在地球和太空中使用高能质子对抗癌症

在地球和太空中使用高能质子对抗癌症
左图:生产速率作为母体放射性同位素硒-72 (Se-72)(1)和锗-68 (Ge-68)(2)质子能量的函数。右图,转移性结肠癌患者的正电子发射断层扫描(PET)图像,使用镓-68 (Ga-68)获得。图片来源:Morgan B. Fox,加州大学伯克利分校(左)和Christophe M. Deroose,鲁汶大学医院(右)

地球上的科学家利用高能质子制造同位素来检测和治疗癌症。然而,在太空中,这些同样的高能质子会对宇宙飞船和乘坐其中的宇航员的健康构成威胁。这些风险意味着航天器必须有防护屏蔽。不幸的是,科学家们对这些高能质子带来的风险有很大的不确定性。为了了解更多有关风险和使用这些质子生产同位素的知识,科学家测量了用于生产重要的新放射性药物的高能质子反应的截面(概率)。

的影响

通过测量这些横截面,科学家可以优化治疗癌症所需的医用同位素的数量和纯度。其中包括使用来自的高能质子生产药品砷-72- hbed和镓-68- dotatoc.医生使用这些药物来显示肿瘤在体内的扩散部位。然而,高能质子也是一种危险的空间辐射。

更好地了解它们的行为和反应可以让科学家改进保护宇航员和航天器电子设备的屏蔽设计。这将使我们能够探索其他星球,同时也有助于理解原子核是如何吸收和释放能量的。

总结

来自布鲁克海文国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员使用来自布鲁克海文Linac同位素发生器、洛斯阿拉莫斯同位素生产设备和伯克利实验室88英寸回旋加速器的质子束进行了一系列实验。这些实验测量了高达200 MeV的铌和砷靶的质子轰击产生78种同位素的速率,其中包括两种用于正电子发射断层扫描(PET)的放射性核素和一种用于监测加速器中质子束的剂量。

该团队将大量的生产数据与最先进的预测进行了比较建模代码,以探索当两个质子碰撞时,来自进来的质子的能量在整个原子核中传播的速度。结果显示,与科学家之前认为的相比,原子核中的能量耗散速度明显较慢。

这种减少反过来又导致额外的“次级”高能质子和中子的发射增加,并且在产生不同的同位素时也表现出显著不同的速率中子比率。总的来说,这些结果为两种PET放射性核素的优化生产提供了指导,并将有助于设计航天器及其乘员免受宇宙辐射中质子引起的“次级”粒子的影响。

与这项工作有关的研究发表在去年的物理评论C

更多信息:Morgan B. Fox等,砷在35 ~ 200 MeV的质子诱导反应的测量和建模,物理评论C(2021)。DOI: 10.1103 / PhysRevC.104.064615

Morgan B. Fox等,研究球形核上高能质子诱导反应:对预平衡激子模型的影响,物理评论C(2021)。DOI: 10.1103 / PhysRevC.103.034601

所提供的美国能源部
引用:在地球和太空中使用高能质子对抗癌症(2022年,10月14日)检索自2022年11月11日//www.puressens.com/news/2022-10-cancer-earth-space-high-energy-protons.html
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