放射性藥物
同一元素有多種不同的同位素,其中可能會有放射性同位素,它們極其不穩定,會自發地釋放電離輻射,這個過程被稱為放射性衰變,α衰變、β衰變和γ衰變是放射性衰變的三大類。半衰期是這些放射性同位素的一個重要參數,它表示樣品中一半原子發生衰變所需的時間。
放射性藥物含有放射性同位素,它可以依靠輻射來提供診斷信息,也可以用來治療癌癥和其他疾病。科學家把放射性同位素附著在藥物分子上,然后隨著藥物在身體某些地方積聚。隨著衰變的發生,它會向外發出輻射,不過它具體的應用類型取決于它的輻射強度和半衰期。
舉一個例子,有一些放射性同位素的半衰期以小時計算,并且它們發出的輻射較為微弱,因此它成為了器官成像的理想選擇,也不會對患者造成嚴重的傷害。有一些半衰期以天計算的放射性同位素,它的輻射衰減強度較大,因此就適合用來殺死癌細胞,也因此開辟了一個新領域:靶向α粒子療法。
靶向α粒子療法物理原理
在三種衰變當中,α衰變是最適合進行治療的。α衰變會從原子核當中釋放出α粒子,它包含了兩個質子和兩個中子。與其他形式的衰變相比,它的速度更慢,也更重,不能穿透組織太遠(大約只有幾個細胞直徑)。由于這種輻射路徑較短,因此不會對其它健康的細胞造成影響。也因為它的轉移能量較大,因此它也能撕裂DNA,殺死癌細胞。
但是,要想把這些放射性元素投放到指定位置,需要把它與生物分子進行結合。例如一種抗體,它會特異性地尋找并結合癌細胞上的受體,放射性同位素就可以直接傳遞到癌細胞上。
但是,我們并不能隨便選擇一種可以釋放α粒子的放射性元素。有些元素并不能很好地附著在藥物分子上。有些元素半衰期很長,容易在體內留下有毒的副作用。有些元素半衰期很短,在還沒進入體內前就已經衰變完了。排除掉這些不利條件,科學家發現錒-225是一種很好的選擇。
錒-225:最稀有的藥物
錒-225發生的是α衰變,它的半衰期為10天。這個時間說長也長,它可以讓放射性元素有時間在目標區域聚集;但它也足夠短,不會在體內停留太久,對人體產生危害。
早在1993年,就有科學家發文稱錒-225具有治療癌癥的潛力。但是直到2004年,它才被證明是有效的。不過,仍有一個難題阻止科學家對它的研究,那就是它極其罕見。數十年來,錒-225都是從釷-229衰變過程中獲得,然而這也只是微量而已。
近年來,隨著全球需求的上升,科學家開始在粒子回旋加速器中生產錒-225。他們利用加速器把質子速度提高到一定的級別,然而讓它去撞擊一片釷,這就可以產生我們想要的錒-225。現在,世界各地的不同機構正在利用這種方法,制造更多的錒-225進行治療和研究。