阿貢實驗室的加速器提供了新的癌症治療方法。
癌症是大多數人能想像得到的最可怕的疾病之一。
然而，沒有兩個癌症患者——即使他們有同樣的癌症——會經歷完全相同的情況。
成功的治療需要一種針對個人疾病的特殊性質的方法。這種療法越是個性化，在殺死癌細胞和保護健康組織方面就越有效。
「因為阿貢有獨特的設施和專業知識，使我們能夠生產這些同位素，醫院表示有興趣。」——阿貢項目副經理戴夫·羅奇。
醫學同位素，通過化學成分附著在癌細胞上 (阿貢國家實驗室圖片）
一種殺死腫瘤細胞的方法是使用醫用同位素或放射性核素——放射活性原子，可以直接在腫瘤部位提供高靶向劑量。雖然不是所有癌症都適用，但靶向放射性核素治療為醫生提供了一種新的抗癌武器。
放射性核素在醫學上的應用並不是什麼新鮮事：每年，醫生都要進行超過4000萬次依賴醫用同位素的醫療手術。然而，這些項目目前大多是診斷疾病，而不是用於治療。
生產放射性核素需要專門的設施——它們不能僅僅在實驗室製造。例如，在美國能源部的阿貢國家實驗室，高功率的直線加速器被用於生產這些放射性核素，需要專門的放射性設施來凈化它們。傳統上它被用於物理實驗，但這些加速器有能力研究，甚至創造放射性核素供研究人員和醫生使用。
醫學同位素的工作原理
醫用放射性核素可分為三大類。第一種是診斷，放射性同位素允許醫生在體內可視化腫瘤的精確位置和輪廓，其清晰度比MRI掃描提供的清晰度更高。另一種是治療，醫生們使用放射性核素直接向腫瘤細胞傳遞輻射劑量。第三種是治療性的，它結合了兩者的優勢，使得放射性核素也允許醫生同時可視化和治療腫瘤。
當新一代含有醫學同位素或放射性藥物被添加到藥物中，這些藥物選擇性地尋找癌細胞，或在放療中提供額外好處，這些治療用的同位素將給醫生更多的選擇，以對抗疾病，最終將給患者帶來更多的希望。
阿貢實驗室在核物理、核化學、化學分離和加速器物理學方面的長期專業知識，在為醫療界提供特定放射性核素銅67的研究和開發方案和專門過程的制定方面都取得了積極的成果。
阿爾貢的放射性同位素項目副項目經理、阿貢化學家戴夫·羅茨說：「銅67是一種特別有價值的放射性同位素，而且我們有辦法生產出對醫院有用的量。」由於阿貢擁有獨特的設施和專業知識，使我們能夠生產這些同位素。」
阿貢的科學家們準備將一個目標裝載到實驗室的低能加速器設備上，這有助於製造醫用同位素
阿爾貢的關鍵研究角色
阿貢在放射性同位素方面的工作得到了美國能源部同位素計劃的支持，該計劃是生產和分配被認為是關鍵或供應不足的放射性和富集穩定同位素的全球領導者。美國能源部的同位素計劃利用了阿貢等國家實驗室的能力，並使他們能夠利用開發出先進的生產和加工技術來生產這些急需的同位素。
除了這項努力外，美國能源部國家核安全局還資助阿貢，支持和加速美國生產另一種同位素鉬-99。阿貢繼續為多個商業夥伴提供目標測試和開發、輻照和蒙特卡羅計算服務，以加速鉬-99的生產。實驗室還幫助開發和優化這些合作夥伴的分離方法。
阿爾貢物理學家兼副項目經理傑里·諾倫說：「阿爾貢有著悠久的歷史，表明我們可以在放射性同位素方面做出重要貢獻——最初是研發領域，但現在也在實際生產放射性同位素。」。
阿貢的低能加速器設施（LEAF）是生產放射性同位素的關鍵設施。為了製造醫學同位素，LEAF發射出強大的電子束，將其轉換為伽馬射線，即高能光子或光包。
這些伽馬射線反過來又擊中了一種高度純凈、穩定的目標物質，如鋅-68。由此產生的光核反應會噴出一個或多個質子或中子，從而產生所需的放射性同位素：本例中為銅-67。
只有一小部分目標物質會被轉換成感興趣的同位素，這意味著目標可以反覆使用。
「這有點像鍊金術，」羅奇說從本質上說，通過光子擊中目標，我們將一種元素轉化為另一種元素，或將一種同位素轉化為另一種。」
銅-67和其他副產品同位素在一個過程中以氣態形式分離，該過程涉及蒸發目標材料中的鋅並在表面冷凝。然後將銅溶解到溶液中，並通過一個過程進一步純化，這個過程允許研究人員根據溶液中存在的原子的化學差異選擇性地分離出銅-67（或他們可能想要的任何同位素）。
阿貢的科學家們致力於提純銅-67，一種醫用同位素，以運送到醫院(圖片來自阿貢國家實驗室。）
醫學同位素的世界
銅-67並不是阿貢研究人員唯一感興趣的同位素。Rotsch和他的同事也在研究鈧-47（另一種不為人知的同位素）和錒-225，它已經顯示出治療癌症的巨大前景。
Rotsch說：「對於大多數標準的治療方法，比如化療，你不知道哪種或哪種藥物對病人的反應最好，所以有時這可能會變成一個猜測和檢查遊戲。」。
放射性藥物允許醫生觀察腫瘤對放射性藥物診斷的攝取情況。Rotsch解釋說，基於這些結果，醫生可以更有效地制定和開一個治療計劃，並使用治療性的放射性藥物。
人工智慧還可以幫助醫生將候選放射性同位素與單個腫瘤配對。利用計算機上腫瘤的基因圖譜，研究人員和醫學專業人員可以模擬放射性藥物如何附著和攻擊腫瘤。阿貢物理科學和工程副實驗室主任Kawtar Hafidi說，這將提供一個很好的參考，具體哪種療法在實施之前最有效。
Hafidi說：「從加速器到放射化學分離，阿貢所提供的一整套設施和專業技術都是獨一無二的。」通過整合所有這些資源，我們可以讓一系列治療更有效。」，從阿貢的角度來看，最終目標是建立一個綜合項目，讓科學家儘可能流暢地開發同位素，並為尚未構思成型的新療法創造研究途徑。「誰知道周期表上還有什麼其他療法在等著我們呢？」。
