Aktinium-225

Aktinium-225 (²²⁵Ac atau Ac-225) adalah sebuah isotop aktinium. Ia mengalami peluruhan alfa menjadi fransium-221 dengan waktu paruh 10 hari, dan merupakan produk peluruhan antara dalam deret neptunium (rantai peluruhan yang dimulai dari ²³⁷Np). Kecuali untuk jumlah sangat kecil yang timbul dari rantai peluruhan ini di alam, ²²⁵Ac sepenuhnya sintetis.

Aktinium-225, ²²⁵Ac

Radiasi Cherenkov dari sampel Ac-225 (17 mCi), foto oleh Dr Andrew R Burgoyne di ORNL
Umum
Simbol	225Ac
Nama	aktinium-225, Ac-225
Proton (Z)	89
Neutron (N)	136
Data nuklida
Kelimpahan alam	Renik
Waktu paruh (t1/2)	9,920 hari
Isotop induk	225Ra (β−) 229Pa (α) 225Th (EC)
Produk peluruhan	221Fr
Massa isotop	225,023229(5) u
Surplus energi	21.637±5 keV
Mode peluruhan
Mode peluruhan	Energi peluruhan (MeV)
α	5,9351
Isotop aktinium Tabel nuklida lengkap

Sifat peluruhan aktinium-225 dinilai menguntungkan untuk digunakan dalam terapi alfa bertarget (targeted alpha therapy, TAT); uji klinis telah menunjukkan penerapan radiofarmasi yang mengandung ²²⁵Ac untuk mengobati berbagai jenis kanker. Namun, kelangkaan isotop ini yang dihasilkan dari sintesis yang diperlukan dalam siklotron membatasi aplikasi potensialnya.

Peluruhan dan keterjadian

Aktinium-225 adalah bagian dari rantai 4n +1 (deret neptunium).

Aktinium-225 memiliki waktu paruh 10 hari dan meluruh dengan emisi alfa. Ia adalah bagian dari deret neptunium, karena ia muncul sebagai produk peluruhan neptunium-237 dan anak-anaknya seperti uranium-233 dan torium-229. Ia adalah nuklida terakhir dalam rantai tersebut dengan waktu paruh lebih dari satu hari sampai produk terakhir kedua, bismut-209 (waktu paruh 2,01×10¹⁹ tahun).^[1] Produk peluruhan terakhir dari ²²⁵Ac adalah ²⁰⁵Tl yang stabil .

Sebagai anggota dari deret neptunium, ia tidak terjadi di alam kecuali sebagai produk dari jumlah renik ²³⁷Np dan anak-anaknya yang dibentuk oleh reaksi penangkapan neutron pada ²³²Th dan ²³⁸U yang primordial.^[2] Ia jauh lebih jarang daripada ²²⁷Ac dan ²²⁸Ac, yang masing-masing terjadi dalam rantai peluruhan uranium-235 dan torium-232. Kelimpahannya diperkirakan kurang dari 1,1×10⁻¹⁹ relatif terhadap ²³²Th dan sekitar 9,9×10⁻¹⁶ relatif terhadap ²³⁰Th dalam kesetimbangan sekuler.^[2]

Penemuan

Aktinium-225 ditemukan pada tahun 1947 sebagai bagian dari deret neptunium yang tidak diketahui sampai waktu itu, yang diisi oleh sintesis ²³³U.^[3] Sebuah tim fisikawan dari Laboratorium Nasional Argonne yang dipimpin oleh F. Hagemann melaporkan penemuan awal ²²⁵Ac dan mengidentifikasi waktu paruhnya selama.^[4] Secara independen, kelompok Kanada yang dipimpin oleh A. C. English mengidentifikasi skema peluruhan yang sama; kedua makalah tersebut diterbitkan dalam edisi yang sama dari Physical Review.^[3][5][6]

Produksi

Karena ²²⁵Ac tidak terjadi dalam jumlah yang cukup besar di alam, ia harus disintesis dalam reaktor nuklir khusus. Mayoritas ²²⁵Ac dihasilkan dari peluruhan alfa ²²⁹Th, tetapi suplai ini terbatas karena peluruhan ²²⁹Th (waktu paruh 7340 tahun) relatif lambat karena waktu paruhnya yang relatif lama.^[7] Dimungkinkan juga untuk membiakkan ²²⁵Ac dari radium-226 dalam reaksi ²²⁶Ra(p,2n). Potensi untuk mengisi ²²⁵Ac menggunakan ²²⁶Ra pertama kali ditunjukkan pada tahun 2005, meskipun produksi dan penanganan ²²⁶Ra dirasa sulit karena masing-masing biaya ekstraksi dan bahaya dari produk peluruhannya seperti radon-222.^[7]

Atau, ²²⁵Acdapat diproduksi dalam reaksi spalasi pada target ²³²Th yang disinari dengan sinar proton berenergi tinggi.^[8] Teknik saat ini memungkinkan produksi ²²⁵Ac dalam jumlah milicurie; namun, ia harus dipisahkan dari produk reaksi lainnya.^[9] Hal ini dilakukan dengan membiarkan beberapa nuklida berumur pendek meluruh; isotop aktinium kemudian dimurnikan secara kimia dalam sel panas dan ²²⁵Ac dipekatkan. Perhatian khusus harus diberikan untuk menghindari kontaminasi dengan pemancar beta aktinium-227 yang berumur lebih panjang.^[8]

