Izotop technet-99m to radioizotop najczęściej używany w medycynie nuklearnej. Jest źródłem promieniowania gamma. Stosuje się go do diagnostyki zmian onkologicznych większości organów. Technet-99m jest izotopem o czasie połowicznego rozpadu wynoszącym 6 godzin, a więc jest bardzo nietrwały. Powstaje z molibdenu-99 w wyniku jego rozpadu. Dlatego, aby uzyskać technet-99m, produkuje się – przede wszystkim w reaktorach jądrowych – molibden-99, którego czas połowicznego rozpadu jest dłuższy i wynosi niecałe 3 dni.
W Canadian Light Source doktorant interdyscyplinarnych studiów doktoranckich RadFarm, mgr Tobiasz Zawistowski prowadził badania związane z akceleratorową produkcją molibdenu 99 – najważniejszego radioizotopu wykorzystywanego na potrzeby medycyny. Rozważana jest możliwość zastosowania podobnej metody produkcji także w Świerku.
– Moim opiekunem podczas dwutygodniowego pobytu w Canadian Isotope Inovations był Mark de Jong – Chief Technology Officer at Canadian Isotope Innovations, mówi Tobiasz Zawistowski. Poznałem go w maju 2019 r. na konferencji projektu koordynowanego przez IAEA, pt. „New ways of producing 99mTc and 99mTc generators”, zorganizowanej w NCBJ przez Ośrodek Radioizotopów POLATOM. Powiedział mi wtedy, że jego zespół od kilku lat zajmuje się badaniem akceleratorowej metody pozyskiwania molibdenu-99.
Molibden-99, ulegający rozpadowi jądrowemu do technetu-99m, to główny izotop stosowany w medycynie nuklearnej. Otrzymywany jest przede wszystkim w reaktorach jądrowych, takich jak polski reaktor badawczy MARIA w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Otwocku – Świerku.
Produkcja tego izotopu w reaktorach jądrowych ma jednak istotne ograniczenia, dlatego naukowcy poszukują nowych sposobów efektywnego wytwarzania molibdenu-99, na przykład wykorzystując do tego akceleratory. Nad tym zagadnieniem pracuje także doktorant RadFarm, mgr. Tobiasz Zawistowski, który buduje w NCBJ eksperymentalne stanowisko do produkcji 99Mo wiązką elektronów z akceleratora liniowego.
– Kluczową z punktu widzenia pracy reakcją jądrową, prowadzącą do powstawania molibdenu-99, jest emisja neutronu przez jądro molibdenu-100, zawartego w materiale tarczowym, wymuszona po pochłonięciu kwantu gamma uderzającego w tarczę – opowiada doktorant. – Wiązka promieniowania gamma niezbędna do zajścia tej reakcji jądrowej wytwarzana jest w wyniku hamowania pierwotnie przyspieszonych w akceleratorze elektronów na jądrach atomowych tarczy konwersji.
Wyjazd stażowy, wspierany ze środków RadFarm, dał możliwość polskiemu doktorantowi wzięcia udziału w eksperymencie przeprowadzonym w CLS w ramach projektu IAEA. Uczestniczyli w nim również badacze z NECSA z Republiki Południowej Afryki.
Doświadczenia w prowadzeniu rzeczywistego procesu produkcji molibdenu-99 w akceleratorze liniowym doktorant wykorzysta w planowaniu własnych badań na miejscu, w NCBJ. – W eksperymencie przeprowadzonym w CLS naświetlanie tarczy zawierającej molibden-100 odbywało się w liniowym akceleratorze elektronów o energii wiązki 35 MeV, wyjaśnia mgr Zawistowski. – W NCBJ budowany jest obecnie akcelerator o energii elektronów wynoszącej 30 MeV, a więc podobny do dostępnego w laboratorium CLS.
Akceleratorowa metoda produkcji molibdenu zastosowana na większą skalę może okazać się tańsza w produkcji. Generuje też mniej odpadów radioaktywnych. Projekt RadFarm „Radiofarmaceutyki dla ukierunkowanej molekularnie diagnostyki i terapii
medycznej”, w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój 2014-2020 współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego, realizowany jest w konsorcjum czterech jednostek, dwóch instytutów badawczych, NCBJ oraz IChTJ i dwóch uczelni wyższych, UW i WUM.
Opiekunami pracy doktorskiej mgr. Zawistowskiego przygotowywanej w NCBJ są dr hab. inż. Sławomir Wronka, prof. NCBJ, dr hab. inż. Renata Mikołajczak, prof. NCBJ i dr Izabela Cieszykowska.
Dr Marek Pawłowski
