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錒-225

锕的同位素

錒-225（225Ac）是一種錒的同位素，半衰期為10天，會α衰變成221Fr。它是鎿衰變鏈（從237Np開始的衰變鏈）的一員。除了自然界鎿衰變鏈產生的痕量225Ac以外，剩下的225Ac都是人造的。

錒-225，225Ac
17 mCi的225Ac導致的切連科夫輻射
基本
符號225Ac
名稱錒-225、Ac-225
原子序89
中子數136
核素數據
豐度痕量
半衰期9.920 天
母同位素225Ra (β−)
229Pa (α)
225Th (EC)
衰變產物221Fr
原子量225.023229(5) u
過剩能量21637±5 keV
衰變模式
衰變類型衰變能量（MeV）
α5.9351
錒的同位素
完整核素表

225Ac的性質使其可用於α粒子標靶治療（英語：targeted alpha-particle therapy）（TAT），且臨床試驗已證明225Ac可以治療各種癌症。不過，225Ac因必需用回旋加速器合成而稀有，限制其潛在的應用。

衰變和存在

 
225Ac是鎿衰變鏈的一員

225Ac的半衰期為10天，會α衰變。作為鎿衰變鏈的一員，225Ac在自然界中只能通過237Np的衰變產生，而237Np又只能由232Th和238U的中子捕獲產生。[1]它遠比235U產生的227Ac和232Th產生的228Ac稀有。它相對於232Th的豐度估計低於1.1×10−19，相對於230Th的豐度估計為9.9×10−16。[1]

發現

225Ac於1947年通過233U的合成和衰變發現。[2]F. Hagemann帶領的一組來自阿貢國家實驗室的物理學家首先報告225Ac的發現，並確認它的半衰期為10天。[3]由A. C. English帶領的另一個加拿大研究小組也獨立發現了這條衰變鏈。他們的論文被發表到《物理評論》的同一篇期刊上。[2][4][5]

生產

因為自然界中的225Ac極少，所以必需人工合成。大部分225Ac都源自229Th的α衰變，但由於229Th的半衰期長達7340年，所以生產速度很慢。[6]225Ac也可通過用質子轟擊226Ra產生。此方法的潛力於2005年得到證實，但226Ra的生產和處理分別因分離的成本和衰變產物（如222Rn）的危害而變得困難。[6]

此外，225Ac也能由232Th和高能質子的核破碎反應（英語：spallation）產生。[7]目前的技術可以生產幾毫居里的225Ac，但它們需要和其它產物分離。[8]這可通過先讓短壽命核素衰變，然後在熱室（英語：hot cell）用化學方法分離錒的同位素，濃縮225Ac。分離過程中必需特別注意避免長壽命、會β衰變的227Ac的污染。[7]

225Ac幾十年來大多由橡樹嶺國家實驗室生產，進一步減少其供應量。[7]洛斯阿拉莫斯國家實驗室和布魯克黑文國家實驗室目前使用232Th生產更多的225Ac，[9]而TRIUMF（英語：TRIUMF）和粉筆河實驗室圍繞225Ac商業化生產建立戰略合夥關係。[10]

225Ac的低供應量限制了其在研究和癌症治療（英語：cancer treatment）的應用。目前每年225Ac的供應量據估計只能用於約1000次癌症治療。[6][11]

用處

α粒子的射程短（幾個細胞的直徑）、能量高，可以高效殺死癌細胞，因此225Ac等α粒子源在癌症治療中受到青睞。225Ac十天的半衰期使它有時間治療癌症，且在治療幾個月後就沒有殘留。[9]此外，225Ac因為較長的半衰期，半數致死量比同為α粒子標靶治療藥物的213Bi大幾個數量級。225Ac衰變到209Bi會放出四個高能α粒子，大大增強其功效。[9][12]

多項臨床試驗證明了225Ac可以有效用於α粒子標靶治療。[7][12]225Ac的配合物（如：標有225Ac的抗體）已嘗試用於治療各種癌症，包括白血病、前列腺癌和乳癌。[12]在對18名急性骨髓性白血病患者使用試驗用225Ac藥物後，他們的病情都有顯著改善，而自身不被傷害。目前也在進一步臨床試驗其它藥物。[9]

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. Occurrence of the (4n + 1) series in nature (PDF). Journal of the American Chemical Society. 1952, 74 (23): 6081–6084 [2023-07-08]. doi:10.1021/ja01143a074. （原始內容存檔 (PDF)於2020-11-14）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Thoennessen, M. The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. 2016: 112–113. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. 
  3. ^ Fry, C.; Thoennessen, M. Discovery of actinium, thorium, protactinium, and uranium isotopes. Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2013, 99 (3): 345–364. Bibcode:2013ADNDT..99..345F. arXiv:1203.1194  . doi:10.1016/j.adt.2012.03.002. 
  4. ^ Hagemann, F.; Katzin, L. I.; Studier, M. H.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. The (4n + 1) Radioactive Series: The Decay Products of U233. Physical Review. 1947, 72 (3): 252. Bibcode:1947PhRv...72..252H. doi:10.1103/PhysRev.72.252. 
  5. ^ English, A. C.; Cranshaw, T. E.; Demers, P.; Harvey, J. A.; Hincks, E. P.; Jelley, J. V.; May, A. N. The (4n + 1) Radioactive Series. Physical Review. 1947, 72 (3): 253–254. Bibcode:1947PhRv...72..253E. doi:10.1103/PhysRev.72.253. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Robertson, A. K. H.; Ramogida, C. F.; Schaffer, P.; Radchenko, V. Development of 225Ac radiopharmaceuticals: TRIUMF perspectives and experiences. Current Radiopharmaceuticals. 2018, 11 (3): 156–172. PMC 6249690  . PMID 29658444. doi:10.2174/1874471011666180416161908. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 U.S. Department of Energy. How scientists discovered a new way to produce actinium-225, a rare medical isotope. Phys.org. 2018 [8 November 2019]. （原始內容存檔於2022-10-09）. 
  8. ^ Griswold, J. R.; Medvedev, D. G.; Engle, J. W.; et al. Large scale accelerator production of 225Ac: Effective cross sections for 78-192 MeV protons incident on 232Th targets. Applied Radiation and Isotopes. 2016, 118: 366–374. PMID 27776333. doi:10.1016/j.apradiso.2016.09.026  . 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Tyler, C. Nuclear War Against Cancer. 1663. No. March 2016 (Los Alamos National Laboratory): 27–29. [2023-07-08]. （原始內容存檔於2023-07-08）. 
  10. ^ TRIUMF and CNL to form strategic partnership to enable ground-breaking cancer treatment. TRIUMF. 27 September 2018 [2023-07-08]. （原始內容存檔於2022-10-07）. 
  11. ^ UBC Science. Accelerating access to an elusive medical isotope. Medium. 2019 [8 November 2019]. （原始內容存檔於2019-11-09）. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 Scheinberg, D. A.; McDevit, M. R. Actinium-225 in targeted alpha-particle therapeutic applications. Current Radiopharmaceuticals. 2011, 4 (4): 306–320. PMC 5565267  . PMID 22202153. doi:10.2174/1874471011104040306. 
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