Un nuovo tipo di rame dal reattore nucleare
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Il Cu-64 è un isotopo del rame necessario per le applicazioni mediche. Tuttavia, è molto difficile da produrre. Ora alla TU Wien è stato trovato un nuovo metodo alternativo.
L'isotopo di rame Cu-64 svolge un ruolo importante in medicina: è utilizzato per le procedure di imaging, ma ha anche un potenziale nella terapia del cancro. Tuttavia, non è presente in natura: deve essere prodotto artificialmente, e questo è costoso. Finora gli atomi di nichel sono stati bombardati con protoni. Quando il nucleo di nichel assorbe il protone, il nichel diventa rame. Tuttavia, la TU di Vienna ha dimostrato che esiste un altro modo: Il Cu-63 può essere trasformato in Cu-64 mediante bombardamento di neutroni in un reattore nucleare. Ciò si ottiene con un trucco speciale, noto come "chimica del rinculo".
Veronika Rosecker
TU Wien
Il nichel diventa rame
Gli atomi di rame hanno 29 protoni - il numero di neutroni può variare. La variante di rame più comune è Cu-63, con 34 neutroni. È stabile. Tuttavia, i Cu-64, atomi di rame con un neutrone in più, sono radioattivi e decadono con un tempo di dimezzamento di poco meno di 13 ore. Questo rende il Cu-64 un isotopo interessante per la medicina: è abbastanza stabile da poter essere trasportato nel punto desiderato del corpo, ma decade abbastanza rapidamente da ridurre al minimo l'esposizione alle radiazioni per il paziente.
"Finora il Cu-64 è stato prodotto in un ciclotrone", spiega Veronika Rosecker della TU Wien. "Il rame-64 può essere prodotto utilizzando il nichel-64 e bombardandolo con protoni. Il protone viene assorbito e un neutrone viene eliminato: è così che il nichel-64 diventa rame-64". Questo metodo funziona molto bene, ma è complesso e richiede un ciclotrone e il nichel-64, che è anche un isotopo molto raro.
Rame con un neutrone aggiuntivo
L'idea di produrre Cu-64 non dal nichel ma dal Cu-63 è quindi ovvia, poiché richiede solo l'aggiunta di un singolo neutrone ai nuclei di rame, che può essere ottenuto in un reattore nucleare. Tuttavia, questo pone un problema diverso: "Se si bombarda il rame-63 con neutroni, si producono nuclei di rame-64, ma è quasi impossibile separare questi nuclei atomici dai normali nuclei atomici del rame", spiega Martin Pressler. "Così si finisce per ottenere un prodotto finale che contiene molto rame normale e solo minime tracce del rame-64 desiderato".
Ma questo problema può essere risolto: è qui che entra in gioco la "chimica del rinculo". Questo fenomeno è noto da quasi 100 anni, ma non è ancora stato utilizzato per la produzione di radioisotopi di rilevanza medica. Questo perché gli atomi di rame possono essere incorporati nelle molecole prima di essere bombardati dai neutroni. "Quando l'atomo di rame-63 nella molecola assorbe un neutrone e diventa quindi rame-64, inizialmente ha una grande quantità di energia che viene emessa come radiazione", spiega Veronika Rosecker. L'atomo di rame emette un fotone nella gamma dei raggi gamma e di conseguenza avverte un rinculo, proprio come un razzo che emette carburante. Questo contraccolpo può ora far sì che l'atomo venga strappato dalla molecola.
"Questo significa che ora abbiamo una separazione netta tra rame-63 e rame-64", spiega Veronika Rosecker. "Gli atomi di rame-63 sono legati alle molecole, mentre gli atomi di rame-64 sono liberi. Ciò significa che i due isotopi possono essere separati chimicamente l'uno dall'altro senza problemi".
La molecola giusta
Trovare la molecola giusta è stato fondamentale per il successo di questa tecnica. Deve essere il più stabile possibile per resistere alle condizioni di un reattore nucleare, ma anche altamente solubile in modo che la separazione chimica funzioni alla fine.
"Siamo riusciti a soddisfare tutti questi requisiti con un complesso organometallico che ricorda in qualche modo l'ema, che si trova nel nostro sangue", spiega Martin Pressler. Sostanze simili sono state studiate in precedenza, ma erano insolubili. L'attuale complesso è stato modificato chimicamente in modo che la sostanza sia facilmente solubile e gli atomi desiderati possano essere estratti con relativa facilità dopo il bombardamento neutronico. Il nuovo metodo può essere automatizzato, le molecole possono persino essere riutilizzate senza subire perdite - e invece di un ciclotrone, tutto ciò che serve è un reattore di ricerca, come quello della TU Wien.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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