ИСТИНА

Онкологические заболевания, наряду с сердечно-сосудистыми, продолжают лидировать в списке болезней с высоким уровнем смертности. Количество онкобольных в России близко к 4 000 000 человек. Ежегодно диагностируется более 600 000 злокачественных новообразований. Преимущество ядерной медицины заключается в использовании специальных препаратов, которые, попадая в организм, целенаправленно усваиваются в клетках рака. Такие препараты способны самостоятельно обнаружить рак как на ранней стадии, так и отдалённые метастазы на более поздних этапах, а также любые другие очаги, к которым нечувствительны прочие методы. В зависимости от цели процедуры – диагностики или терапии – препарат метят радионуклидами с гамма-излучением, выходящим за пределы организма пациента и позволяющим обнаружить локализацию опухоли, или корпускулярным излучением, которое убивает близлежащие (преимущественно раковые) клетки. Среди изотопов, обладающих обоими видами излучения, наибольшее признание обрел 177Lu. Его период полураспада составляет 6,7 дня, что идеально соответствует времени, необходимому применяемым терапевтическим препаратам, чтобы удалиться из кровотока и накопиться в патологических очагах. Малость средней энергии испускаемых 177Lu электронов (всего 133,6 кэВ) выделяет его на фоне других радионуклидов и отражается в том, что излучение изотопа, накопившегося рядом с патологическими клетками, повреждает лишь близлежащие клетки, не нанося урон отдалённым здоровым. Главной особенностью 177Lu являются гамма-линии 113 кэВ и 208 кэВ, энергии которых соответствуют гамма-излучению используемых в радионуклидной диагностике изотопов и наиболее оптимальны для регистрации диагностическим оборудованием. Ни один другой из ныне разработанных изотопов не обладает всеми тремя этими преимуществами. Основные способы получения 177Lu высокой удельной активности – облучение нейтронами реактора либо 176Lu, либо 176Yb по реакциям 176Lu(n,γ)177Lu и 176Yb(n,γ)177Yb (β–-распад) → 177Lu соответственно. Ядро 176Lu имеет большое значение сечения захвата как тепловых нейтронов (2065 барн [6]), так и резонансных (резонансный интеграл составляет 1087 барн). Это приводит к быстрому достижению относительно высокой удельной активности 177Lu. Однако в результате интенсивного выгорания ядер стартового материала в процессе облучения величины удельной активности и выхода (максимальной активности) продукта реакции не совпадают. Большое значение сечения захвата нейтронов обусловливает значительное поглощение нейтронов в мишени, снижающего выход и удельную активность целевого радионуклида. Практическая ценность «прямого» способа производства 177Lu подвергалась сомнениям, поскольку наработка целевого радионуклида в этом случае сопровождается образованием долгоживущего изомера 177mLu (Т1/2 = 160 сут). При таком повышенном интересе к этому перспективному медицинскому радионуклиду исследования альтернативных каналов его получения является важной и актуальной задачей. Наработка радионуклидов на ускорителях электронов намного экономичнее и технологически проще по сравнению с реакторами. Использование фотоядерных реакций с вылетом заряженных частиц для наработки медицинских радиоизотопов позволяет упростить радиохимические процедуры для выделения необходимого радионуклида от облучаемой матрицы и открывает широкие перспективы для работы в этом направлении. Исследование взаимодействия фотонов с атомными ядрами продолжается уже несколько десятков лет, несмотря на это, пока наиболее изучены сечения (γ, n)- и (γ, γ')-реакций, а реакция с вылетом протона исследована значительно хуже. Основной причиной этого является то, что ее сечение значительно ниже по сравнению с (γ, n)-каналом вследствие кулоновского барьера. В тоже время в (γ, р)-реакциях могут возбуждаться состояния, часто недоступные для (γ, n)-канала. Также для фотоядерных реакций с вылетом протонов ожидается значительный вклад прямых и полупрямых процессов. Вклад этих процессов для тяжелых ядер на порядки превышает вклад процессов, идущих через составное ядро. Данные о сечениях реакций с вылетом протона на природном гафнии и его изотопах имеют большое прикладное значение для исследования способов получения 177Lu.

