优化 89Zr生产：为精准医疗 PET 成像 “点亮” 希望

为提升89Zr 生产效率及纯度，满足 PET 成像需求，研究人员利用可变能量回旋加速器，通过不同实验装置和模拟手段开展研究。结果表明模拟与实验相符，确定了最佳参数。这为89Zr 用于肿瘤诊断等提供支持。

　　在现代医学中，癌症的早期诊断和精准治疗是提高患者生存率的关键。正电子发射断层扫描（PET）作为一种先进的影像学技术，能够在分子水平上对人体进行功能成像，为癌症的诊断和治疗监测提供重要依据。然而，传统 PET 成像中常用的放射性核素，如¹⁸F 和¹¹C，它们的半衰期较短，在检测实体肿瘤时存在局限性，因为在到达肿瘤中心之前就会发生显著的放射性衰变，导致检测灵敏度降低。

而锆 - 89（⁸⁹Zr）凭借其 78.4 小时的较长物理半衰期和独特的衰变特性，成为 PET 成像中备受瞩目的放射性核素。它特别适合用于标记纳米颗粒和动力学缓慢的大分子，如抗体，能够实现对肿瘤的高分辨率成像，并在较长时间内进行实时治疗监测。但目前⁸⁹Zr 的生产面临挑战，如何提高其生产产量和纯度，成为限制其在临床广泛应用的关键问题。

为了解决这些问题，罗马尼亚霍里亚?胡卢贝伊国家物理与核工程研究所（Horia Hulubei National Institute for Physics and Nuclear Engineering）的研究人员开展了一项重要研究。他们旨在通过优化固体靶的辐照参数，利用可变能量 14 - 19MeV 的 TR - 19 回旋加速器，在两种不同的实验装置中实现⁸⁹Zr 的最大化生产，并确保其放射性核素纯度符合要求。

研究人员在研究中运用了多种关键技术方法。首先，使用 TALYS 软件模拟核反应，计算激发函数，确定最佳能量范围。其次，利用 SRIM/TRIM 软件计算离子在物质中的能量损失，选择合适的天然钇（^natY）箔厚度。此外，借助 Geant4 软件平台模拟粒子与物质的相互作用，优化辐照参数。

实验生产与模拟优化

研究人员在 TR - 19 回旋加速器上通过质子辐照天然钇箔来生产⁸⁹Zr。实验设置了两种装置：一种是将固体靶支架（STH）放置在提取端口；另一种是使用安装在质子束线下斜延伸部分的自动固体靶辐照站（STIU）。在实验前，研究人员通过蒙特卡罗模拟程序对辐照几何结构进行模拟，估算⁸⁹Y(p, n)⁸⁹Zr 反应产生的活性和辐照产率，从而确定最佳实验辐照参数，包括提取能量、降解器厚度、质子束电流强度和靶厚度等。

实验结果

实验结果显示，两种装置的实验结果与蒙特卡罗模拟结果吻合良好，差异在 18.4 - 21.3% 之间，这一差异主要源于辐照和后处理过程中的活性损失以及活性测量和截面值的不确定性。在 ACSI 装置上，用 14MeV 质子和 32μA?h 的积分电流辐照 250μm 的^natY 箔，得到了 1.28 ± 0.18GBq 的 [⁸⁹Zr] Zr - 草酸盐溶液；在 COMECER 装置上，用 15.2MeV 质子和 100μA?h 的积分电流辐照相同厚度的^natY 箔，得到了 2.95 ± 0.31GBq 的 [⁸⁹Zr] Zr - 草酸盐溶液。通过伽马射线光谱法和放射性 TLC 法对最终溶液进行表征，结果表明两种生产路线得到的 [⁸⁹Zr] Zr - 草酸盐溶液的放射性核素纯度均≥99.99%，放射化学纯度≥95%，符合技术规范。

研究结论与讨论

该研究表明，蒙特卡罗模拟对⁸⁹Zr 的生产具有重要指导意义，模拟结果与实验数据高度相符。两种固体靶系统（COMECER 和 ACSI）在靶上束能量为 12.9MeV 时，在纯度和比活度方面无显著差异，均可有效用于⁸⁹Zr 的生产，为生产系统的选择提供了灵活性。此外，研究发现质子束能量对⁸⁹Zr 生产的放射性核素纯度有显著影响，12.95MeV 时可实现最高纯度，而能量升高至 13.85MeV 时，纯度略有下降，这表明精确校准能量设置对于平衡生产效率和产品纯度至关重要。

这项研究成果为⁸⁹Zr 在肿瘤早期检测、筛查和监测中的应用提供了有力支持。高纯度的⁸⁹Zr 可用于制备高质量的放射性药物，实现对乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌和肠道癌等恶性肿瘤的精准成像和诊断，有助于医生更准确地制定治疗方案，提高癌症患者的治疗效果和生存率。同时，该研究也为其他放射性核素的生产优化提供了参考和借鉴，推动了核医学领域的发展。