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寻找钼-99的新供应源

作者:钨钼云商  发布时间:2019-03-27  点击量:1566


 

钼-99

是一种重要的放射性同位素,用于诊断和检测心血管疾病和癌症等多种疾病。 每年数百万患者从核医学成像技术中受益。 但是,目前全球钼-99的供应仅仅依靠少数几个已运行多年的研究型核反应堆,所以供应源的可靠性引发业内关注和担忧。 为了确保钼-99安全稳定的长期供应,一些新项目正在进行中。


钼-99原子核含有42个质子,57个中子。它不稳定,半衰期为66小时,衰变为亚稳态锝-99m同位素。这意味着在这段时间里,一半的钼-99原子将衰变成锝-99m。锝-99m的半衰期是6个小时,发射出类似于高能 χ 射线的 γ 射线,通过标准的医学 “γ 照相机” 成像。这对于许多医学诊断步骤而言非常重要。由于其半衰期短,成像剂即生即灭,不能储存。所以,“准时化” 是同位素脆弱供应链的生存模式。从反应堆生产出来到医院使用的整个过程中,任何的飞机延误或交通拥堵都可能威胁其寿命,使moly-99和锝-99m失效并危及等待诊断的病人。

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SPECT扫描仪检测衰变的锝-99m发射出的伽马射线

 ©SiemensHealthineers



锝-99m在现代医学中的重要性


锝与集中在人体各个部位包括骨骼,心脏,大脑和肾脏的药理学试剂结合,γ 照相机收集锝的γ辐射,这种技术类似于X射线CAT(计算机轴向断层扫描)。与CAT扫描相比,用这种方法给脏器拍片有两大优点:患者接收的辐射剂量大大减少,影像显示的细节更多,因为信号直接来自脏器本身。锝-99m用于30多种不同的医学诊断,每年在全球医疗诊断的使用次数超过3000多万次,已经成为迄今为止最重要的医用放射性同位素。

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彩色伽玛扫描成像,锝-99m示踪剂显示出转移性甲状腺癌

©GJLP / SCIENCE PHOTO LIBRARY



供应问题


钼-99供应链需要加强。西方国家所用的钼-99几乎全部出自七座核研究反应堆,它们分布在荷兰、波兰、比利时、捷克、南非、加拿大和澳大利亚。还有几座产量很少,只供给当地使用,俄罗斯有四座主要满足国内消费。到目前为止,除一个反应堆外,其它全部是从高浓缩铀(HEU)生产钼-99。高浓缩铀是制造简单核武器的一种原料,出于安全考虑,国际社会一直试图禁止在反应堆使用高浓缩铀。

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更让人们担心的是,这些反应堆中有5座已经运行50多年,由于维修量增大和意外停机增多,很容易造成减产。2009-2010年间,两座反应堆的计划外停产造成钼-99严重短缺。全球钼-99市场需求的20%及美国需求的40%,依靠加拿大Chalk River反应堆的产量来满足,因运行许可证到期,于2016年关停。获得延长许可后,于2018年3月重新投产,有效期至2028年3月。目前的钼-99和锝-99m供应相对稳定,但是,供应链能否长期持续仍是一个问题。



解决问题的途径


2013年奥巴马总统签署法案,提供联邦拨款鼓励美国公司开发替代技术,生产关键的钼-99。SHINE医疗技术公司推出全新技术,采用粒子加速器从低浓度浓缩铀靶生产钼-99。2016年,该项目获得核管理委员会(NRC)的批准,这是自1985年以来首个获批项目。公司预计这套设备每周可以生产5万剂量的钼-99。联邦拨款2500万美元,项目总预算1亿美元,该公司难以筹措剩余资金,所以,该项目的启动日期被推迟到2020年,部分专家认为可能还会推迟。


SHINE附近的北极星医用放射性同位素公司,正在开发两个钼-99生产工艺,项目获得5000万美元的联邦拨款。其一是中子俘获技术,即在现有的研究堆中照射钼靶,得到从Mo-98同位素产生的钼-99,Mo-98在天然存在的钼中占24%。公司对这项技术充满信心,美国食品药品管理局已经批准用该方法从被辐照材料中提取钼-99。


北极星的第二个项目是利用电子加速器从钼-100同位素靶产生钼-99,但是这个项目尚未获得NRC的初步批准。加拿大非赢利组织 PIPE (Prairie 同位素生产机构)也在开发类似的方法。相对于采用铀靶的技术,该方法的优势是不产生核废物。


另外两个加拿大机构--由加拿大粒子加速器中心TRIUMF牵头的CycloMed99和高级回旋加速器系统公司(一家回旋加速器生产商,以前生产其它医用同位素),正在开发另一项技术,利用医院回旋加速器产生的质子束,直接从富含钼-100的钼靶产生锝-99m。两家公司目前都还没有进入商业性研发阶段,但因为他们的技术围绕现有设备设计的,所以,研发道路上的障碍可能会少一些。与电子加速器方法一样,这项技术也不产生核废物。


除此之外,BWX 技术公司最近宣布利用中子俘获生产钼-99,他们俘获中子的方法正在申请专利。该公司的前身Babcook-Wilcox公司,有多年建造商用和舰艇核反应堆的经验,不过,他们没有更多地透露钼-99的生产工艺。他们已经收购了加拿大公司Nordion,后者拥有从moly-99中提取锝-99m的工艺技术,因此,他们是不容小觑的竞争者。


生产Mo-99和提取锝-99m(TC- 99m)的传统工艺和新技术

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 来源:NEA / OECD



前途未卜


鉴于钼-99对于现代医学的重要性,为了解决供应难题,许多想法和计划正在酝酿之中。虽然没有一个项目能保证快速奏效,但是,研究出新方法、开发出新供应能力的可能性在增大。目前,世界仍然依赖分散在全球的七个核反应堆,钼-99的最终解决方案尚需时日。


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