Актиний-225 - Actinium-225

Актиний-225,225Ac
Образец актиния (31481701837) .png
Голубое свечение, создаваемое излучением образца актиния-225
Общее
Символ225Ac
Именаактиний-225, Ас-225
Протоны89
Нейтронов136
Данные о нуклидах
Природное изобилиеслед
Период полураспада9.920 д
Родительские изотопы225Ра  (β− )
229Па  (α )
225Чт  (ЕС )
Продукты распада221Пт
Изотопная масса225.023229(5) ты
Избыточная энергия21637± 5 кэВ
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада (МэВ )
α5.9351
Изотопы актиния
Полная таблица нуклидов

Актиний-225 (225Ac, Ас-225) является изотоп из актиний. Он подвергается альфа-распад к франций-221 с период полураспада 10 дней, и является промежуточным продуктом распада в нептуний ряд (в цепочка распада начинается с 237Np ). За исключением мизерных количеств, возникающих из этой цепочки распада в природе, 225Ac полностью синтетический.

Распадные свойства актиния-225 благоприятны для использования в таргетированная альфа-терапия (ТАТ); клинические испытания продемонстрировали применимость радиофармпрепараты содержащий 225Ac для лечения различных типов рак. Однако дефицит этого изотопа в результате его необходимого синтеза в циклотроны ограничивает его потенциальные применения.

Распад и появление

Актиний-225 является частью цепи 4n +1 (серия нептуния).

Актиний-225 имеет период полураспада 10 дней и распадается на альфа эмиссия. Это часть нептуний ряд, поскольку он возникает как продукт распада из нептуний-237 и это дочери такие как уран-233 и торий-229. Это последний нуклид в цепочке с периодом полураспада более суток до предпоследнего продукта, висмут-209 (период полураспада 2.01×1021 лет).[1] Конечный продукт распада 225Ac стабильный 205Tl.

Как член нептуниевого ряда, он не встречается в природе, кроме как продукт следовых количеств 237Np и его дочери, образованные захват нейтронов реакция на изначальный 232Че и 238U.[2] Это гораздо реже, чем 227Ас и 228Ac, которые соответственно входят в цепочки распада из уран-235 и торий-232. Его численность оценивалась менее чем 1.1×10−19 относительно 232Че и около 9.9×10−16 относительно 230Чт в светское равновесие.[2]

Открытие

Актиний-225 был открыт в 1947 году как часть неизвестного до сих пор нептуниевого ряда, который был заселен в результате синтеза 233U.[3] Команда физиков из Аргоннская национальная лаборатория под руководством Ф. Хагеманна первоначально сообщил об открытии 225Ac и определил его 10-дневный период полувыведения.[4] Независимо, канадская группа во главе с А.С. Инглишем определила ту же схему распада; обе статьи были опубликованы в одном выпуске Физический обзор.[3][5][6]

Производство

Так как 225Ас не встречается в природе в заметных количествах, его необходимо синтезировать в специализированных ядерных реакторах. Большая часть чего-либо 225Ac возникает в результате альфа-распада 229Th, но это предложение ограничено, потому что распад 229Th (период полураспада 7340 лет) относительно медленный из-за его относительно длительного периода полураспада.[7] Также возможно разведение 225AC от радий-226 в 226Ra (p, 2n) реакция. Возможность заселения 225Ac с помощью 226Мишень Ra была впервые продемонстрирована в 2005 году, хотя производство и обработка 226Ra являются сложными из-за соответствующей стоимости добычи и опасности продуктов распада, таких как радон-222.[7]

В качестве альтернативы, 225Ac может производиться в раскол реакция на 232Мишень, облученная высокоэнергетическим протон балки.[8] Современные методы позволяют производить милликюри количество 225Ac; однако затем его необходимо отделить от других продуктов реакции.[9] Это достигается путем распада некоторых из более короткоживущих нуклидов; затем изотопы актиния химически очищаются в горячих камерах и 225Ac концентрируется. Следует проявлять особую осторожность, чтобы избежать заражения долгоживущими. бета -излучающий актиний-227.[8]

На протяжении десятилетий большинство 225Ас производился на одном предприятии - Национальная лаборатория Окриджа в Теннесси - дальнейшее сокращение доступности этого изотопа даже при меньшем вкладе других лабораторий.[8] Дополнительные 225Ac теперь производится из 232Который Лос-Аламосская национальная лаборатория и Брукхейвенская национальная лаборатория.[10]

Низкое предложение 225Ac ограничивает его использование в исследованиях и лечение рака. По оценкам, текущее предложение 225Ac позволяет проводить около тысячи процедур лечения рака в год.[7][11]

