Ученые МГУ им. М.В. Ломоносова провели серию исследований ядерных реакций с вылетом заряженных частиц с помощью ускорителей электронов. Это перспективная альтернатива традиционным способам получения медицинских и промышленных изотопов.
Лечение опухолей костных тканей и внутренних органов радиофармацевтическими препаратами (РФП) на основе радионуклида 177Lu — одна из новейших разработок в области ядерной медицины. Низкая энергия его бета-излучения обеспечивает локальность лучевой терапии, что приводит к меньшей дозовой нагрузке и обеспечивает возможность повторения циклов лечения.
Для успешного использования РФП с 177Lu важно найти способы его дешевой и быстрой наработки. Обычно этот радионуклид получают в реакторах путем облучения нейтронами мишеней из высокообогащенного лютеция 176Lu. При этом обогащение мишеней по 176Lu должно достигать не менее 82%, а природный лютеций содержит всего 2,6% 176Lu. Поэтому нужны предварительные сложные и дорогие процедуры по обогащению облучаемых мишеней.
Кроме того, при облучении нейтронами в реакторе лютециевых мишеней в них образуются химически неотделимые примеси, которые ухудшают радиохимическую чистоту нарабатываемого источника. Еще одна проблема реакторного способа — небольшой срок годности радиофармпрепаратов. Из-за короткого периода полураспада медицинских радионуклидов препарат необходимо использовать в диапазоне от нескольких часов до нескольких суток. За это время нужно выделить целевой радионуклид из облученных мишеней, изготовить РФП, доставить его в клинику и ввести пациенту.
Сложность этих процедур приводит к необходимости поисков альтернативных способов получения медицинских радионуклидов. Получать их на ускорителях электронов экономичнее и проще, чем в реакторах. В ядерных реакциях с вылетом заряженных частиц меняется не только масса, но и заряд ядра. Нарабатываемый в результате ядерной реакции медицинский радионуклид является уже другим химическим элементом, поэтому его легче отделять радиохимическими методами от матрицы мишени, получая медицинский источник с высокой степенью чистоты.
Ученые МГУ исследуют возможность использовать для получения 177Lu реакции с вылетом протона (γ, рXn) на мишенях гафния и реакции с вылетом альфа-частицы (γ, a) на мишенях тантала путем облучения этих мишеней тормозным излучением ускорителей электронов с разной энергией пучка — 20, 40 и 55 МэВ. Полученные данные о выходах исследованных реакций показывают перспективность использования ускорителей электронов для производства 177Lu, особенно при использовании обогащенных по 178Hf мишеней гафния.
Авторы работы отмечают, что при наработке 177Lu предлагаемым способом даже при использовании обогащенных по 178Hf мишеней себестоимость облучения в разы ниже. Также в рамках исследований были изучены выходы паразитарных примесей других изотопов лютеция в мишенях, облученных тормозным излучением ускорителей электронов. Они составили не более 1%, что позволяет получить 177Lu с требуемой для лучевой терапии радиохимической чистотой. Более того, при использовании предлагаемого подхода после радиохимических процедур выделения целевого радионуклида теряется не более 2% мишени и ее можно повторно использовать для наработки, что также повышает рентабельность производства. В отличие от реакторов, ускорители электронов — достаточно распространенные компактные установки, которые могут быть установлены в любом центре ядерной медицины.
Результаты исследований опубликованы в научных журналах: The European Physical Journal A, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, Physics of Particles and Nuclei Letters.
