연구원들은 짧은 시간 동안 생산을 개선합니다.

2023년 8월 14일

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미국 에너지부

스칸듐 방사성동위원소는 양전자방출단층촬영(PET) 스캔과 같은 의료 영상 촬영에 잠재적으로 유용합니다. 그러나 의료 서비스 제공자는 이러한 동위원소를 인간이 사용하기에 적합한 양과 순도로 생산하기 어렵기 때문에 현재 암 영상화에 사용하지 않습니다. 특히, 동위원소가 풍부한 특수 칼슘 타겟을 사용하여 만들어야 합니다. 이러한 목표는 희귀하고 비용이 많이 들며 가속기에서 사용하기 어렵습니다. 새로운 연구에서는 스칸듐에 대한 가속기 표적을 만들고 조사하는 방법을 설명합니다. 이러한 목표는 인간 환자에 대한 12가지 이상의 진단 PET 평가를 수행하기에 충분한 방사성 스칸듐을 생산합니다. 이 공정은 95% 이상의 효율로 칼슘 타겟 물질을 재활용합니다.

이 연구는 화학 분야 프론티어(Frontiers in Chemistry) 저널에 게재되었습니다.

진단용 약물과 치료용 약물을 결합하는 것을 "치료치료제"라고 합니다. 이 기술은 암과 같은 질병을 관리하는 데 가장 유망한 옵션 중 하나입니다. 스칸듐-43과 스칸듐-44는 치료용 스칸듐-47과 결합된 치료치료의학에 대한 가장 유망한 옵션 중 두 가지입니다. 이러한 동위원소를 만들려면 값비싼 티타늄과 칼슘 출발 물질이 필요합니다. 또한 분리하기 위해서는 어려운 조사 및 화학적 처리가 필요합니다. 이러한 요인으로 인해 스칸듐 기반 치료법의 개발이 저해되고 가용성이 제한되었습니다.

이 작업은 이러한 한계를 해결하는 지속 가능한 방법을 보여줍니다. 이번 연구에서 매디슨 교수는 산화칼슘 가속기 표적에 양성자와 중수소를 조사하면 스칸듐-43과 스칸듐-44를 형성하는 5가지 핵반응을 연구했습니다. 실험에서는 칼슘-42, 칼슘-43 및 칼슘-44 동위원소가 풍부한 칼슘을 사용하여 상업적으로 이용 가능한 목표로 시작할 때 만들어진 스칸듐-43 및 스칸듐-44의 양과 순도를 조사했습니다. 측정된 가장 큰 수율과 가장 높은 순도는 칼슘-44에 양성자를 조사했을 때 스칸듐-44였습니다. 이는 99.7% 이상의 순도로 1시간 동안 조사하면 120밀리큐리를 생성합니다. 연구원들은 또한 스칸듐을 화학적으로 정제하고 매우 값비싼 칼슘 표적 물질을 회수하는 공정을 개발하여 현대 병원 환경에서 지속 가능하게 만드는 데 도움이 됩니다.

연구된 모든 반응에서 생성된 스칸듐-43 및 스칸듐-44 방사성 동위원소는 암을 표적으로 하는 방사성 약물로 사용할 수 있을 만큼 충분히 순수합니다. PET 스캐너를 사용하는 현대 진단 의료 절차에서 이러한 스칸듐 방사성 동위원소의 해상도와 정량 성능은 기존 방사성 금속 동위원소 갈륨-68의 임상 표준 치료보다 우수합니다.

추가 정보: Kaelyn V. Becker 외, 농축된 42CaO, 43CaO 및 44CaO 표적에서 43Sc 및 44gSc의 Cyclotron 생산, Frontiers in Chemistry(2023). DOI: 10.3389/fchem.2023.1167783

미국 에너지부 제공