Приложения

Альфа-излучатели, такие как актиний-225, предпочтительны при лечении рака из-за малого радиуса действия (несколько ячейка диаметров) альфа-частиц в ткань и их высокая энергия, что делает их очень эффективными в нацеливании и убийстве раковые клетки - в частности, альфа-частицы более эффективно разрушают ДНК пряди. 10-дневный период полувыведения 225Ас достаточно длинный, чтобы облегчить лечение, но достаточно короткий, чтобы в организме через несколько месяцев после лечения остается мало.[10] Это контрастирует с аналогичным исследованием 213Би, 46-минутный период полураспада которого требует на месте поколение и немедленное использование. Дополнительно, 225Ac имеет средняя смертельная доза на несколько порядков больше, чем 213Bi из-за его более длительного периода полураспада и последующего альфа-излучения продуктов его распада. Каждый распад 225Ас к 209Bi объединяет четыре высокоэнергетических альфа-частицы, значительно увеличивая его эффективность.[10][12]

Несмотря на его ограниченную доступность, было завершено несколько клинических испытаний, демонстрирующих эффективность 225Ас в целевой альфа-терапии.[8][12] Комплексы в том числе 225Ас - такие как антитела, меченные 225Ac - были протестированы для лечения различных типов рака, включая лейкемия, карцинома простаты, и рак груди в людях.[12] Например, один экспериментальный 225Препарат на основе Ас показал эффективность против острый миелоидный лейкоз без вреда для пациента. Дальнейшие клинические испытания других препаратов продолжаются.[10]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 03001–121. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  2. ^ а б Пеппард, Д. Ф .; Mason, G.W .; Gray, P.R .; Мех, Дж. Ф. (1952). «Возникновение серии (4n + 1) в природе» (PDF). Журнал Американского химического общества. 74 (23): 6081–6084. Дои:10.1021 / ja01143a074.
  3. ^ а б Тоннессен, М. (2016). Открытие изотопов: полный сборник. Springer. С. 112–113. Дои:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN  978-3-319-31761-8. LCCN  2016935977.
  4. ^ Fry, C .; Тоннессен, М. (2013). «Открытие изотопов актиния, тория, протактиния и урана». Атомные данные и таблицы ядерных данных. 99 (3): 345–364. arXiv:1203.1194. Bibcode:2013ADNDT..99..345F. Дои:10.1016 / j.adt.2012.03.002.
  5. ^ Hagemann, F .; Кацин, Л. И .; Studier, M. H .; Ghiorso, A .; Сиборг, Г. Т. (1947). "(4п + 1) Радиоактивный ряд: продукты распада U233". Физический обзор. 72 (3): 252. Bibcode:1947ПхРв ... 72..252Н. Дои:10.1103 / PhysRev.72.252.
  6. ^ Английский, A.C .; Cranshaw, T. E .; Demers, P .; Харви, Дж. А .; Hincks, E.P .; Jelley, J. V .; Мэй, А. Н. (1947). "(4п + 1) Радиоактивная серия ». Физический обзор. 72 (3): 253–254. Bibcode:1947ПхРв ... 72..253Э. Дои:10.1103 / PhysRev.72.253.
  7. ^ а б c Робертсон, А. К. Х .; Ramogida, C.F .; Schaffer, P .; Радченко, В. (2018). "Развитие 225Ac радиофармпрепараты: перспективы и опыт TRIUMF ». Современные радиофармпрепараты. 11 (3): 156–172. Дои:10.2174/1874471011666180416161908. ЧВК  6249690. PMID  29658444.
  8. ^ а б c d Министерство энергетики США (2018). «Как ученые открыли новый способ производства актиния-225, редкого медицинского изотопа». Phys.org. Получено 8 ноября 2019.
  9. ^ Griswold, J. R .; Медведев Д.Г .; Engle, J. W .; и другие. (2016). «Крупномасштабное производство ускорителей 225Ac: Эффективные сечения для протонов с энергией 78–192 МэВ, падающих на 232Th цели ». Прикладное излучение и изотопы. 118: 366–374. Дои:10.1016 / j.apradiso.2016.09.026. PMID  27776333.
  10. ^ а б c d Тайлер, К. «Ядерная война против рака» (PDF). 1663. № Март 2016. Лос-Аламосская национальная лаборатория. С. 27–29.
  11. ^ UBC Science (2019). «Ускорение доступа к неуловимому медицинскому изотопу». Средняя. Получено 8 ноября 2019.
  12. ^ а б c Шейнберг, Д. А .; Макдевит, М. Р. (2011). «Актиний-225 в целевых терапевтических применениях с использованием альфа-частиц». Современные радиофармпрепараты. 4 (4): 306–320. Дои:10.2174/1874471011104040306. ЧВК  5565267. PMID  22202153.