α核素系列介绍之锕Ac-225（一）

引言

放射性药物与普通化药、生物药之间最鲜明的差异之一就是：对放药而言，放射性同位素作为不可或缺的起始原料起着基石的作用，同时对放药本身的发展应用、临床可及性、成本有着决定性影响。因此，要发展放射性药物，首先要解决放射性核素的供应来源问题。放射性同位素生产供应稳定、持续、可靠、成本能确保惠及普通患者，能提高临床用药可及性，相应的放射性药物才会具有临床价值和发展空间。

α核素放射性药物用于肿瘤治疗具有独特的优势。在肿瘤杀伤作用方面：α核素在衰变过程中能够发射α粒子，其传能线密度（LET）比β核素高出近百倍，肿瘤杀灭效果显著优于β核素。另一方面，β核素破坏肿瘤细胞DNA单链，肿瘤细胞有修复的可能，从而导致肿瘤复发。但α核素可直接破坏肿瘤细胞DNA双链，导致肿瘤细胞永久性杀灭，被誉为“手术刀般的放疗”。此外，临床试验数据还显示α核素杀伤癌细胞的同时可以引发肿瘤免疫反应，与免疫疗法有互相促进的作用，使肿瘤治疗达到“一加一大于二”的效果。在安全性方面：α核素射程短，仅有几个细胞的射程，对正常组织损伤极小且几乎无副作用，安全性更高。

毋庸置疑，α核素药物有广阔的临床应用前景，但α核素作为一种新兴的核素，在供应来源、靶材原料、生产工艺技术、分离纯化等方面存在很高的技术壁垒。本系列文章将针对上述问题，对常见的几种医用α核素进行简要介绍。

本期将介绍锕²²⁵Ac的特性及目前用于锕²²⁵Ac生产的主要方法之一。

锕²²⁵Ac的一般特性

半衰期：9.92天

最大比活度：58000 Ci/g

毒性：游离的锕²²⁵Ac主要聚集在肝脏和骨骼

锕²²⁵Ac的衰变特性

锕²²⁵Ac为100% α衰变，首先衰变成钫²²¹Fr，锕²²⁵Ac在此衰变过程中也释放不同能量γ射线，但其分支比小于1%，其中最高能量的两个γ射线分别是100KeV和150KeV。衰变纲图如下：

锕²²⁵Ac衰变至稳定核素铋²⁰⁹Bi（半衰期2.0x10¹⁹年）过程中，累计进行了5次α衰变，衰变产生的子体核素会再次进行α衰变，在此过程中，砹²¹⁷At、钋²¹³Po、铅²⁰⁹Pb这几种核素不释放或者释放低于0.1%的γ射线，这意味着这几个核素在人体里不能被探测和测量，这对人体吸收剂量的估算带了挑战。

锕²²⁵Ac的一种生产方法

目前为止，锕²²⁵Ac一共有5种生产方法。本篇介绍其中一种：从铀 ²³³U中分离提纯得到锕²²⁵Ac，即钍²²⁹Th—锕²²⁵Ac发生器。该方法是锕²²⁵Ac现行的主要生产方法之一，也是绝大部分锕²²⁵Ac的来源。以钍²²⁹Th—锕²²⁵Ac发生器方式获得锕²²⁵Ac的衰变图如下：

通过钍²²⁹Th（T_1/2=7340年）自然衰变得到锕²²⁵Ac的方式，历史上曾经生产过年产量600-800mCi的无载体锕²²⁵Ac，而钍²²⁹Th是从铀 ²³³U衰变纯化获得。从铀 ²³³U中分离提纯出钍²²⁹Th的流程需要巨量的铀 ²³³U（半衰期达160,000年）。铀²³³U是易裂变核素，可用于制造核武器，也用做核反应中核燃料，大多数的铀²³³U 储备主要于上世纪50年代至70年代，利用核反应堆中子辐射钍²³²Th的方式生产获得。

到目前为止，美国能源部（DOE）有100公斤（亦有说法是2吨）左右的存量，铀²³³U是国家战略物资，即便可以利用这些储备的铀²³³U进行提纯，也只能获得几个居里的钍²²⁹Th。

为了确保提纯工艺效率，从铀²³³U中分离提纯出钍²²⁹Th这一流程每30年才能重复循环一次，且工艺复杂、成本高昂。理论上，平均1Kg铀 ²³³U中可以分离提纯得到187mg钍²²⁹Th，钍²²⁹Th比活度是212 mCi/g， 1 mCi 钍²²⁹Th一年能够衰变产生7 mCi锕²²⁵Ac。换言之，1g纯的钍²²⁹Th每年可以衰变产生1.5Ci的锕²²⁵Ac。但实际中，用于钍²²⁹Th—锕²²⁵Ac发生器的原料比活度远远低于100%，实际产量要比上述理论值小很多。

各国通过钍²²⁹Th发生器

生产锕²²⁵Ac的产能

美国

2005年，美国国会要求DOE（美国能源部）停止从储备铀²³³U中分离提纯钍²²⁹Th，取而代之的是在这些储备铀²³³U中加入铀²³⁸U以降低铀²³³U浓度，使其去核武器化，并永久处置所有储备的铀²³³U。在处置过程中，少量钍²²⁹Th从尚未加入铀²³⁸U的部分储备铀²³³U中分离提纯出来。

目前，美国橡树岭国家实验室基于钍²²⁹Th—锕²²⁵Ac发生器的工艺路线每年能够生产约700mCi的锕²²⁵Ac。在1991年—1992年，该实验室分别回收了90mg比活度为0.36%和50mg比活度为24.4%的钍²²⁹Th，但这部分产品被钍²²⁸Th污染，该产品在橡树岭国家实验室被分成四份，目前这部分钍²²⁹Th已经被出售给多家公司。

2020年，DOE向FDA提交的锕²²⁵Ac的DMF获得批准，但是随后橡树岭国家实验室并未基于此工艺路线开展新的研究项目来增加其产能。

欧洲及加拿大

✔据推测，俄罗斯有704mg钍²²⁹Th，锕²²⁵Ac的年产能约为700mCi。但是其铀²³³U的储备量属于国家秘密，未向外界公布。

✔德国ITU从美国橡树岭国家实验室获得过215mg钍²²⁹Th，具有300mCi锕²²⁵Ac的年产能。

✔加拿大CNL实验室有大约半公斤的铀²³³U，可用来生产出1Ci的锕²²⁵Ac，但目前该实验室没有分离提纯锕²²⁵Ac的计划。

总而言之，利用钍²²⁹Th发生器，目前全球锕²²⁵Ac的年产量大约有1.7Ci。