الأكتينيوم-225

الأكتينيوم-225 ( ^225Ac ، Ac -225 ) هو نظير للأكتينيوم . يخضع لتحلل ألفا إلى الفرانسيوم-221 بنصف عمر يقارب 10  أيام، وهو ناتج تحلل وسيط في سلسلة النبتونيوم ( سلسلة التحلل التي تبدأ من ^237Np ). باستثناء كميات ضئيلة ناتجة عن سلسلة التحلل هذه في الطبيعة، فإن ^225Ac مُصنّع بالكامل .

تُعدّ خصائص اضمحلال الأكتينيوم-225 (إطلاقه أربع جسيمات ألفا خلال ساعة تقريبًا) مواتيةً لاستخدامه في العلاج الإشعاعي الموجّه (TAT)؛ وقد أثبتت التجارب السريرية جدوى استخدام المستحضرات الصيدلانية المشعة التي تحتوي على الأكتينيوم ^-225 في علاج أنواع مختلفة من السرطان . مع ذلك، فإن ندرة هذا النظير، نتيجةً لضرورة تصنيعه في السيكلوترونات، تحدّ من تطبيقاته المحتملة. أما البزموت-213 ، وهو نظير آخر من هذا النوع، فيُنتَج بالضرورة (نظرًا لقصر عمر النصف له) من اضمحلال الأكتينيوم-225 في مولد إشعاعي ويُستخدم فورًا؛ وهو يُطلق آخر جسيم ألفا من الجسيمات الأربعة فقط، ما يتطلب كمية أكبر من الأكتينيوم، ولكنه قد يُفضّل استخدامه إذا كان متوفرًا.

يتحلل الأكتينيوم-225 حصريًا عن طريق انبعاث جسيمات ألفا . وهو جزء من سلسلة النبتونيوم ، إذ ينتج عن تحلل النبتونيوم -237 ونسله مثل اليورانيوم-233 والثوريوم -229 . وهو آخر نظير في السلسلة، ويبلغ عمر النصف له أكثر من يوم واحد حتى الوصول إلى الناتج قبل الأخير، البزموت-209 (عمر النصف) .2.01 × 10 ¹⁹ سنة). ^{[ 1 ]} ناتج التحلل النهائي لـ ²²⁵ Ac هو ²⁰⁵ Tl مستقر .

باعتباره أحد عناصر سلسلة النبتونيوم، لا يوجد النبتونيوم في الطبيعة إلا كناتج لكميات ضئيلة من النبتونيوم ^-237 ونواتجه الناتجة عن تفاعلات التقاط النيوترونات على الثوريوم ^-232 البدائي وتفاعلات (n,2n) على اليورانيوم ^-238 . ^{[ 4 ]} وهو أندر بكثير من الأكتينيوم ^{-227 والأكتينيوم -228} ، اللذين يوجدان على التوالي في سلاسل تحلل اليورانيوم -235 والثوريوم -232 . وقد قُدِّر وفرته بأقل من1.1 × 10 ⁻¹⁹ بالنسبة إلى ²³² Th وحوالي9.9 × 10 ⁻¹⁶ بالنسبة إلى ²³⁰ Th في حالة التوازن العلماني . ^{[ 4 ]}

اكتُشف الأكتينيوم-225 عام 1947 كجزء من سلسلة النبتونيوم غير المعروفة آنذاك، والتي تم اكتشافها من خلال تخليق اليورانيوم ^{-233 . [ 5 ]} أعلن فريق من الفيزيائيين من مختبر أرغون الوطني بقيادة ف. هاغمان عن اكتشاف الأكتينيوم ^-225 وحددوا عمر النصف له الذي يبلغ 10 أيام. ^{[ 6 ]} وبشكل مستقل، حدد فريق كندي بقيادة أ.  س. إنجلش نفس آلية الاضمحلال؛ ونُشرت كلتا الورقتين البحثيتين في العدد نفسه من مجلة Physical Review . ^{[ 5 ] [ 7 ] [ 8 ]}

