会给钍-229奶牛“挤奶”6到8次。他们使用一种根据电荷分离离子的技术。不幸的是，钍-229的微量限制了科学家们生产锕-225的量。
加速锕- 225的研究
最终，Tri-Lab项目团队需要超越橡树岭国家实验室的放射性奶牛来生产更多这种发光物质。
“最有希望的方法是使用高能加速器辐照天然钍，”BNL的医学同位素研究和生产项目主任凯西·卡特勒说。
国内只有少数加速器能产生足够高能的质子束来产生锕-225。BNL的线性加速器和LANL的中子科学中心就是其中的两个。欧洲杯线上买球虽然两者主要专注于其他核研究，但它们会产生大量的多余质子来生产同位素。
新的锕-225生产过程从一个冰球大小的钍靶开始。科学家们将目标放置在他们的光束路径上，以大约光速40%的速度发射质子。当激光束中的质子撞击钍核时，它们提高了核中的质子和中子的能量。获得足够动能的质子和中子就会脱离钍原子。此外，一些受激发的原子核分裂成两半。排出质子和中子以及分裂的过程将钍原子转变成数百种不同的同位素——锕-225就是其中之一。
经过10天的质子轰击，科学家们移开了目标。他们让目标静止，这样短命的放射性同位素就可以衰变，降低放射性。然后他们将其从最初的包装中取出，进行分析，重新包装以便运输。
然后去橡树岭国家公园。那里的科学家将目标放在特殊的容器中，并将其转移到一个“热细胞”中，使其能够与高放射性物质一起工作。欧洲杯足球竞彩他们使用一种类似于从钍牛中产“奶”的技术，将锕-225从其他材料中分离出来。欧洲杯足球竞彩他们通过测量同位素的放射性和质量来确定最终产品中的同位素。
考验和磨难
弄清楚这个新过程绝非易事。
首先，研究小组必须确保目标能够承受住质子的轰击。这种光束非常强，可以熔化钍——钍的熔点在华氏3000度以上。科学家们还希望以后能尽可能容易地将锕-225从目标中分离出来。
“设计这个目标需要做很多工作。这真的不是一项简单的任务。”卡特勒说。
接下来，Tri-Lab团队需要将光束设置为正确的参数。光束的能量大小决定了它会产生哪些同位素。通过对过程建模，然后进行试错测试，他们确定了能够尽可能多地产生锕-225的设置。
但只有时间和考验才能解决最大的挑战。虽然从其他同位素中分离出锕是很困难的，但橡树岭国家实验室的团队可以使用相当标准的化学方法来做到这一点。他们不能做的是把锕-225从它更长寿的对应元素锕-227中分离出来。当团队将最终产品运送给客户时，它含有大约0.3%的锕-227。它的半衰期为几年而不是几天，因此它可能会留在患者体内，对患者造成的伤害比锕-225要长得多。
为了了解锕-227污染的后果，Tri-Lab团队与医学研究人员合作，包括达乔瓦，测试最终产品。在对材料纯度进行分析并在小鼠身上进行测试后，研究人员发现，使用ORNL和加速法生产的锕-225之间没有显著差异。锕-227的含量非常小，以至于它“没什么区别，”Dadachova说。
幸福快乐的生活?
在解决了许多最大的问题之后，Tri-Lab项目团队正在制定新流程的细节。他们估计，他们可以向医学研究人员提供比原来多20倍的锕-225。这些研究人员现在正在研究什么样的剂量能最大限度地提高药效，同时最小化药物的毒性。与此同时，国家实验室正在进行升级，以扩大生产到一种商业药物所需的水平。他们也在努力使整个过程更有效率。
“从能源部获得更大的供应对于将试验扩大到更多的中心至关重要，”Scheinberg说。随着tril - lab项目提前完成，新的锕-225生产工艺可能会为更多的患者带来更好的结局。
来源:https://www.energy.gov/