Titan-44/scandium-44 ( 44 Ti/ 44 Sc) testgeneratorsystem ger hög kvalitet 44 Sc som är potentiellt lämplig för användning som avbildningsmedel hos patienter. Kredit:US Department of Energy
Med hjälp av högintensiva protonstrålar, forskare gjorde betydande mängder titan-44 ( 44 Ti), vilket är särskilt användbart för astrofysikforskningsgemenskapen i deras studier av supernovor. I jakten på alternativ användning för denna isotop, forskarna utformade också ett system som fixar denna isotop på en yta. Där, det sönderfaller i det mycket kortare livslängd skandium-44g ( 44 gSc). Skandiet är avgörande för positronemissionstomografi (PET) skanningar av aktiviteter i hjärnan, hjärta och på andra håll.
Utmaningen ligger i att producera tillräckligt 44 Ti för att tillgodose behoven hos astrofysik och medicinsk forskning samhällen så att hålla 44 gSc (halveringstid på ~ 4 timmar) "i lager" på sjukhus påverkas inte av konkurrerande forskningsanvändning av "föräldern" 44 Ti -material. I teamets nya enhet, de 44 Ti blir en "generator" av 44 gSc. Skandiet kan användas vid PET -avbildning för att studera metaboliska processer i kroppen. Korrekt underhållet, en sådan radionuklidgenerator kan hålla i decennier, tillhandahållande av en nödvändig isotop på plats.
Positronemissionstomografi (PET) förlitar sig vanligtvis på relativt kortlivade positronsändare, d.v.s. radioisotoper som förfaller med emission av "antimateria" -elektroner och har halveringstider i storleksordningen 10 till 110 minuter. Längre levande positronsändare som 44Sc i sitt energiska marktillstånd ( 44 gSc) möjliggör avbildning av långsammare biologiska processer. Titan-44 (halveringstid 60 år), som fungerar som källa för 44 gSc, är också av intresse för astrofysiker som studerar materiens ursprung i supernovor:isotopen produceras vid kiselförbränning i de innersta områdena av materialet som matas ut i kärnkollaps-supernovor i samma processer som producerar järn och 56Ni. Referensprover av 44 Ti används således som standard för detektorkalibreringar.
Även om hundratals mikrogram inte låter imponerande för vissa, sådana massor kan representera världens lager av en dyrbar isotop. Forskare från Los Alamos och Brookhaven National Laboratories har visat en metod för att göra mängder av 44 Ti som är tillräckliga för att stödja viktig utvecklingsforskning om den medicinska tillämpningen av skandium. De utformade också en teknik för att fixa radioaktiviteten på ett fast underlag så att den kontinuerligt kan tvättas med en lämplig lösning för att återställa sin dotterisotop 44 gSc för medicinsk forskning. Den långlivade föräldern ger efter 44 gSc dagligen "efter behov" för PET -avbildningsändamål direkt tillgängliga på sjukhus och andra anläggningar.