Свыше 50 % радиоактивных изотопов в мире нарабатываются для производства радиофармпрепаратов. О том, какой путь они проходят, прежде чем попасть к пациенту, рассказали на Public Talk сети информационных центров по атомной энергии эксперты Томского политехнического университета Артем Наймушин и Евгений Нестеров. А мы посмотрели и законспектировали.
Не только энергия
У многих ядерный реактор ассоциируется исключительно с АЭС, а ядерный распад — с выработкой электроэнергии. Все так, но помимо энергетических реакторов бывают и исследовательские. Согласно базе данных МАГАТЭ, в мире 223 реактора используются для производства радиоизотопов, рентгенографии, для определения характеристик и испытания материалов, а также в образовательных целях. Кстати, первый в мире ядерный реактор, «Чикагская поленница» Энрико Ферми, классифицировался как исследовательский. Первый советский реактор Ф 1 тоже не был предназначен для выработки электроэнергии.
Исследовательские реакторы различаются по множеству характеристик, например по режиму работы. Они могут быть импульсными — там генерируются кратковременные, не дольше секунды, всплески мощности и потока нейтронов, пульсирующими — те же всплески, но с определенной периодичностью, а также реакторами продолжительной работы. Последний тип годится для наработки радиоизотопов — чтобы достичь необходимой для медицины активности, изотоп должен выдерживаться под потоком нейтронов продолжительное время.
Единственный в России действующий ядерный реактор, находящийся на территории университета — Томского политеха, как раз является реактором продолжительной работы и используется, помимо прочего, для производства лютеция 177, фосфора 32 и технеция 99m для ядерной медицины. Внутри активной зоны реактора ТПУ — 14 вертикальных труб, так называемых вертикальных экспериментальных каналов, которые опущены в нейтронную бериллиевую ловушку. В канал помещается ампула с материнским изотопом, причем каждый канал можно загрузить разными изотопами. После длительного, несколько недель, облучения мощным потоком нейтронов ампулу извлекают из активной зоны и переносят в горячую камеру. Там происходит сложный радиохимический процесс — выделение и очистка изотопа. И если процесс наработки в реакторе более-менее похож у разных изотопов (меняется только продолжительность облучения), то радиохимические методы сильно различаются.
Нарабатывать изотопы можно не только в исследовательских реакторах, но и на энергетических. Например, на Ленинградской АЭС производят кобальт 60, йод 125, молибден 99 и йод 131. Но для атомных станций этот продукт побочный, все же основная их функция — генерация.
А это мобильный генератор, который синтезирует технеций 99m в больницах
Просто добавь биомолекулу
Наработать изотоп — это полдела. Следующий шаг — приготовить из него препарат. Для этого изотоп соединяют с органотропной биомолекулой, которая избирательно накапливается в определенном органе. Молекула доставляет изотоп к опухоли, а тот ее уничтожает или подсвечивает — для диагностики. Например, для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) изотопы должны излучать в гамма-диапазоне и иметь период полураспада от нескольких минут до одних суток. Самый популярный изотоп для ОФЭКТ — технеций 99m. Эта рабочая лошадка ядерной медицины используется более чем в 80 % случаев. Второе диагностическое направление — ПЭТ. Здесь используются позитрон-излучающие радиоактивные нуклиды с периодом полураспада от нескольких секунд до часа, например фтор 18.
Терапевтические радиоизотопы же должны излучать в бета- (например, йод 131) или альфа-диапазоне (радий 223). Терапия альфа-излучателями — это относительно новое направление в ядерной медицине. У таких изотопов довольно низкая проникающая способность, поэтому они точечно воздействуют на саму опухоль, не повреждая здоровые ткани. Из-за короткого периода полураспада многих изотопов врачи иногда синтезируют радиофармпрепараты сами, прямо в клинике. Медработник берет два флакона, с радиоизотопом и биомолекулами, и после некоторых манипуляций (смешивание, нагрев, охлаждение, инкубация и т. д.) получает РФП. В больницу радиоизотоп доставляют в свинцовом контейнере. Свинец — самый дешевый и при этом надежный материал для защиты от ионизирующего излучения.
Иногда врачи сами синтезируют не только радиофармпрепараты, но и изотопы с помощью специальных генераторов, внутри которых из долгоживущего радиоактивного изотопа образуется другой, с меньшим периодом полураспада. Например, период полураспада технеция 99m — всего шесть часов. За это время его невозможно доставить с производства в больницу на другом конце страны и ввести пациенту. Поэтому врачи получают генератор технеция 99m, внутри которого этот изотоп непрерывно синтезируется из молибдена 99. Аналогичным образом, прямо у постели пациента, можно синтезировать рений 188, рубидий 82 и т. д.
Росатом развивает собственную медицинскую инфраструктуру, чтобы оказывать населению весь комплекс необходимых для выздоровления медицинских услуг, неся полную ответственность за качество и результат лечения на каждом этапе. Задача – повысить доступность жизненно важных медицинских технологий, оборудования и лекарств для пациентов в России и за ее пределами. Узнать больше