Изотопы лютеция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изотопы лютеция — разновидности химического элемента лютеция с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы лютеция с массовыми числами от 149 до 184 (количество протонов 71, нейтронов от 78 до 113) и 18 ядерных изомеров.

Природный лютеций состоит из смеси двух изотопов. Одного стабильного:

И одного с огромным периодом полураспада, соизмеримым с возрастом Вселенной:

  • 176Lu (изотопная распространённость 2,59 %, период полураспада 3,78⋅1010 лет, бета-распад, дочерний изотоп гафний-176).

Благодаря радиоактивности 176Lu природный лютеций обладает удельной активностью около 52 кБк/кг.[1]

Наиболее долгоживущие из искусственных радиоизотопов лютеция 174Lu (период полураспада 3,31 года) и 173Lu (период полураспада 1,37 года).

Радиоактивный 176Lu используется в одной из методик ядерной гео- и космохронологии (лютеций-гафниевое датирование).

176Lu является исходным изотопом для синтеза 177Lu. В России налажено получение 176Lu изотопным обогащением из природного лютеция.[2]

Период полураспада лютеция-177 6,65 суток, схема распада β-распад, дочерний изотоп стабильный гафний-177. Излучает бета-частицы с энергией до 0,5 МэВ и гамма-кванты с энергией 208 кэВ[3].

В 2010-х годах 177Lu начали применять в медицине для лечения опухолевых заболеваний, в частности простаты и нейроэндокринных опухолей.[4][5] Препарат с содержанием лютеция-177 селективно накапливается в пораженных тканях, где бета-излучение изотопа оказывает локальное угнетающее действие на близлежащие ткани. На 2018 год в России на базе института реакторных материалов производят изотоп 177Lu методом облучения нейтронами мишеней из высокообогащенного 176Lu.[6] На 2020 год освоено промышленное производство прекурсора радиофармпрепаратов — трихлорида лютеция, соответствующего требованиям GMP.[7]

Один из докладов[8] на итоговом собрании Общества ядерной медицины и молекулярной визуализации[англ.] (SNMMI) в 2019 году был полностью посвящен применению таргетной терапии с Лютецием-177-ПСМА при раке предстательной железы. За последние 10 лет количество клинических исследований этой методики выросло в 6 раз — с 17 исследований в 2010 году до более 110 исследований в 2019. На сегодняшний день пептидная рецепторная радионуклидная терапия (ПРРТ) входит в протокол высокотехнологичного лечения поздних стадий рака простаты. Согласно статистическим данным, полученным в ходе актуальных международных исследований VISION и LuPSMA, применение Лютеция-177 приводит к существенному улучшению результатов лабораторных анализов и ПЭТ-КТ (более 57 % пациентов), а также повышает качество (более 70 % пациентов) и продолжительность жизни (более 45 % пациентов).

Препараты: Lutetium Lu 177 dotatate.

