[发明专利]生产放射性核素的方法

说明书

本发明涉及放射性核素的生产。更具体地，本发明涉及根据Szilard-Chalmers原理生产的并具有高特定放射性的放射性核素。本发明相应提供了一种生产该放射性核素的方法，还扩展至由所述方法生产的放射性核素。本发明还提供了一种放射性核素的生产配置。

在癌症患者治疗中引起并发症的常见原因是癌症的转移，尤其是在骨骼中。转移是一种恶性肿瘤从其体内原发位置如乳房或前列腺扩散并集中在另一个器官如骨骼中的病症。疼痛和不适是转移性骨癌的常见症状和副作用，并通常使得在原发位置处恶性肿瘤的单独治疗或处理变得无效，经常导致恶性肿瘤对于患者来说是致命的。缓解来自转移性骨病的骨痛，通常是受到放射性核素治疗（RNT），也称为放射性同位素治疗（RIT）影响。RNT或者RIT涉及将放射源施用于目标区域如恶性肿瘤已扩散至此的骨骼，从而辐照目标区域并控制这个区域的癌性生长。这可作为对原发性恶性肿瘤单独治疗的增强和补充。特别是在骨转移治疗中，需要具有短程发射和高特定放射性的辐射源，从而分别减少敏感骨髓暴露于辐射以获得具有有限或最小辐射剂量的强抗肿瘤效果，从而减少辐射暴露于身体其他部位。

在本发明的领域中众所周知的是，高特定放射性的放射性核素(包括亚稳放射性核素)能够通过用中子辐射辐照适当的包含目标核素材料的目标介质进行生产，使得入射中子与目标核素材料中的目标核子反应，从而产生中子(n)吸收-伽马（γ）辐射核反应，也表示为(n，γ)。在目标介质中产生的亚稳放射性核素从γ辐射获得高的反冲能量并从原始目标晶格，即目标核素材料中发射或弹回。然后这些发射的放射性核素被捕获并被陷入放置在紧密靠近目标介质处的反冲捕获材料或介质（RCM）中，从而所发射的放射性核素与目标核素材料中的不活跃或冷的目标核子分离。所发射的亚稳放射性核素相对于冷的核子，在反冲捕获材料中浓缩或富集。这个过程通常称为Szilard-Chalmers原理。然后反冲核子从反冲捕获材料中回收。

本发明的目的是提供一种利用Szilard-Chalmers原理生产具有高特定放射性和短程辐射发射的放射性核素的可行方法。

因此，本发明提供了生产放射性核素的方法，其包括：

在辐射区，使用中子辐射辐照含有至少一种目标核素材料的目标介质，从而使得在目标核素材料中形成放射性核素，同时至少一些所形成的放射性核素从目标核素材料中发射；和

在不具有晶体等级空笼结构的碳基反冲捕获材料中，捕获和收集所发射的放射性核素。

所述目标核素材料可选自由纯金属和金属化合物组成的组。优选地，目标核素材料可含有金属化合物，包括金属氧化物、金属盐或有机金属化合物。具体地，目标核素材料的金属可选自元素周期表中从原子序数为21的钪（Sc）延伸至原子序数为83的铋（Bi）的金属元素，该两个元素包含在内，排除非金属元素砷（As）、硒（Se）、溴（Br）、氪（Kr）、碲（Te）、碘（I）和氙（Xe）。优选地，金属可以是锡（Sn）。在这种情况下，目标核素材料通常可选自元素锡或锡金属，以及选自锡氧化物，包括氧化锡（II）（SnO）和二氧化锡（IV）（SnO₂）。目标核素材料可以替代地选自锡盐，包括氯化锡（II）（SnCl₂）、四氯化锡（IV）（SnCl₄）、硫酸锡（II）（SnSO₄）和硝酸锡（II）（Sn(NO₃)₂）。目标核素材料还可替代地选自锡的有机金属化合物，包括四苯基锡、锡（IV）-酞菁氧化物、锡（II）-酞菁和锡（II）-2,3-萘酞菁。

碳基反冲捕获材料可选自非晶态碳、碳的同素异形体及其混合物。更具体地，反冲捕获材料可选自各向同性非晶态碳；碳的同素异形体如石墨、石墨烯、碳纳米泡沫、炭黑、木炭、活性炭和玻璃碳；或其混合物。上述各向同性非晶态碳和碳的同素异形体的特征为，其没有晶体等级的所谓空笼结构，当暴露于中子辐照时该空笼结构很容易由于辐射而发生变形。

目标核素材料和反冲捕获材料均可为精细颗粒形式，通常各自具有最多约50nm的平均粒径。优选地目标核素材料可具有能够获得的尽可能小的平均粒径，一般在约50nm至约10μm的量级。