211service.com
Sådan forvandler du elementer med laserlys
Hvert år udfører læger verden over titusinder af procedurer, der involverer nuklearmedicin. Den mest almindelige medicinske radioisotop er technetium-99, som bruges i omkring 30 millioner procedurer om året; det er 80 procent af det samlede antal.
Technetium-99 er kortvarig med en halveringstid på kun 6 timer. Så hospitaler får det fra henfaldet af det længerelivede molybdæn-99. Dette skal til gengæld laves ved at bombardere uranium-235 med neutroner og adskille mo-99 fra de talrige fissionsprodukter.
Dette er en vanskelig og farlig procedure, som kun er mulig i en håndfuld nukleare anlæg rundt om i verden. Det gør udbuddet af disse essentielle lægemidler enormt dyrt og ekstremt skrøbeligt.
Faktisk, da Chalk River-atomreaktoren i Ontario, Canada, lukkede ned for nødreparationer i 2009, viste det sig at producere en stor del af verdens technetium-99-forsyning. Resultatet var en global mangel, der varede i flere måneder. Der er helt klart brug for nye leverandører.
I dag siger Hiroyasu Ejiri ved Osaka University og S. Daté ved Japan Synchrotron Radiation Research Institute, at der er en helt ny måde at lave nuklearmedicin på.
Ideen er at stimulere nukleare reaktioner ved hjælp af kraftige laserstråler. Ved en bestemt frekvens får disse stråler en kerne til at resonere voldsomt, hvilket udløser den nukleare reaktion og effektivt ryster den fra hinanden. Og da næsten alle fotoner udløser en reaktion, kan denne proces være tæt på 100 procent effektiv.
Så for eksempel siger Ejiri og Daté, at denne metode omdanner jod-127 til den medicinske isotop jod -126 med en overflod på 100 procent. Og det kan gøre det med en hastighed på op til 10^13 kerner i sekundet.
Dette har store fordele i forhold til de nuværende teknikker. For det første er det muligt at indstille lysets frekvens, så det udløser specifikke reaktioner, så fysikere kan vælge præcis, hvad de vil lave. For det andet er de resulterende prøver relativt rene. Og endelig skaber denne teknik få, om nogen, grimme radioaktive biprodukter og er derfor mere miljøvenlig.
Der er selvfølgelig et par forbehold: Det er svært at lave den rigtige slags laserlys. Det kan kun gøres ved at kaste fotoner fra en højenergistråle af elektroner, der cirkulerer i en partikelaccelerator. Og den nødvendige intensitet af en sådan elektronstråle ville kun være mulig med et dyrt, skræddersyet, endnu ikke-bygget anlæg.
Og selvom fotonukleare reaktioner er gode til at lave alle slags medicinske isotoper – for eksempel PET-sporstoffer som kulstof-11, nitrogen-13, oxygen-15 og så videre – er de ikke så gode til at lave technetium-99, vigtigste radioisotop. I dette tilfælde er overfloden mindre end 10 pct.
Ikke desto mindre hævder Ejiri og Daté, at deres metode udelukkende giver forskellige slags specifikke/ønskede isotoper med den store produktionshastighed og den høje tæthed for grundlæggende og anvendt videnskab.
Og med udbuddet af medicinske radioisotoper så skrøbeligt, virker det sandsynligt, at ideer som denne vil blive taget større hensyn til i de kommende år.
Ref: arxiv.org/abs/1102.4451 : Kohærente fotonukleare reaktioner for isotoptransmutation