2019年6月11日
在一个狭窄的玻璃管是一种物质,可以伤害或治疗,这取决于你如何使用它。它发出微弱的蓝色光芒,其放射性的标志。虽然它发出的能量和亚原子粒子可以破坏人体细胞,我们不同,它们能够yabo214杀灭一些最顽固的癌症。这种物质是锕- 225。
这张照片显示了三个不同的图像单个病人的晚期前列腺癌。第一个被锕- 225治疗之前,第二个三剂量后,第三个后额外的剂量。在海德堡大学医院,治疗非常成功。(图片由克莱门斯“外交,海德堡大学医院- j。Nuc。v57地中海,2016年,页1941 - 1944)
幸运的是,科学家们已经想出了如何利用锕- 225的力量。他们可以将它附加到分子,只能回家在癌症细胞。在临床试验治疗晚期前列腺癌患者,锕- 225年消灭在三个治疗癌症。
“没有前列腺癌残留的影响。这是非凡的,”研究员凯文说约翰,美国能源部(DOE)洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)。锕- 225和来自它也被用于治疗早期试验![外部链接]()
为白血病,黑色素瘤,神经胶质瘤。
但是站在扩大这种治疗方式。
几十年来,世界上一个地方产生了大多数锕- 225:美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)。即使两个其他国际设施造成少量,所有三个组合只能创造足够的锕- 225治疗每年少于100例。这是不足以运行任何但最初步的临床试验。
履行其使命的同位素短缺,美国能源部科学办公室的同位素项目领导努力寻找新的方法来产生锕- 225。亚博老虎机网登录通过能源部同位素计划Tri-Lab研究努力为放射治疗项目提供Accelerator-Produced 225 ac, ORNL, LANL,和能源部布鲁克海文国家实验室(BNL)已经开发出一种新的、极有前途的过程生产这种同位素。
建立在一个原子时代的遗产
为医学和其他研究生产同位素为能源部并不是什么新鲜事。同位素程序的起源可以追溯到1946年,杜鲁门总统的努力的一部分开发原子能的和平应用。自那时以来,原子能委员会(DOE的前任)和美国能源部已经生产同位素研究和工业用途。的独特挑战同位素生产让能源部适合这项任务。
原子元素同位素是不同形式的标准。在所有形式的一个元素有相同数量的质子,同位素中子数不同。一些同位素是稳定的,但大多数都不是。不稳定同位素不断腐烂,散发出亚原子粒子辐射。yabo214当他们释放粒子,同位素变化成不同的yabo214同位素,甚至不同的元素。生产的复杂性和处理这些放射性同位素需要专业知识和专业设备。app亚博体育
能源部同位素计划侧重于生产、销售同位素短缺和高需求,维护基础设施,生产同位素进行研究。它制造同位素,私人公司不做商用。
一个出色的癌症斗士
产生锕- 225国家实验室的技术带进了一个新的领域。
锕- 225这样的承诺,因为这是一个α发射器。α发射器放电α粒子,这两个质子和两个中子绑定在一起。yabo214当阿尔法粒子离开一个yabo214原子,它们沉积能量沿着短路径。这种能量是如此之高,以至于它可以打破债券DNA。这种损害可以破坏肿瘤细胞的修复和繁殖的能力,甚至杀死肿瘤。
“阿尔法发射器可以在没有其他工作的情况下,”Ekaterina(凯特)Dadachova说,萨斯喀彻温大学药学院研究员和营养检测了锕- 225由美国能源部。
然而,没有一种目标肿瘤细胞,α发射器将同样有害健康的细胞。科学家把阿尔法发射器蛋白质或抗体完全匹配癌症细胞上的受体,如配件锁到一个键。结果,α发射器只有积累的癌细胞,它发出其破坏性的粒子在很短的距离。yabo214
“如果分子设计正确,目标本身,你杀了只针对细胞周围的细胞。你不杀死细胞,是健康的,”ORNL Saed Mirzadeh说研究人员开始最初的努力产生ORNL锕- 225。
锕- 225α排放国中是独一无二的,因为它只有一个为期十天的半衰期。(一个同位素的半衰期是所花费的时间衰变一半的原始金额)。在不到两个星期,一半的原子变成了不同的同位素。既不太长也不太短,10天只是对一些癌症治疗。相对较短的半衰期限制多少积累在人的身体。同时,它给医生足够的时间准备,管理,等待药物到肿瘤细胞在患者身体的行为。
再利用同位素医药
