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アルファ線核医学治療を視野に入れたアクチニウム-225線源製造とその応用の試み

Research Project

Project/Area Number 19K22596
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

大槻 勤  京都大学, 複合原子力科学研究所, 特任教授 (50233193)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords医用放射性同位元素 / 線源内療法 / 加速器 / 研究用原子炉 / 分析技術 / 放射性同位元素 / 電子線加速器 / 断面積シミュレーション
Outline of Research at the Start

本研究では、まず、非アルファ放出核種であるBaやMo,Cu,Ge,等を用いて電子線による医療用放射性同位体の生成断面積等を実験及びシミュレーション両面から検討を行いう。また、これらの核データ取得から得られるパラメータをもとに、ウラン系列の放射性廃棄物として多量に存在するラジウム-226(Ra-226)を、高エネルギーガンマ線を用いて前立腺がん等の核医学治療に有効なAc-225の製造の基礎検討を行う[Ra-226(γ,n)Ra-225→β壊変→Ac-225]。さらに将来的に有用とされるDDS を目指したRIナノコンテナなどへの応用を探ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

研究計画では、放射性核種のMo,Cu,Ge,Au等を用いて電子線や荷電粒子などの加速器による医療用放射性同位体の生成断面積を実験及びシミュレ ーション両面から検討を行いう。これらの核データから得られるパラメータをもとに、ウラン系列の放射性廃棄物として多量に存在 するラジウム-226(Ra-226)を用いて、前立腺がん等の核医学治療に有効なAc-225の製造の基礎検討を行う。さらに将来的に有用とされる様々な放射性同位体を用いたDDS を目指した放射性核種を伴ったRIナノコンテナ(C60,C70)などへの応用を探ることを目指している。まず、放射性核種Mo99,Cu-67,Ge-68,Au-194などの製造利用を検討している。電子線による医療用放射性同位体の製造を電子線加速器ばかりでなく原子炉まで拡張して生成断面積を確認する。新しい製造手法が開発されれば国内はもとり世界でもより安価に各医療施設に提供できる可能性がある。本研究では、これらの前段研究として電子線加速器を用いてMo-99やCu-67,Sc-47,Cu-67,Ga68,Rh-105,Lu-177,Re-188他を製造する実践的な 研究を行い、これらの結果はJRNC等の国際氏誌に受理されている。今後、アルファ線源内療法に用いるAc-225をRa-225の娘核種として容易に製造する手法の開発を試み、ナノコンテナなどの応用も含めて展望することを準備している。そこで本研究ではRa-226を電子線照射で発生する高エネルギーガンマ線をRa-226に照射し(光核反応を用いて)、線源内療法に有効なAc-225の製造及び断面積の確認を目指している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在、以下の進捗であるが、新型コロナウィルスの影響で研究が順調に進まない状況が生じている。
本研究では、まず、安定同位体委のMo,Cu,Ge,Au等を用いて電子線等の加速器による医療用放射性同位体の生成断面積等を実験及びシミュレーション両面から検討を行った。現在、放射性Mo-99/Tc-99mやCu-67,Ge-68,Y-90等の放射性医薬品の種々の方法での国内で生産が議論されているが、我々もその有力な手法として高出力の電子線加速器や研究用原子炉利用を提案している。これらの前段研究の成果は電子線加速器を用いたMo-99やCu-67,Sc-47,Cu-67,Ga-68,Rh-105,Lu-177,Re-188などを製造するという有意義な結果が得られている。これらの結果はJRNC等に投稿し、受理された。特に電子線加速器からの制動放射線による(γ,n)反応を用いたMo-99 の生成量の見積もりとTc-99mの迅速分離法を検討してきたところである。また、Tcなどの核種が内包されたナノコンテナの製造論文も投稿中である。さらに、これらの核種の生成断面積を、計算コードを用いたシミュレーションを実行し加速器システム全体の構築をはじめている。さらに、これらの手法を用いて、[Ra-226(γ,n)Ra-225→β改変→Ac-225]の製造を始めている。また、実際に制動放射線によるRa-226の生成断面積の基礎検討、照射エネルギーの最適化(2年 目)、Ra-226からAc-225の分離技術の検討と開発(イオン交換等)(2年目-3年目)、放射性DDS等への応用の基礎検討(2年目-3年 目) 生成断面積と照射エネルギーの最適化を準備している。

Strategy for Future Research Activity

安定同位体であるMo,Cu,Ge,Au等を用いて電子線等の加速器による医療用放射性同位体の生成断面積等を実験及びシミュレーション両面から検討を行いう。ここではこれまで得られなかったデータを電子線のエネルギーを10MeV程度ごとに変えて収率試験を行った。さらに今後、収率の理論計算と実験的に得られた収率 と比較検討する。Ra-226に対する(γ,n)反応の実験結果は存在しないので、核データ的にも重要な情報となる。Ra-226/Ac-225の分離技術の検討と開発:購入したRa-226線源をパックし照射ターゲットとし、電子線のエネルギー30MeV(20MeV, 40MeV)程で照射を行う予定である。アクチノイド系で利用されているDGAレジンを用いた硝酸系イオン交換が適応できるという文献もあり、この手法を確認する。数度繰り返し、分離技術を習得し、できれば纏める。DDS等への応用の基礎検討:ゾフィーゴの生産ばかりでなくナノコンテナDDS等への応用の基礎検 討を行う。アルファ線放出核種はその反跳効果により娘核種はエネルギーを持つ。フラーレンやナノチューブに親核種を溶かすだけで、内包化 が起こることが報告された。我々の研究でも同様の研究を行い医療用放射性核種Mo,Tc-99m@C60の生成の可能性を実験・理論の両面から研究を 行ってきた。同様の手法を用いてMo-99/Tc-99mやCu-67,Au-194,Ac-225内包C70やナノチューブ(SWNT)等のナノコンテナ可能性を探ることを目指す。

