一种医用α核素225Ac的制备与分离系统及方法

本发明涉及医用同位素制备与分离领域，特别是关于一种医用α核素225ac的制备与分离系统及方法。

背景技术：

1、靶向α治疗（targeted alpha therapy，tat）是一种基于发射α粒子的放射性核素与肿瘤选择性载体分子作为特定靶向癌细胞载体的核医学治疗方式，该治疗方式可高效杀死癌细胞，而对正常组织损伤小，是一种很有前景的肿瘤治疗方法。225ac核素因其适中的半衰期（9.9天）、独特的衰变性质和易于配位等特点，是tat中α核素的最佳选择之一。预计未来几年全球对225ac的年需求量将达到几百ci，而目前全球225ac的年产量不足2 ci。

2、225ac现有的制备方法主要包括229th/225ac发生器、加速器辐照镭靶和中高能质子加速器辐照钍靶三种，其中，中高能质子加速器辐照钍靶被认为是最有可能在未来实现225ac量产的方式。该方式是利用中高能质子（大于100 mev）轰击232th靶发生散裂反应（232th(p,x) 225ac）产生225ac。

3、然而，目前一般采用化学分离法从232th靶中分离225ac，虽然可有效去除232th和其它元素产物，却无法去除225ac的同位素227ac：227ac也是质子束打232th靶的反应产物之一，其半衰期长（21.8年），如无法去除可能给人体带来长期的放射性风险并引起放射性废物处理等一系列辐射安全问题。因此，需要一种能够实现225ac的高效率制备和分离提纯，满足靶向α治疗对于225ac需求的制备与分离系统及方法。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种医用α核素225ac的制备与分离系统及方法，能够实现225ac的高效率制备和分离提纯，满足靶向α治疗对于225ac的需求。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种医用α核素225ac的制备与分离系统，包括：

3、232th靶，用于接收中高能的质子束轰击，通过散裂反应产生核素225ac；

4、可调谐激光装置，用于针对目标元素，选择相应波长的两束或三束激光射入热腔电离室；

5、所述热腔电离室，用于采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子；

6、引出及传输元件，用于将到达所述热腔电离室引出孔的目标同位素的单电荷态离子引出并传输至电磁分离器；

7、所述电磁分离器，用于对不同荷质比的目标同位素的单电荷态离子进行分离，筛选出所需的同位素离子；

8、同位素收集系统，用于对筛选出的同位素离子进行收集。

9、进一步地，所述232th靶为箔片靶。

10、进一步地，所述可调谐激光装置包括第一可调谐激光、第二可调谐激光、第三可调谐激光和三个反光镜，所述第一可调谐激光、第二可调谐激光和第三可调谐激光的一侧均对应设置一所述反光镜，所述第一可调谐激光、第二可调谐激光和第三可调谐激光均用于发射相应波长的激光，所述反光镜用于将相应波长的激光射入所述热腔电离室。

11、进一步地，所述热腔电离室采用两步激光共振电离方式或三步激光共振电离方式，其中，所述两步激光共振电离方式为对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态和终态；所述三步激光共振电离方式为对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态、第二激发态和终态。

12、进一步地，所述热腔电离室采用钨、钽或六硼化镧制成。

13、进一步地，所述热腔电离室采用电阻式加热。

14、进一步地，所述电磁分离器采用m/δm＞1000的电磁分离器，其中，m为离子的原子质量数。

15、另一方面，提供一种医用α核素225ac的制备与分离方法，包括：

16、利用中高能的质子束轰击232th靶，232th靶通过散裂反应产生核素225ac；

17、针对目标元素，选择可调谐激光装置中相应波长的两束或三束激光射入热腔电离室；

18、热腔电离室采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子；

19、引出及传输元件将到达热腔电离室引出孔的目标同位素的单电荷态离子引出并传输至电磁分离器；

20、电磁分离器对不同荷质比的目标同位素的单电荷态离子进行分离，筛选出所需的同位素离子；

21、同位素收集系统对筛选出的同位素离子进行收集。

22、进一步地，所述热腔电离室采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子，包括：

23、热腔电离室采用两步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态和终态，电离成为目标同位素的单电荷态离子。