Selama beberapa dekade, sebagian besar ²²⁵Ac diproduksi di satu fasilitas— Laboratorium Nasional Oak Ridge di Tennessee—yang semakin mengurangi ketersediaan isotop ini bahkan dengan kontribusi yang lebih kecil dari laboratorium lain.^[8] Tambahan ²²⁵Ac sekarang diproduksi dari ²³²Th di Laboratorium Nasional Los Alamos dan Laboratorium Nasional Brookhaven.^[10] Fasilitas TRIUMF dan Laboratorium Nuklir Kanada telah membentuk kemitraan strategis seputar produksi komersial dari aktinium-225.^[11]

Rendahnya pasokan ²²⁵Ac membatasi penggunaannya dalam penelitian dan pengobatan kanker. Diperkirakan pasokan ²²⁵Ac saat ini hanya memungkinkan untuk sekitar seribu perawatan kanker per tahun.^[7][12]

Aplikasi

Pemancar alfa seperti aktinium-225 lebih disukai dalam pengobatan kanker karena jarak partikel alfa yang pendek (beberapa diameter sel) dalam jaringan dan energinya yang tinggi, menjadikannya sangat efektif dalam menargetkan dan membunuh sel kanker—khususnya, partikel alfa lebih efektif dalam memutus rantai DNA. Waktu paruh 10 hari dari ²²⁵Ac cukup lama untuk memfasilitasi pengobatan, tetapi cukup pendek sehingga sedikit yang tersisa di tubuh beberapa bulan setelah pengobatan.^[10] Ini kontras dengan ²¹³Bi, yang diselidiki secara serupa, yang waktu paruh 46 menitnya memerlukan pembuatan in situ dan penggunaan segera. Selain itu, ²²⁵Ac memiliki median dosis letal beberapa kali lipat lebih besar daripada ²¹³Bi karena waktu paruhnya yang lebih lama dan emisi alfa berikutnya dari produk peluruhannya. Setiap peluruhan ²²⁵Ac menjadi ²⁰⁹Bi menjaring empat partikel alfa berenergi tinggi, sangat meningkatkan potensinya.^[10][13]

Meskipun ketersediaannya terbatas, beberapa uji klinis telah diselesaikan, menunjukkan keefektifan ²²⁵Ac dalam terapi alfa bertarget.^[8][13] Beberapa kompleks termasuk ²²⁵Ac—seperti antibodi berlabel ²²⁵Ac—telah diuji untuk menargetkan berbagai jenis kanker, termasuk leukemia, kanker prostat, dan kanker payudara pada manusia.^[13] Misalnya, satu obat berbasis ²²⁵Ac eksperimental telah menunjukkan keefektifannya melawan leukemia mieloid akut tanpa merugikan pasien. Uji klinis lebih lanjut dari obat lain sedang berlangsung.^[10]

Lihat pula

• Isotop aktinium
• Radium-223
• Bismut-213

Referensi

1. Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 03001–121. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
2. Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. (1952). "Occurrence of the (4n + 1) series in nature" (PDF). Journal of the American Chemical Society. 74 (23): 6081–6084. doi:10.1021/ja01143a074.
3. Thoennessen, M. (2016). The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. hlm. 112–113. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977.
4. Fry, C.; Thoennessen, M. (2013). "Discovery of actinium, thorium, protactinium, and uranium isotopes". Atomic Data and Nuclear Data Tables. 99 (3): 345–364. arXiv:1203.1194 . Bibcode:2013ADNDT..99..345F. doi:10.1016/j.adt.2012.03.002.
5. Hagemann, F.; Katzin, L. I.; Studier, M. H.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (1947). "The (4n + 1) Radioactive Series: The Decay Products of U²³³". Physical Review. 72 (3): 252. Bibcode:1947PhRv...72..252H. doi:10.1103/PhysRev.72.252.
6. English, A. C.; Cranshaw, T. E.; Demers, P.; Harvey, J. A.; Hincks, E. P.; Jelley, J. V.; May, A. N. (1947). "The (4n + 1) Radioactive Series". Physical Review. 72 (3): 253–254. Bibcode:1947PhRv...72..253E. doi:10.1103/PhysRev.72.253.
7. Robertson, A. K. H.; Ramogida, C. F.; Schaffer, P.; Radchenko, V. (2018). "Development of ²²⁵Ac radiopharmaceuticals: TRIUMF perspectives and experiences". Current Radiopharmaceuticals. 11 (3): 156–172. doi:10.2174/1874471011666180416161908. PMC 6249690 . PMID 29658444.
8. Kementerian Energi AS (2018). "How scientists discovered a new way to produce actinium-225, a rare medical isotope". Phys.org. Diakses tanggal 26 Juni 2022.
9. Griswold, J. R.; Medvedev, D. G.; Engle, J. W.; et al. (2016). "Large scale accelerator production of ²²⁵Ac: Effective cross sections for 78-192 MeV protons incident on ²³²Th targets". Applied Radiation and Isotopes. 118: 366–374. doi:10.1016/j.apradiso.2016.09.026 . PMID 27776333.
10. Tyler, C. "Nuclear War Against Cancer" (PDF). 1663. No. Maret 2016. Los Alamos National Laboratory. hlm. 27–29.
11. "TRIUMF and CNL to form strategic partnership to enable ground-breaking cancer treatment". TRIUMF. 27 September 2018.
12. UBC Science (2019). "Accelerating access to an elusive medical isotope". Medium. Diakses tanggal 26 Juni 2022.
13. Scheinberg, D. A.; McDevit, M. R. (2011). "Actinium-225 in targeted alpha-particle therapeutic applications". Current Radiopharmaceuticals. 4 (4): 306–320. doi:10.2174/1874471011104040306. PMC 5565267 . PMID 22202153.