Таблица изотопов лютеция

[править | править код]
Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[9]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[10]
(T1/2)
Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[10]
Распространённость
изотопа в природе
Энергия возбуждения
149Lu[11] 71 78 450 нс
[(+170−100) мкс]
p 11/2-
150Lu 71 79 149,97323(54)# 43(5) мс p (80%) 149Yb (2+)
β+ (20%) 150Yb
150mLu 34(15) кэВ 80(60) мкс
[30(+95−15) мкс]
p 149Yb (1 2)
151Lu 71 80 150,96757682 80,6(5) мс p (63,4%) 150Yb (11/2−)
β+ (36,6%) 151Yb
151mLu 77(5) кэВ 16(1) мкс p 150Yb (3/2+)
152Lu 71 81 151,96412(21)# 650(70) мс β+ (85%) 152Yb (5−, 6−)
β+, p (15%) 151Tm
153Lu 71 82 152,95877(22) 0,9(2) с α (70%) 149Tm 11/2−
β+ (30%) 153Yb
153m1Lu 80(5) кэВ 1# с ИП 153Lu 1/2+
153m2Lu 2502,5(4) кэВ >0,1 мкс ИП 153Lu 23/2−
153m3Lu 2632,9(5) кэВ 15(3) мкс ИП 153m2Lu 27/2−
154Lu 71 83 153,95752(22)# 1# с β+ 154Yb (2−)
154m1Lu 58(13) кэВ 1,12(8) с (9+)
154m2Lu >2562 кэВ 35(3) мкс (17+)
155Lu 71 84 154,954316(22) 68,6(16) мс α (76%) 151Tm (11/2−)
β+ (24%) 155Yb
155m1Lu 20(6) кэВ 138(8) мс α (88%) 151Tm (1/2+)
β+ (12%) 155Yb
155m2Lu 1781,0(20) кэВ 2,70(3) мс (25/2−)
156Lu 71 85 155,95303(8) 494(12) мс α (95%) 152Tm (2)−
β+ (5%) 156Yb
156mLu 220(80)# кэВ 198(2) мс α (94%) 152Tm (9)+
β+ (6%) 156Yb
157Lu 71 86 156,950098(20) 6,8(18) с β+ 157Yb (1/2+, 3/2+)
α 153Tm
157mLu 21,0(20) кэВ 4,79(12) с β+ (94%) 157Yb (11/2−)
α (6%) 153Tm
158Lu 71 87 157,949313(16) 10,6(3) с β+ (99,09%) 158Yb 2−
α (0,91%) 154Tm
159Lu 71 88 158,94663(4) 12,1(10) с β+ (99,96%) 159Yb 1/2+#
α (0,04%) 155Tm
159mLu 100(80)# кэВ 10# с 11/2−#
160Lu 71 89 159,94603(6) 36,1(3) с β+ 160Yb 2−#
α (10−4%) 156Tm
160mLu 0(100)# кэВ 40(1) с
161Lu 71 90 160,94357(3) 77(2) с β+ 161Yb 1/2+
161mLu 166(18) кэВ 7,3(4) мс ИП 161Lu (9/2−)
162Lu 71 91 161,94328(8) 1,37(2) мин β+ 162Yb (1−)
162m1Lu 120(200)# кэВ 1,5 мин β+ 162Yb 4−#
ИП (редко) 162Lu
162m2Lu 300(200)# кэВ 1,9 мин
163Lu 71 92 162,94118(3) 3,97(13) мин β+ 163Yb 1/2(+)
164Lu 71 93 163,94134(3) 3,14(3) мин β+ 164Yb 1(−)
165Lu 71 94 164,939407(28) 10,74(10) мин β+ 165Yb 1/2+
166Lu 71 95 165,93986(3) 2,65(10) мин β+ 166Yb (6−)
166m1Lu 34,37(5) кэВ 1,41(10) мин ЭЗ (58%) 166Yb 3(−)
ИП (42%) 166Lu
166m2Lu 42,9(5) кэВ 2,12(10) мин 0(−)
167Lu 71 96 166,93827(3) 51,5(10) мин β+ 167Yb 7/2+
167mLu 0(30)# кэВ >1 мин 1/2(−#)
168Lu 71 97 167,93874(5) 5,5(1) мин β+ 168Yb (6−)
168mLu 180(110) кэВ 6,7(4) мин β+ (95%) 168Yb 3+
ИП (5%) 168Lu
169Lu 71 98 168,937651(6) 34,06(5) ч β+ 169Yb 7/2+
169mLu 29,0(5) кэВ 160(10) с ИП 169Lu 1/2−
170Lu 71 99 169,938475(18) 2,012(20) сут β+ 170Yb 0+
170mLu 92,91(9) кэВ 670(100) мс ИП 170Lu (4)−
171Lu 71 100 170,9379131(30) 8,24(3) сут β+ 171Yb 7/2+
171mLu 71,13(8) кэВ 79(2) с ИП 171Lu 1/2−
172Lu 71 101 171,939086(3) 6,70(3) сут β+ 172Yb 4−
172m1Lu 41,86(4) кэВ 3,7(5) мин ИП 172Lu 1−
172m2Lu 65,79(4) кэВ 0,332(20) мкс (1)+
172m3Lu 109,41(10) кэВ 440(12) мкс (1)+
172m4Lu 213,57(17) кэВ 150 нс (6−)
173Lu 71 102 172,9389306(26) 1,37(1) года ЭЗ 173Yb 7/2+
173mLu 123,672(13) кэВ 74,2(10) мкс 5/2−
174Lu 71 103 173,9403375(26) 3,31(5) года β+ 174Yb (1)−
174m1Lu 170,83(5) кэВ 142(2) сут ИП (99,38%) 174Lu 6−
ЭЗ (0,62%) 174Yb
174m2Lu 240,818(4) кэВ 395(15) нс (3+)
174m3Lu 365,183(6) кэВ 145(3) нс (4−)
175Lu 71 104 174,9407718(23) стабилен 7/2+ 0,9741(2)
175m1Lu 1392,2(6) кэВ 984(30) мкс (19/2+)
175m2Lu 353,48(13) кэВ 1,49(7) мкс 5/2−
176Lu 71 105 175,9426863(23) 38,5(7)⋅109 лет β 176Hf 7− 0,0259(2)
176mLu 122,855(6) кэВ 3,664(19) ч β (99,9%) 176Hf 1−
ЭЗ (0,095%) 176Yb
177Lu 71 106 176,9437581(23) 6,6475(20) сут β 177Hf 7/2+
177m1Lu 150,3967(10) кэВ 130(3) нс 9/2−
177m2Lu 569,7068(16) кэВ 155(7) мкс 1/2+
177m3Lu 970,1750(24) кэВ 160,44(6) сут β (78,3%) 177Hf 23/2−
ИП (21,7%) 177Lu
177m4Lu 3900(10) кэВ 7(2) мин
[6(+3−2) мин]
39/2−
178Lu 71 107 177,945955(3) 28,4(2) мин β 178Hf 1(+)
178mLu 123,8(26) кэВ 23,1(3) мин β 178Hf 9(−)
179Lu 71 108 178,947327(6) 4,59(6) ч β 179Hf 7/2(+)
179mLu 592,4(4) кэВ 3,1(9) мс ИП 179Lu 1/2(+)
180Lu 71 109 179,94988(8) 5,7(1) мин β 180Hf 5+
180m1Lu 13,9(3) кэВ ~1 с ИП 180Lu 3−
180m2Lu 624,0(5) кэВ >=1 мс (9−)
181Lu 71 110 180,95197(32)# 3,5(3) мин β 181Hf (7/2+)
182Lu 71 111 181,95504(21)# 2,0(2) мин β 182Hf (012)
183Lu 71 112 182,95757(32)# 58(4) с β 183Hf (7/2+)
184Lu 71 113 183,96091(43)# 20(3) с β 184Hf (3+)