نظرًا لعدم وجود الأكتينيوم ^{-225 بكميات ملحوظة في الطبيعة، يجب تصنيعه في مفاعلات نووية أو مسرعات متخصصة. ينتج معظم الأكتينيوم -225} عن تحلل ألفا للثوريوم ^-229 ، إلا أن هذا المصدر محدود نظرًا لبطء تحلل الثوريوم ^-229 (عمر النصف 7920  سنة ^{[ 1 ] ). [ 9 ]} من الممكن أيضًا إنتاج الأكتينيوم ^-225 من الراديوم-226 في تفاعل ^226Ra (p,2n). وقد أُجري هذا التفاعل لأول مرة عام 2005، إلا أن إنتاج الراديوم ^-226 والتعامل معه أمران صعبان بسبب تكلفة استخراجه ومخاطر نواتج تحلله، مثل الرادون-222 . ^{[ 9 ]} بديلًا عن ذلك، يمكن إنتاج الأكتينيوم ^-225 في تفاعلات التفتت على هدف من الثوريوم ^{-232 مُشعّع بحزم} بروتونات عالية الطاقة . ^{[ 10 ]} تُمكّن التقنيات الحالية من إنتاج كميات ضئيلة من الأكتينيوم ^-225 (بالميلي كوري)؛ إلا أنه يجب فصله عن نواتج التفاعل الأخرى. ^{[ 11 ]} ويتم ذلك عن طريق السماح لبعض النظائر الأقصر عمراً بالتحلل؛ ثم تُنقى نظائر الأكتينيوم كيميائياً في خلايا ساخنة، ويُركّز الأكتينيوم ^{-225 . ويجب توخي الحذر الشديد لتجنب التلوث} بالأكتينيوم-227 الأطول عمراً الذي يُصدر جسيمات بيتا . ^{[ 10 ]}

لعقود طويلة، كان يُنتج معظم الأكتينيوم ^{-225 في منشأة واحدة، هي} مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي، مما قلل من توافر هذا النظير حتى مع المساهمات الصغيرة من مختبرات أخرى. ^{[ 10 ]} ويُنتج الأكتينيوم-225 الآن من الثوريوم ^{-232 في} مختبر لوس ألاموس الوطني ومختبر بروكهافن الوطني . ^{[ 12 ]} وقد أقامت منشأة TRIUMF والمختبرات النووية الكندية شراكة استراتيجية حول الإنتاج التجاري للأكتينيوم-225. ^{[ 13 ]}

يحدّ الإمداد المحدود من الأكتينيوم ^-225 من استخدامه في الأبحاث وعلاج السرطان . وتشير التقديرات إلى أن الإمداد الحالي من الأكتينيوم ^-225 لا يكفي إلا لحوالي ألف علاج للسرطان سنويًا. ^{[ 9 ] [ 14 ]}

تُفضّل مُشعّات جسيمات ألفا، مثل الأكتينيوم-225، في علاج السرطان نظرًا لمدى جسيمات ألفا القصير (بضعة أقطار خلوية ) في الأنسجة وطاقتها العالية، مما يجعلها فعّالة للغاية في استهداف الخلايا السرطانية وقتلها ، وتحديدًا، تُعدّ جسيمات ألفا أكثر فعالية في تكسير سلاسل الحمض النووي . يبلغ عمر النصف للأكتينيوم ^-225 عشرة أيام ، وهو ما يكفي لتسهيل توزيعه في الجسم، ولكنه قصير بما يكفي بحيث لا يتبقى منه إلا القليل في الجسم بعد أشهر من العلاج. ^{[ 12 ]} إضافةً إلى ذلك، ينتج عن كل تحلل للأكتينيوم ^-225 إلى البزموت ^-209 أربع جسيمات ألفا عالية الطاقة، مما يزيد من فعاليته بشكل كبير. ^{[ 12 ] [ 15 ]}

على الرغم من محدودية توفره، فقد أُجريت عدة تجارب سريرية أثبتت فعالية ^225Ac في العلاج الإشعاعي الموجه. ^{[ 10 ] [ 15 ]} وقد تم اختبار مركبات تحتوي على ^225Ac ، مثل الأجسام المضادة الموسومة بـ ^225Ac ، لاستهداف أنواع مختلفة من السرطان، بما في ذلك سرطان الدم وسرطان البروستاتا وسرطان الثدي لدى البشر. ^{[ 15 ]} على سبيل المثال، أظهر دواء تجريبي قائم على ^{225Ac فعالية ضد} سرطان الدم النخاعي الحاد دون إلحاق أي ضرر بالمريض. وتجري حاليًا تجارب سريرية أخرى لأدوية أخرى، مثل تجربة SatisfACtion (NCT04597411)، وهي دراسة متعددة المراكز مفتوحة التسمية من المرحلة الأولى/الثانية، تُقيّم 225Ac-PSMA-R2 لدى مرضى سرطان البروستاتا النقيلي الحساس للهرمونات (mHSPC) وسرطان البروستاتا النقيلي المقاوم للإخصاء (mCRPC). ^{[ 12 ] [ 16 ]}