阿贡实验室的加速器提供了新的癌症治疗方法。
癌症是大多数人能想象得到的最可怕的疾病之一。
然而，没有两个癌症患者——即使他们有同样的癌症——会经历完全相同的情况。
成功的治疗需要一种针对个人疾病的特殊性质的方法。这种疗法越是个性化，在杀死癌细胞和保护健康组织方面就越有效。
“因为阿贡有独特的设施和专业知识，使我们能够生产这些同位素，医院表示有兴趣。”——阿贡项目副经理戴夫·罗奇。
医学同位素，通过化学成分附着在癌细胞上 (阿贡国家实验室图片）
一种杀死肿瘤细胞的方法是使用医用同位素或放射性核素——放射活性原子，可以直接在肿瘤部位提供高靶向剂量。虽然不是所有癌症都适用，但靶向放射性核素治疗为医生提供了一种新的抗癌武器。
放射性核素在医学上的应用并不是什么新鲜事：每年，医生都要进行超过4000万次依赖医用同位素的医疗手术。然而，这些项目目前大多是诊断疾病，而不是用于治疗。
生产放射性核素需要专门的设施——它们不能仅仅在实验室制造。例如，在美国能源部的阿贡国家实验室，高功率的直线加速器被用于生产这些放射性核素，需要专门的放射性设施来净化它们。传统上它被用于物理实验，但这些加速器有能力研究，甚至创造放射性核素供研究人员和医生使用。
医学同位素的工作原理
医用放射性核素可分为三大类。第一种是诊断，放射性同位素允许医生在体内可视化肿瘤的精确位置和轮廓，其清晰度比MRI扫描提供的清晰度更高。另一种是治疗，医生们使用放射性核素直接向肿瘤细胞传递辐射剂量。第三种是治疗性的，它结合了两者的优势，使得放射性核素也允许医生同时可视化和治疗肿瘤。
当新一代含有医学同位素或放射性药物被添加到药物中，这些药物选择性地寻找癌细胞，或在放疗中提供额外好处，这些治疗用的同位素将给医生更多的选择，以对抗疾病，最终将给患者带来更多的希望。
阿贡实验室在核物理、核化学、化学分离和加速器物理学方面的长期专业知识，在为医疗界提供特定放射性核素铜67的研究和开发方案和专门过程的制定方面都取得了积极的成果。
阿尔贡的放射性同位素项目副项目经理、阿贡化学家戴夫·罗茨说：“铜67是一种特别有价值的放射性同位素，而且我们有办法生产出对医院有用的量。”由于阿贡拥有独特的设施和专业知识，使我们能够生产这些同位素。”
阿贡的科学家们准备将一个目标装载到实验室的低能加速器设备上，这有助于制造医用同位素
阿尔贡的关键研究角色
阿贡在放射性同位素方面的工作得到了美国能源部同位素计划的支持，该计划是生产和分配被认为是关键或供应不足的放射性和富集稳定同位素的全球领导者。美国能源部的同位素计划利用了阿贡等国家实验室的能力，并使他们能够利用开发出先进的生产和加工技术来生产这些急需的同位素。
除了这项努力外，美国能源部国家核安全局还资助阿贡，支持和加速美国生产另一种同位素钼-99。阿贡继续为多个商业伙伴提供目标测试和开发、辐照和蒙特卡罗计算服务，以加速钼-99的生产。实验室还帮助开发和优化这些合作伙伴的分离方法。
阿尔贡物理学家兼副项目经理杰里·诺伦说：“阿尔贡有着悠久的历史，表明我们可以在放射性同位素方面做出重要贡献——最初是研发领域，但现在也在实际生产放射性同位素。”。
阿贡的低能加速器设施（LEAF）是生产放射性同位素的关键设施。为了制造医学同位素，LEAF发射出强大的电子束，将其转换为伽马射线，即高能光子或光包。
这些伽马射线反过来又击中了一种高度纯净、稳定的目标物质，如锌-68。由此产生的光核反应会喷出一个或多个质子或中子，从而产生所需的放射性同位素：本例中为铜-67。
只有一小部分目标物质会被转换成感兴趣的同位素，这意味着目标可以反复使用。
“这有点像炼金术，”罗奇说从本质上说，通过光子击中目标，我们将一种元素转化为另一种元素，或将一种同位素转化为另一种。”
铜-67和其他副产品同位素在一个过程中以气态形式分离，该过程涉及蒸发目标材料中的锌并在表面冷凝。然后将铜溶解到溶液中，并通过一个过程进一步纯化，这个过程允许研究人员根据溶液中存在的原子的化学差异选择性地分离出铜-67（或他们可能想要的任何同位素）。
阿贡的科学家们致力于提纯铜-67，一种医用同位素，以运送到医院(图片来自阿贡国家实验室。）
医学同位素的世界
铜-67并不是阿贡研究人员唯一感兴趣的同位素。Rotsch和他的同事也在研究钪-47（另一种不为人知的同位素）和锕-225，它已经显示出治疗癌症的巨大前景。
Rotsch说：“对于大多数标准的治疗方法，比如化疗，你不知道哪种或哪种药物对病人的反应最好，所以有时这可能会变成一个猜测和检查游戏。”。
放射性药物允许医生观察肿瘤对放射性药物诊断的摄取情况。Rotsch解释说，基于这些结果，医生可以更有效地制定和开一个治疗计划，并使用治疗性的放射性药物。
人工智能还可以帮助医生将候选放射性同位素与单个肿瘤配对。利用计算机上肿瘤的基因图谱，研究人员和医学专业人员可以模拟放射性药物如何附着和攻击肿瘤。阿贡物理科学和工程副实验室主任Kawtar Hafidi说，这将提供一个很好的参考，具体哪种疗法在实施之前最有效。
Hafidi说：“从加速器到放射化学分离，阿贡所提供的一整套设施和专业技术都是独一无二的。”通过整合所有这些资源，我们可以让一系列治疗更有效。”，从阿贡的角度来看，最终目标是建立一个综合项目，让科学家尽可能流畅地开发同位素，并为尚未构思成型的新疗法创造研究途径。“谁知道周期表上还有什么其他疗法在等着我们呢？”。
