В МГУ предложили простой способ получения препаратов для ядерной медицины

Метод дешевой и быстрой наработки радиофармацевтических препаратов на основе лютеция-177 с помощью ускорителей электронов предложили ученые физфака и НИИ ядерной физики им. Д. В. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ, сообщает 18 января пресс-служба университета.

Физики исследовали альтернативный традиционным способ получения медицинских и промышленных радиоизотопов в ядерных реакциях, происходящих при вылете заряженных частиц с помощью ускорителей электронов. В частности, они изучали возможность получения медицинского радионуклида лютеция-177 (177Lu), используя в качестве мишеней тантал и гафний, причем как естественного состава, так и обогащенных по изотопам.

Радиофармацевтические препараты для лечения опухолей костных тканей и внутренних органов на основе 177Lu являются одной из новейших разработок в области ядерной медицины. Этот радионуклид обладает низкой энергией испускаемого бета-излучения, что позволяет более точно фокусировать облучение в организме и тем самым снижать дозовую нагрузку на пациента, давая возможность повторять лечение.

Радионуклид 177Lu в настоящее время обычно получают в реакторах облучением нейтронами высокообогащенного (не менее 82%) лютеция 176Lu. Однако в природном лютеции содержание этого изотопа составляет лишь 2,6%, и его обогащение до нужной концентрации является сложной и дорогостоящей процедурой.

Также в реакторе при облучении мишеней из 176Lu нейтронами в них образуются химически неотделимые примеси, которые ухудшают радиохимическую чистоту нарабатываемого 177Lu.

Другой проблемой при реакторном способе получения медицинских радиоизотопов является их малый срок годности из-за короткого периода полураспада. Поэтому полученный радиофармацевтический препарат должен быть использован за период от нескольких часов до нескольких суток.

Но после наработки нужного изотопа в реакторе его сначала необходимо выделить из облученной мишени, изготовить радиофармацевтический препарат, привезти его в клинику и лишь потом ввести в организм пациента.

Физики МГУ считают, что получение радионуклидов в ускорителях электронов гораздо экономичнее и технологически проще, чем в реакторах. Поскольку в ядерных реакциях с вылетом заряженных частиц меняется не только масса, но и заряд ядра, то в ее результате медицинский радионуклид является уже другим химическим элементом, образующимся в исходном материале облучаемой мишени.

Отделять радиохимическими методами от матрицы мишени другой химический элемент намного легче, что позволяет получать медицинский радионуклид с высокой степенью чистоты.

Для получения 177Lu ученые МГУ исследуют 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.

Результаты исследования показали перспективность использования ускорителей электронов для производства 177Lu. Наиболее подходящей мишенью при этом оказался обогащенный по 178Hf гафний. Себестоимость наработки 177Lu предлагаемым способом оказывается на 2–3 порядка ниже, чем при производстве 177Lu в реакторе.

Исследователи также установили, что выходы паразитарных примесей других изотопов лютеция в мишенях, облученных тормозным излучением ускорителей электронов, не превышают 1%, то есть получаемый 177Lu соответствует требованиям радиохимической чистоты для лучевой терапии.

Рентабельность производства радионуклеида при таком подходе намного выше, поскольку после радиохимических процедур выделения целевого радионуклида теряется не более 2% мишени и ее можно повторно использовать для наработки.

Другим достоинством метода является тот факт, что, в отличие от реакторов, ускорители электронов — это достаточно экономичные распространенные компактные установки, обслуживание которых гораздо проще, поэтому ими можно оснащать любой центр ядерной медицины.

«Мы надеемся, что наши исследования приведут к массовому внедрению передовых методов ядерной медицины в Российской Федерации и облегчат доступ людей к ним», — поделилась старший научный сотрудник кафедры физики ускорителей и радиационной медицины физфака МГУ Марина Желтоножская.

С результатами исследований можно ознакомиться в статьях, опубликованных в 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.