引言
利用锕-225实现α辐射同位素精准递送，用于治疗多种癌症（如前列腺癌、乳腺癌、子宫癌和脑癌），这一技术的发展推动了对该同位素的需求[[1], [2], [3], [4], [5]]。锕-225的衰变过程会释放出四个具有高线性能量的α粒子，这些能量会在70-100微米的轨迹中释放，从而仅作用于少数细胞，导致DNA双链及DNA簇断裂，进而引发细胞死亡[2,6,7]。此外，α射线还能杀死那些对传统放疗（β或γ射线照射）或化疗药物具有抗性的细胞[8]。若能以癌症特异性抗原为靶点，靶向α疗法还能进一步减少对周围健康组织的不良影响。
橡树岭国家实验室正在探索多种锕-225生产方法，包括从钍-229发生器直接洗脱[1,9,10]、对镭-226靶材进行低能辐照[11,12]，以及对钍-232靶材进行高能辐照[[13], [14], [15], [16], [17], [18]]。近期有研究提出，利用核反应堆的热中子流，配合镭-226/钆-157混合靶材，也可生产锕-225[19]，不过该技术仍处于早期研发阶段。另一种生产方式是通过加速器轰击钍-232靶材来制备锕-225，这类方法在布鲁克海文直线加速器同位素生产装置以及洛斯阿拉莫斯中子科学中心的同位素生产设施中有应用，能够按需大量生产，且所用钍-232是一种容易获取的靶材。但这种轰击方式也会产生多种需要去除的放射性杂质[14,20,21]。目前，多级放射化学纯化技术已得到优化，美国能源部同位素计划管理的国家同位素开发中心可提供纯度超过99%的锕-225产品，用于商业用途[[20], [21], [22]]。最新的国际指南也强调了建立标准化的锕-225生产与质量控制流程，以支持其临床应用[23]。
加速器制备法的纯化过程首先通过去除大部分钍靶材料来实现初步提纯，随后通过色谱柱去除裂变产物并浓缩锕-225产品[21]。最后的纯化步骤则是将锕-225与残留的镧系元素分离，其中就包括镧-140，这一过程颇具挑战性，因为镧(III)和锕(III)的离子半径分别仅为1.16埃和1.065埃，数值十分接近[24][25]。目前常用的分离方法是使用基于N,N,N′,N′-四-2-乙基己基二甘醇酰胺的支链二甘醇胺树脂，该树脂能有效将锕-225的纯度提升至99%以上[20]。虽然萃取-色谱法可作为最终提纯手段，但其效率较低，且在该工艺中树脂床通常为一次性使用。而本文所研究的阳离子交换色谱柱则设计为可重复使用，这不仅提升了自动化水平，也需要考虑重复使用带来的辐射剂量累积问题以及色谱柱可能产生的渗漏物。
除上述方法外，还有其他分离锕-225与镧系元素的技术，比如使用四十二烷基-1,10-菲咯啉-2,9-二酰胺[26]和N,N,N′,N′-四辛基二甘醇酰胺[27,28]等萃取剂进行溶剂萃取。不过这种方案不太适合小批量处理经辐照的钍靶材，而且需要在高温环境下使用有机溶剂。此前有研究证明，BDGA树脂可用于去除锕-225生产过程中的镧系杂质[14,20,21]，该树脂能够在高浓度硝酸环境中结合镧系元素，同时让锕-225选择性洗脱出来[20,29]。最近，带有DGA功能团的膜吸附剂以及自动多柱系统也逐渐成为快速纯化锕-225的新方法，反映出该领域正朝着更高效、更自动化的方向发展[30,31]。
本文介绍了一种高压离子色谱法，该方法利用三价离子半径及配位行为的细微差异，将锕-225与镧系杂质分离。该方法采用带有磺酸功能团的强酸阳离子交换色谱柱，即Dionex IonPac CS10色谱柱，以α-HIBA作为镧系元素的洗脱剂。首先洗脱出镧系元素，随后在盐酸介质中洗脱出锕-225。此前已有研究证明，使用CS10色谱柱和α-HIBA的HPIC方法可有效分离辐照后的镧系元素与三价锕系元素[[32], [33], [34]]，还可用于从辐照后的钆-160基质中分离出铽-161[35]。不过本文是首次记录到HPIC方法被用于成功分离锕元素。与BDGA萃取树脂法相比，该方法的优点在于处理时间可缩短75%，色谱柱可重复使用，且所得样品的锕-225放射纯度可超过99%，这些优势有助于提高同位素生产的重复性及产品纯度，对于这种半衰期仅为9.92(3)天的热门同位素的规模化生产至关重要[36,37]。本文还将通过不同活度的样本——从示踪用锕-225和镧系杂质样本，到活度超过150微居里的样本——进一步验证该方法的实用性及其在锕-225生产中的应用潜力。
Kevin Gaddis|Benjamin Roach|Roy Copping|Justin Griswold|Saed Mirzadeh|Dan Stracener|Tammy Keever|Sandra Davern