24、进一步地，所述热腔电离室采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子，包括：

25、热腔电离室采用三步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态、第二激发态和终态，电离成为目标同位素的单电荷态离子。

26、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

27、1、本发明与目前利用化学方法将225ac从钍靶中分离提纯的方案相比，节省了打靶结束到分离提纯之间的时间（一般需要三到四天时间），避免了225ac在这期间的衰变损失，可大大提高225ac的制备效率。

28、2、本发明不仅可以去除其它元素杂质（靶元素及其它反应产物），例如th、ra等，还可以去除ac的同位素226ac、227ac。

29、3、本发明采用在线分离方式，即质子束打靶后直接对其产物进行电离、分析，这种方式可以提高同位素的制备效率。

30、4、本发明利用多步激光共振电离将目标元素电离成单电荷态离子，该电离方式具有元素选择性，其它元素原子不会被电离。

31、5、本发明电离腔室为热腔电离室，能够避免目标元素原子沉积在腔壁上，同时沿腔室形成轴向电势分布，引导离子向引出孔方向移动，形成负的等离子体势，加强离子的径向约束。

32、6、本发明利用高分辨率的电磁铁将电离后的单电荷态离子束根据其荷质比的差异进行分离，因此可以将ac的同位素（如226ac、227ac）与目标同位素225ac完全分离。

33、综上所述，本发明可以广泛应用于医用同位素制备与分离领域中。

技术特征：

1.一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述232th靶为箔片靶。

3.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述可调谐激光装置包括第一可调谐激光、第二可调谐激光、第三可调谐激光和三个反光镜，所述第一可调谐激光、第二可调谐激光和第三可调谐激光的一侧均对应设置一所述反光镜，所述第一可调谐激光、第二可调谐激光和第三可调谐激光均用于发射相应波长的激光，所述反光镜用于将相应波长的激光射入所述热腔电离室。

4.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述热腔电离室采用两步激光共振电离方式或三步激光共振电离方式，其中，所述两步激光共振电离方式为对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态和终态；所述三步激光共振电离方式为对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光依次激发至第一激发态、第二激发态和终态。

5.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述热腔电离室采用钨、钽或六硼化镧制成。

6.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述热腔电离室采用电阻式加热。

7.如权利要求1所述的一种医用α核素225ac的制备与分离系统，其特征在于，所述电磁分离器采用m/δm＞1000的电磁分离器，其中，m为离子的原子质量数。

8.一种医用α核素225ac的制备与分离方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的一种医用α核素225ac的制备与分离方法，其特征在于，所述热腔电离室采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子，包括：

10.如权利要求8所述的一种医用α核素225ac的制备与分离方法，其特征在于，所述热腔电离室采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子，包括：

技术总结本发明涉及一种医用α核素225Ac的制备与分离系统及方法，系统包括：232Th靶，用于接收中高能的质子束轰击，通过散裂反应产生核素225Ac；可调谐激光装置，用于针对目标元素，选择相应波长的两束或三束激光射入热腔电离室；热腔电离室，用于采用多步激光共振电离方式，对扩散进入腔室的目标元素原子通过激光进行激发，电离成为目标同位素的单电荷态离子；引出及传输元件，用于将到达所述热腔电离室引出孔的目标同位素的单电荷态离子引出并传输至电磁分离器；电磁分离器，用于对不同荷质比的目标同位素的单电荷态离子进行分离，筛选出所需的同位素离子；同位素收集系统，用于对筛选出的同位素离子进行收集，本发明可以广泛应用于医用同位素制备与分离领域中。技术研发人员：孙良亭,赵环昱,赵红卫,张俊杰受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/23