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世界上最稀有的药物来自粒子回旋加速器

万象经验 2023/11/12 20:09:04 责编:梦泽

谈到核辐射,人们心中总是充满着恐惧,担心它会诱导癌症的发生。然而,人们不知道的是,核辐射也可以用来治疗癌症。有一部科学电影叫作《世界上最稀有的药物》,它描述了科学家为产生锕-225 所做出的努力。锕-225 可以作为放射性药物使用,从而改变我们治疗癌症的方式。

锕-225、周围空气被 α 粒子电离的蓝光

放射性药物

同一元素有多种不同的同位素,其中可能会有放射性同位素,它们极其不稳定,会自发地释放电离辐射,这个过程被称为放射性衰变,α 衰变、β 衰变和 γ 衰变是放射性衰变的三大类。半衰期是这些放射性同位素的一个重要参数,它表示样品中一半原子发生衰变所需的时间。

放射性药物含有放射性同位素,它可以依靠辐射来提供诊断信息,也可以用来治疗癌症和其他疾病。科学家把放射性同位素附着在药物分子上,然后随着药物在身体某些地方积聚。随着衰变的发生,它会向外发出辐射,不过它具体的应用类型取决于它的辐射强度和半衰期。

举一个例子,有一些放射性同位素的半衰期以小时计算,并且它们发出的辐射较为微弱,因此它成为了器官成像的理想选择,也不会对患者造成严重的伤害。有一些半衰期以天计算的放射性同位素,它的辐射衰减强度较大,因此就适合用来杀死癌细胞,也因此开辟了一个新领域:靶向 α 粒子疗法。

靶向 α 粒子疗法物理原理

在三种衰变当中,α 衰变是最适合进行治疗的。α 衰变会从原子核当中释放出 α 粒子,它包含了两个质子和两个中子。与其他形式的衰变相比,它的速度更慢,也更重,不能穿透组织太远(大约只有几个细胞直径)。由于这种辐射路径较短,因此不会对其它健康的细胞造成影响。也因为它的转移能量较大,因此它也能撕裂 DNA,杀死癌细胞。

但是,要想把这些放射性元素投放到指定位置,需要把它与生物分子进行结合。例如一种抗体,它会特异性地寻找并结合癌细胞上的受体,放射性同位素就可以直接传递到癌细胞上。

但是,我们并不能随便选择一种可以释放 α 粒子的放射性元素。有些元素并不能很好地附着在药物分子上。有些元素半衰期很长,容易在体内留下有毒的副作用。有些元素半衰期很短,在还没进入体内前就已经衰变完了。排除掉这些不利条件,科学家发现锕-225 是一种很好的选择。

锕-225:最稀有的药物

锕-225 发生的是 α 衰变,它的半衰期为 10 天。这个时间说长也长,它可以让放射性元素有时间在目标区域聚集;但它也足够短,不会在体内停留太久,对人体产生危害。

早在 1993 年,就有科学家发文称锕-225 具有治疗癌症的潜力。但是直到 2004 年,它才被证明是有效的。不过,仍有一个难题阻止科学家对它的研究,那就是它极其罕见。数十年来,锕-225 都是从钍-229 衰变过程中获得,然而这也只是微量而已。

近年来,随着全球需求的上升,科学家开始在粒子回旋加速器中生产锕-225。他们利用加速器把质子速度提高到一定的级别,然而让它去撞击一片钍,这就可以产生我们想要的锕-225。现在,世界各地的不同机构正在利用这种方法,制造更多的锕-225 进行治疗和研究。

本文来自微信公众号:万象经验 (ID:UR4351),作者:Eugene Wang

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关键词:癌症回旋加速器

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