Пояснения к таблице

[править | править код]
  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

[править | править код]
  1. Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Архивная копия от 4 мая 2018 на Wayback Machine Э. П. Лисаченко. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург
  2. Использование стабильных изотопов в ядерной медицине. Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 23 июля 2018 года.
  3. Production of GMP-compliant lutetium-177: radiochemical precursor for targeted cancer therapy
  4. Радиационные источники на основе иридия, радиофармацевтический прекурсор трихлорид лютеция и радиоизотоп йод-125 для ядерной медицины. Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
  5. Терапия изотопом лютеций 177-ПСМА. Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
  6. Крупный бизнес признал заслуги Росатома. Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
  7. ROSATOM and Apulia continue cooperation by testing lutetium-177 used in cancer treatment. Дата обращения: 24 декабря 2020. Архивировано 30 ноября 2020 года.
  8. Эффективность применения терапевтических радионуклидов (Лютеций-177) при раке простаты. Bookinghealth.ru (18 февраля 2020). Дата обращения: 30 июля 2020. Архивировано 29 сентября 2020 года.
  9. Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  10. 1 2 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ
  11. Auranen, K. "Nanosecond-Scale Proton Emission from Strongly Oblate-Deformed 149Lu". Physical Review Letters. 128 (11): 2501. doi:10.1103/PhysRevLett.128.112501. Архивировано 20 мая 2022. Дата обращения: 28 мая 2022.