악티늄-225

Actinium-225
악티늄-225, 악티늄
Actinium sample (31481701837).png
액티늄-225 샘플의 방사선으로부터 생성된 파란색 광선
일반
기호225Ac
이름액티늄-225, Ac-225
양성자89
중성자136
핵종 데이터
자연적 풍요자취를 감추다
하프라이프9.920 d
모체 동위 원소225Ra(β−)
229Pa (α)
225Th(EC)
부패 제품221FR
동위원소 질량225.023229(5) u
과잉 에너지21637±5 keV
붕괴 모드
붕괴 모드붕괴 에너지(MeV)
α5.9351
악티늄 동위 원소
핵종 전체표

액티늄-225(225Ac, Ac-225)는 액티늄의 동위원소다.10일의 반감기로 프랑슘-221까지 알파 붕괴를 겪으며, 넵튠 시리즈(Np에서 시작되는 붕괴 체인)의 중간 붕괴 제품이다.자연에서 이 부패 사슬에서 발생하는 미미한 양을 제외하면, Ac는 완전히 합성이다.null

Actinium-225의 붕괴 특성은 표적 알파 치료(TAT)에서 사용하기에 유리하며, 다양한 종류의 암을 치료하기 위해 Ac를 함유한 방사선 의약품이 임상 실험에서 적용가능성을 입증했다.그러나 사이클로트론에서 필요한 합성에 기인하는 이 동위원소의 희소성은 잠재적 용도를 제한한다.null

부패 및 발생

Actinium-225는 4n +1 체인(넵튠 시리즈)의 일부다.

액티늄-225는 반감기가 10일이고 알파 방출로 해독된다.넵투늄-237과 그 딸인 우라늄-233과 토륨-229의 붕괴 산물로 발생하기 때문에 넵투늄 시리즈의 일부다.페놀티메이트 제품 비스무트-209(하프라이프 2.01×10년19)까지 하루 동안 반감기가 있는 체인의 마지막 핵종이다.[1]Ac의 최종 붕괴 산물은 안정 Tl이다.null

넵투늄 시리즈의 일원으로서, 원시 Th와 U에서 중성자 포획 반응에 의해 형성된 Np와 그 딸들의 미량 산물을 제외하고는 자연에서 발생하지 않는다.[2] 각각 우라늄-235와 토륨-232의 붕괴 사슬에서 발생하는 Ac와 Ac보다 훨씬 희귀하다.그것의 풍부함은 Th에 비해 1.1×10−19 미만으로, 세속적인 균형상태에서는 Th에 비해 9.9×10−16 정도로 추정되었다.[2]null

디스커버리

악티늄-225는 지금까지 알려지지 않은 넵투늄 시리즈의 일부로 1947년에 발견되었는데, F가 이끄는 아르곤느 국립 연구소의 물리학자들로 이루어진 U.[3]S팀이 합성하여 채워졌다.하게만은 처음에 ac의 발견을 보고하고 10일간의 반감기를 확인했다.[4]독립적으로, A. C. English가 이끄는 캐나다 그룹은 동일한 붕괴 계획을 확인했다; 두 논문 모두 같은 물리 리뷰지에 발표되었다.[3][5][6]null

생산

Ac는 자연에서 주목할 만한 양으로 발생하지 않기 때문에 전문화된 원자로에서 합성되어야 한다.Ac의 대다수는 Th의 알파 붕괴에서 기인하지만 Th(반감기 7340년)의 붕괴는 비교적 긴 반감기 때문에 상대적으로 더디기 때문에 이 공급은 제한적이다.[7]라(p,2n) 반응에서 라듐-226에서 Ac를 번식시키는 것도 가능하다.라돈-222와 같은 부패제품의 각각의 추출비용과 위험성 때문에 라의 생산과 취급이 어렵지만, Ra 표적을 이용하여 Ac를 채울 수 있는 가능성은 2005년에 처음 입증되었다.[7]null

대안적으로, Ac는 고에너지 양성자 빔으로 조사된 Th 표적에 대한 spallation reactions로 생산될 수 있다.[8]현재의 기법은 Ac의 밀리큐리 수량을 생산할 수 있게 하지만, 그 다음에는 다른 반응 제품과 분리되어야 한다.[9]이것은 수명이 짧은 핵종 중 일부가 썩도록 함으로써 이루어진다. 악티늄 동위원소는 뜨거운 세포에서 화학적으로 정화되고 Ac가 농축된다.수명이 긴 베타 방출 액티늄-227로 오염되지 않도록 각별한 주의를 기울여야 한다.[8]null

수십 년 동안 대부분의 AC는 테네시의 오크 리지 국립 연구소라는 하나의 시설에서 생산되었고, 다른 실험실의 기여가 적더라도 이 동위원소의 가용성을 더욱 감소시켰다.[8]Additional Ac는 현재 로스 알라모스 국립 연구소와 브룩헤이븐 국립 연구소에서 Th로부터 생산된다.[10]TRIUMF 시설과 캐나다 핵 연구소는 액티늄-225 상업 생산을 중심으로 전략적 제휴를 맺었다.[11]null