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(12 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Co-precipitation behaviour of single atoms of rutherfordium in basic solutions2021

    • Author(s)
      Y. Kasamatsu, K. Toyomura, H. Haba, T. Yokokita, A. Kino, Y. Yasuda, Y. Komori, J. Kanaya, M.H. Huang, M. Murakami, H. Kikunaga, E. Watanabe, T. Yoshimura, K. Morita, T. Mitsugashira, K. Takamiya, T. Ohtsuki, A. Shinohara
    • Journal Title

      Nat. Chem.

      Volume: 13 Pages: 226-230

    • DOI

      10.1038/s41557-020-00634-6

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design and testing of a W-MoO3 target system for electron linac production of 99Mo/99mTc2021

    • Author(s)
      J. Jang, H. Kikunaga, S. Sekimoto, M. Inagaki, T. Kawakami, T. Ohtsuki, Sh. Kashiwagi, K. Takahashi, K. Tsukada, K. Tatenuma, M. Uesaka
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 987 Pages: 164815-164815

    • DOI

      10.1016/j.nima.2020.164815

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Uncertainty derived from elemental analysis and its effect on the separation of radioactive waste into low-level radioactive waste and waste for clearance2021

    • Author(s)
      N. Kinoshita, T. Noto, K. Kosako, M. Aasada, K. Torii, A. Tada, K. Urabe, T. Ohtsuki, S. Sekimoto
    • Journal Title

      Progress in Nuclear Energy

      Volume: 131 Pages: 103597-103597

    • DOI

      10.1016/j.pnucene.2020.103597

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of 47Sc and 177Lu production rates from their natural targets in Kyoto University Research Reactor2020

    • Author(s)
      M. Sliman, N.M.A. Mohamed, K. Takamiya, S. Sekimoto, M. Inagaki, Y. Oki, T. Ohtsuki
    • Journal Title

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      Volume: 324 Pages: 1099-1107

    • DOI

      10.1007/s10967-020-07156-y

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Production of 99Mo/99mTc by photonuclear reaction using a natMoO3 target2020

    • Author(s)
      Makoto Inagaki, Shun Sekimoto, Takahiro Tadokoro, Yuichiro Ueno, Yuko Kani, Tsutomu Ohtsuki
    • Journal Title

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      Volume: 324 Pages: 681-686

    • DOI

      10.1007/s10967-020-07086-9

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Production of 47Sc, 67Cu, 68Ga, 105Rh, 177Lu, and 188Re using electron linear accelerator2019

    • Author(s)
      Makoto Inagaki, Shun Sekimoto, Wataru Tanaka, Takahiro Tadokoro, Yuichiro Ueno, Yuko Kani, Tsutomu Ohtsuki
    • Journal Title

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      Volume: 322 Pages: 1703-1709

    • DOI

      10.1007/s10967-019-06904-z

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225製造量の電子線エネルギー依存性2021

    • Author(s)
      田所孝広, 西田賢人, 上野雄一郎, 可児祐子, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 島田真生子, 菊永英寿, 柏木茂, 大槻勤, 関本俊, 稲垣誠
    • Organizer
      日本原子力学会2021年春の年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Production of Ac-225 for targeted alpha therapy using an electron linear accelerator2020

    • Author(s)
      T. Tadokoro, Y. Ueno, Y. Kani, M. Shimada, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. Kashiwagi, S. Sekimoto, T. Ohtsuki
    • Organizer
      EANM2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225の製造基礎試験2020

    • Author(s)
      田所孝広, 上野雄一郎, 可児祐子, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 島田真生子, 菊永英寿, 柏木茂, 大槻勤, 関本俊
    • Organizer
      日本原子力学会2020年秋の大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Project on Research Reactor Utilization(RRU)2019

    • Author(s)
      Tsutomu Ohtsuki
    • Organizer
      Forum for Nuclear Cooperation in Asia,kazakhstan
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Medical Radioisotopes Production using an Electron Linear Accelerator2019

    • Author(s)
      M. Inagaki, S. Sekimoto T. Tadokoro, Y. Kani, Y. Ueno, T. Ohtsuki
    • Organizer
      Forum for Nuclear Cooperation in Asia,kazakhstan
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] クラウンエーテル樹脂を用いたカラムクロマトグラフ法によるモリブデン同位体濃縮2019

    • Author(s)
      田野城 一希、加藤 千図、福谷 哲、関本 俊、大槻 勤、大野 剛、藤井 俊行
    • Organizer
      日本原子力学会年2019秋の大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

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