Oncological diseases, along with cardiovascular diseases, continue to lead in the list of diseases with a high mortality rate. The number of cancer patients in Russia is close to 4,000,000. More than 600,000 malignant neoplasms are diagnosed annually. The advantage of nuclear medicine lies in the use of special drugs that, upon entering the body, are purposefully assimilated in cancer cells. Such drugs are able to independently detect cancer both at an early stage and distant metastases at later stages, as well as any other foci to which other methods are insensitive. Depending on the purpose of the procedure - diagnostics or therapy - the drug is labeled with radionuclides with gamma radiation that goes beyond the patient's body and allows detecting the localization of the tumor, or corpuscular radiation that kills nearby (mainly cancer) cells. Among the isotopes with both types of radiation, 177Lu has gained the greatest recognition. Its half-life is 6.7 days, which ideally corresponds to the time required for the applied therapeutic drugs to be removed from the bloodstream and accumulate in pathological foci. The smallness of the average energy of the emitted 177Lu electrons (only 133.6 keV) distinguishes it from the background of other radionuclides and is reflected in the fact that the radiation of the isotope accumulated next to the pathological cells damages only nearby cells without causing damage to distant healthy ones. The main feature of 177Lu is 113 keV and 208 keV gamma lines, the energies of which correspond to the gamma radiation of isotopes used in radionuclide diagnostics and are the most optimal for registration with diagnostic equipment. No other currently developed isotope has all three of these benefits. The main methods for obtaining 177Lu of high specific activity are irradiation with reactor neutrons either 176Lu or 176Yb according to the reactions 176Lu (n, γ) 177Lu and 176Yb (n, γ) 177Yb (β –– decay) → 177Lu, respectively. The 176Lu nucleus has a large value of the capture cross section for both thermal neutrons (2065 barn [6]) and resonant (the resonance integral is 1087 barn). This leads to the rapid achievement of a relatively high specific activity of 177Lu. However, as a result of the intense burnout of the starting material nuclei during irradiation, the values ​​of the specific activity and the yield (maximum activity) of the reaction product do not coincide. The large value of the neutron capture cross section causes a significant absorption of neutrons in the target, which reduces the yield and specific activity of the target radionuclide. The practical value of the “direct” 177Lu production method was questioned, since the production of the target radionuclide in this case is accompanied by the formation of a long-lived isomer 177mLu (T1 / 2 = 160 days). With such an increased interest in this promising medical radionuclide, the study of alternative channels for its production is an important and urgent task. The production of radionuclides at electron accelerators is much more economical and technologically simpler than reactors. The use of photonuclear reactions with the emission of charged particles for the production of medical radioisotopes makes it possible to simplify radiochemical procedures for the isolation of the required radionuclide from the irradiated matrix and opens up broad prospects for work in this direction. The study of the interaction of photons with atomic nuclei has been going on for several decades, despite this, the cross sections of (γ, n) - and (γ, γ ') - reactions have been studied the most, and the reaction with the emission of a proton has been much less studied. The main reason for this is that its cross section is much lower compared to the (γ, n) channel due to the Coulomb barrier. At the same time, states that are often inaccessible for the (γ, n) -channel can be excited in (γ, p) -reactions. Also, for photonuclear reactions with the emission of protons, a significant contribution of direct and semi-direct processes is expected. The contribution of these processes for heavy nuclei is orders of magnitude greater than the contribution of processes going through a compound nucleus. The data on the cross sections of reactions with the emission of a proton on natural hafnium and its isotopes are of great applied importance for the study of methods for obtaining 177Lu.

Исследование выхода 177Lu в фотоядерных реакциях на изотопах гафния 178Hf, 179Hf и естетственного гафния в широком диапазоне энергий 20-55 МэВ с использованием ускорителей электронов. Радиохимическое выделение лютеция-177 из облученных матриц. 2022 1) Мишени природного гафния и тантала, а также обогащенные по изотопам гафния, будут облучаться на установках ускорительного комплекса НИИЯФ МГУ. 2) Облученные мишени будут исследоваться на полупроводниковых спектрометрах Canberra и Ortec с детекторами из сверхчистого германия. 3) Моделирование условий эксперимента будет осуществляться с использованием программных кодов Geant4 и TALYS. 4) Будут получены экспериментальные данные о выходах фотоядерных реакций на естественном гафнии, и обогащенных по изотопам при граничной энергии тормозного излучения от 20 до 55 МэВ . 2023 1) Будут проведены радиохимические исследования выделения лютеция из облученных матриц. 2) Будут сформулированы оптимальные параметры облучения и разработана технология получения 177 лютеция, удовлетворяющая требованиям химической и радиохимической чистоте радиофармпрепаратов.

Проведены исследования альтернативных способов получения перспективного медицинского радионуклида Zr-89 с использованием тормозного излучения 55 МэВ из облученных мишеней естественного ниобия и молибдена. Получены новые экспериментальные данные о выходах реакций natNb((γ, 4n) + (γ, p3n))89Nb-89Zr, 92Mo((γ, 3n) + (γ, p2n))89Nb-89Zr и 94Mo(γ, αn)89Zr. В (γ,xn)-реакциях впервые измерены средневзвешенные выходы для 177,178mTa при граничных значениях энергии тормозных γ-квантов 20, 40 и 55 МэВ. Результаты моделирования с использованием программного кода TALYS-1.9 демонстрируют доминирование статистических процессов. Впервые измерены cредневзвешенные сечения заселения 179m2Hf и 180mHf в (γ, γ′)-реакциях при граничных значениях энергии тормозных γ-квантов 17.5, 37 и 55 МэВ. Обнаружен второй максимум в функции возбуждения К-запрещенных изомеров 179Hf и 180Hf в области энергий 20–35 МэВ. Проведено моделирование в рамках модели предравновесных процессов и статистической модели с использованием программных кодов TALYS-1.9 и EMPIRE-3.2. Показано, что интегральные сечения (γ, γ′)-реакции в области энергий 20–55 МэВ описываются в статистическом пределе модели составного ядра. Определены интегральные и средневзвешенные по потоку сечения реакций 180Hf(γ, n)179m2Hf и 181Ta(γ, pn (d))179m2Hf для граничной энергии тормозного излучения 37 МэВ. Также по этой методике было определено сечение реакции 178Hf (n, γ)179m2Hf для реакторных нейтронов.