Ac의 낮은 공급은 연구와 암 치료에서 그것의 사용을 제한한다.현재 Ac의 공급은 연간 약 1,000개의 암 치료만 허용하는 것으로 추정된다.[7][12]null

적용들

액티늄-225와 같은 알파 방출체는 조직 내 알파 입자의 범위가 짧고(몇 세포 직경) 에너지도 높아 암 세포를 표적화하고 죽이는 데 매우 효과적이기 때문에 암 치료에서 선호된다. 특히, 알파 입자는 DNA 가닥을 깨는 데 더 효과적이다.Ac의 10일간의 반감기는 치료를 용이하게 할 만큼 길지만 치료 후 몇 달이 지나도록 몸 안에 남아 있는 것은 그 정도로 짧다.[10]이는 유사하게 조사된 Bi와 대비된다. Bi는 46분의 반감기가 상황 발생과 즉각적인 사용이 필요하다.또한 Ac는 반감기가 더 길고 붕괴 제품에서 발생하는 후속 알파 방출로 인해 Bi보다 몇 배나 더 큰 치사량을 가지고 있다.Ac to Bi nets의 각 붕괴는 4개의 고에너지 알파 입자로 그 효능을 크게 증가시킨다.[10][13]null

제한된 이용가능성에도 불구하고 여러 번의 임상시험이 완료되어 표적 알파 치료에서 Ac의 효과를 입증하고 있다.[8][13]Ac를 포함한 복합체들(예: Ac로 표시된 항체들)은 백혈병, 전립선암, 그리고 인간의 유방암을 포함한 다양한 종류의 암을 대상으로 실험되었다.[13]예를 들어, 한 실험용 Ac 기반 약물은 환자에게 해를 끼치지 않고 급성 골수성 백혈병에 대한 효과를 보여주었다.다른 약물에 대한 추가 임상시험이 진행 중이다.[10]null

참고 항목

참조

  1. ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 03001–121. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  2. ^ a b Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. (1952). "Occurrence of the (4n + 1) series in nature" (PDF). Journal of the American Chemical Society. 74 (23): 6081–6084. doi:10.1021/ja01143a074.
  3. ^ a b Thoennessen, M. (2016). The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. pp. 112–113. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977.
  4. ^ Fry, C.; Thoennessen, M. (2013). "Discovery of actinium, thorium, protactinium, and uranium isotopes". 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. ^ Hagemann, F.; Katzin, L. I.; Studier, M. H.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (1947). "The (4n + 1) Radioactive Series: The Decay Products of U233". Physical Review. 72 (3): 252. Bibcode:1947PhRv...72..252H. doi:10.1103/PhysRev.72.252.
  6. ^ English, A. C.; Cranshaw, T. E.; Demers, P.; Harvey, J. A.; Hincks, E. P.; Jelley, J. V.; May, A. N. (1947). "The (4n + 1) Radioactive Series". Physical Review. 72 (3): 253–254. Bibcode:1947PhRv...72..253E. doi:10.1103/PhysRev.72.253.
  7. ^ a b c Robertson, A. K. H.; Ramogida, C. F.; Schaffer, P.; Radchenko, V. (2018). "Development of 225Ac radiopharmaceuticals: TRIUMF perspectives and experiences". Current Radiopharmaceuticals. 11 (3): 156–172. doi:10.2174/1874471011666180416161908. PMC 6249690. PMID 29658444.
  8. ^ a b c d U.S. Department of Energy (2018). "How scientists discovered a new way to produce actinium-225, a rare medical isotope". Phys.org. Retrieved 8 November 2019.
  9. ^ Griswold, J. R.; Medvedev, D. G.; Engle, J. W.; et al. (2016). "Large scale accelerator production of 225Ac: Effective cross sections for 78-192 MeV protons incident on 232Th targets". Applied Radiation and Isotopes. 118: 366–374. doi:10.1016/j.apradiso.2016.09.026. PMID 27776333.
  10. ^ a b c d Tyler, C. "Nuclear War Against Cancer" (PDF). 1663. No. March 2016. Los Alamos National Laboratory. pp. 27–29.
  11. ^ "TRIUMF and CNL to form strategic partnership to enable ground-breaking cancer treatment". TRIUMF. 27 September 2018.
  12. ^ UBC Science (2019). "Accelerating access to an elusive medical isotope". Medium. Retrieved 8 November 2019.
  13. ^ a b c Scheinberg, D. A.; McDevit, M. R. (2011). "Actinium-225 in targeted alpha-particle therapeutic applications". Current Radiopharmaceuticals. 4 (4): 306–320. doi:10.2174/1874471011104040306. PMC 5565267. PMID 22202153.