放置在MARIA反應堆堆芯的輻照容器。致謝:波蘭國家核研究中心

沒有準確的診斷，就很難談論對病人的有效治療，特別是在癌癥病例中。今天，多達80%的使用放射性藥物的診斷程序需要使用鉬-99。在未來，使用空間打印制備的鈾靶可以提高這種有價值的放射性同位素的生產效率。

這種解決方案的歐洲專利剛剛落在波蘭斯維爾克國家核研究中心(NCBJ)的科學家手中。

專利共同發明人Pawe?Sobkowicz教授(NCBJ)表示：“全球對鉬-99的需求是巨大的。它是一種放射性同位素，通常在研究核反應堆中生產，即在生產能力有限的設備中生產。這就是為什么不斷改進其生產方法如此重要。”

對人體結構和功能進行成像的現代技術在很大程度上依賴于放射性藥物，放射性藥物是含有適當選擇的放射性同位素的活性物質。一旦放射性藥物被引入患者體內，就可以通過記錄衰變放射性同位素核發射的光子來監測其流速(或積聚位置)。

可轉移锝-99m是醫學上最重要的放射性同位素之一。它發射的光子不會對組織造成損害，并且很容易被診斷設備的探測器記錄下來。此外，這種放射性同位素的半衰期只有六小時，這意味著它在測試后不久就從患者體內消失。

從受試者的角度來看，亞穩態锝-99m的半衰期短是一個優勢。這對診斷學家來說是一個挑戰，因為它對放射性同位素生產和診斷程序之間可能經過的時間施加了根本的限制。解決這個問題的方法已經知道很多年了：最終進入醫院的不是锝，而是正在分解成锝的鉬-99。

鉬-99的半衰期為67小時。這是確保放射性同位素從生產地安全運輸到醫院的時間。

該專利的共同作者之一Maciej Lipka說：“鉬-99最常見的方法是用中子照射含有低濃度鈾-235靶。”

“反應堆中子穿透靶材的能力有限。為了確保盡可能多的鈾-235原子核轉化為鉬-99，靶材通常由鈾或其氧化物或硅化物在鋁中的分散體制成薄板。瓦片生產過程沒有留下太多優化空間。因此，我們提出了一種不同的制備方法鈾靶：激光粉末燒結空間打印。”

金屬粉末的激光燒結是一種基于使用適當功率的激光選擇性地熔化之前均勻分布在工作平臺上的容器內的粉末薄層的3D打印類型。在第一層固定后，平臺稍微下降，施加下一層粉末，整個循環可以根據需要重復多次。

Sobkowicz教授說：“3D打印技術已經被人們熟知了很長時間，但到目前為止，它們還沒有被用于生產反應堆中子輻照的鈾靶。然而，我們相信這種生產靶的方法可以有很多優點。”。

在暴露于中子的目標中，會發生核反應，其副產物是熱量。3D打印的使用允許優化目標的形狀，以便更有效地將熱量散發到環境中。因此，靶材本身的溫度會降低，這會增加靶材中鈾-235的含量。因此，每次暴露都可以產生更多的鉬-99。

“在鈾靶中發射中子時，不僅會形成鉬-99，還會形成許多其他同位素。因此，從反應堆中取出后，必須對每個靶進行適當的化學處理，以隔離鉬。同時，借助空間打印，可以制備例如具有非常大活性表面積的開放式靶。”Lipka說：“使用化學溶劑可以更有效地去除。

該專利最有希望的方面可能與提高鈾-235本身加工效率的潛力有關。在每個輻照靶中，這種同位素的一些核不發生核轉變。因此，可以設計印刷靶的形狀，以增加鈾的回收量。一旦提取出來，它就可以用來建立更多的目標。

目前，世界上超過10%的鉬-99需求由位于華沙附近的波蘭研究核反應堆Maria提供。NCBJ還運營著POLATOM放射性同位素中心，該中心是锝發生器和許多放射性藥物的生產商。POLATOM產品出口到70多個國家。