虽然花了几十年医学研究人员找出针对癌症的化学与锕- 225,现在供应本身的研究。在2013年,联邦食品和药物管理局(FDA)批准了第一个基于α发射器的药物。如果FDA批准多个药物根据其女儿锕- 225和同位素、铋- 213,要求锕- 225可能会上升到超过50000 millicuries (mCi,放射性同位素计量单位)。当前进程只能创建两个每年百分之四的金额。
”有一个短缺意味着更少的科学完成”亚博老虎机网登录David Scheinberg说斯隆凯特林理工学院研究人员也是一个发明家与锕- 225的使用。(这种技术许可了斯隆凯特林研究所锕制药的纪念斯隆凯特林癌症中心,Scheinberg顾问。)
这部分短缺是因为锕是非常罕见的。锕- 225不自然发生。
科学家们只知道锕- 225的特殊属性,因为历史的巧合。在1960年代,科学家们在美国能源部的汉福德网站产生的铀- 233作为核武器和核反应堆的燃料。他们把一些ORNL的铀- 233生产目标进行处理。这些目标也含有钍- 229,衰变为锕- 225。在1994年,一个由ORNL Mirzadeh开始从目标中提取钍- 229材料。他们最终建立了钍“牛”,他们可以定期的“牛奶”锕- 225。1997年8月,他们第一批锕- 225国家癌症研究所。
目前,科学家ORNL“牛奶”钍- 229牛一年六到八次。他们使用一种技术,分离离子根据他们的指控。不幸的是,少量的钍- 229限制多少锕- 225科学家可以生产。
加速锕- 225的研究
最终,Tri-Lab项目团队需要超越ORNL的放射性牛产生更多的发光物质。
“看起来最有希望的路线是利用高能加速器照射自然钍,”凯西·卡特勒说,主任BNL的医疗同位素研究和生产计划。
全国只有少数加速器产生足够高的能量的质子束流产生锕- 225。BNL的线性加速器和LANL的中子科学中心是两个。亚博老虎机网登录虽然主要集中在其他核研究,他们创造大量的过剩生产同位素的质子。
新锕- 225生产过程开始于一个目标的钍冰球大小的。科学家把目标路径的梁,芽质子在光速的40%左右。从光束击中钍原子核的质子,他们提出原子核中的质子和中子的能量。获得足够的动能的质子和中子逃离钍原子。此外,一些兴奋的原子核分裂成两派。驱逐质子和中子的过程以及分离钍原子转换成数百种不同的同位素-锕- 225是其中一个。
经过10天的质子轰击,科学家们把目标。他们让其他目标,这样短暂的放射性同位素衰变,减少辐射。然后将它从最初的包装,分析它,然后重新包装发运。
然后ORNL。科学家们在特殊的容器和接收目标转移到“热细胞”,让他们与高放射性材料。亚博网站下载他们分离锕- 225使用类似的技术来从其他材料的使用产生钍牛的“牛奶”。亚博网站下载他们确定哪些同位素最终产品通过测量同位素的放射性和质量。
考验和磨难
弄清楚这个新过程绝不是一件简单的事。
首先,团队必须确保目标将质子的攻势下。梁是如此强烈,他们可以融化钍,熔点高于3000度f .科学家们也想让它尽可能容易分离锕- 225的目标。
“有很多的工作,设计目标。这真的不是一个简单的任务,”卡特勒说。
接下来,Tri-Lab团队需要将beamlines设置为正确的参数。在梁的能量决定了哪些同位素生产。通过建模过程,然后进行反复试验测试,他们决定设置将产生尽可能多的锕- 225。
但只有时间和测试可以解决最大的挑战。而排序锕从其他同位素的汤是困难,ORNL团队可以使用相当标准的化学实践。他们不能做的是分离锕- 225对应的长期锕- 227。当团队船只向客户最终产品,它有大约0.3%锕- 227。年而不是天的半衰期,可能留在病人的身体造成损害,远长于锕- 225。
理解锕- 227污染的后果,Tri-Lab团队与医学研究人员合作,包括Dadachova测试最终的产品。后材料的纯度和分析测试小鼠,研究人员发现无显著差异锕- 225使用ORNL和加速器产生的方法。锕- 227的数量非常小,它“没有任何区别,”Dadachova说。
幸福快乐的生活?
许多最大的问题解决后,Tri-Lab项目团队正在制定新流程的细节。他们估计他们可以提供超过20倍锕- 225医学研究人员最初他们能够。这些研究人员正在调查什么剂量最大化有效性,同时尽量减少药物的毒性。与此同时,国家实验室正在升级扩大生产商业药物所需的水平。他们也努力使整个过程更有效率。
“有一个更大的供应从美国能源部是至关重要的扩大试验中心越来越多,“Scheinberg说。Tri-Lab项目提前,看来锕- 225的新生产过程可能会导致一个更好的结局比以往更多的病人。
来源:https://www.energy.gov/