For ? forst? hvordan den radioaktive delen fungerer i m?ls?kende medisin, kan det v?re lurt med en kjapp liten innf?ring i element?r kjernefysikk.
Ingen grunn til ? grue seg, selv om det skulle dukke opp noen ukjente begreper underveis.
Universet best?r av 118 forskjellige grunnstoffer. Grunnstoffene kan sammenlignes med legoklosser. Alt, b?de mennesker, dyr og radioaktive medisiner, er satt sammen i ulike kombinasjoner av disse legoklossene.
Alle atomkjerner best?r av b?de protoner og n?ytroner. Protoner er positivt ladde partikler. N?ytroner har ingen ladning.
Antall protoner definerer hvilket grunnstoff vi snakker om. La oss ta fluor som eksempel. Ettersom fluorkjernen best?r av 9 protoner, har fluor atomnummer 9. Den fluoren som brukes i dagens medisinske unders?kelser, kalles for fluor18. Tallet 18 st?r for summen av antall protoner og antall n?ytroner. Det betyr at fluor18 m? best? av 9 protoner og 9 n?ytroner.
For ? gj?re det hele enda mer komplisert kan atomkjerner fra ett og samme grunnstoff ha et ulikt antall n?ytroner. For eksempel finnes det 18 ulike versjoner av fluoratomer. Disse variasjonene kalles for isotoper. De fleste isotoper er ustabile. Dette gjelder for alle grunnstoffene v?re.
Fellesbetegnelsen for isotopene til alle grunnstoffene v?re kalles for nuklider. I dag kjenner forskerne til 3000 ulike nuklider.
Str?ling
- Alle radioaktive nuklider kan sende ut str?ling.
- De fire str?lepartiklene er alfa, beta pluss, beta minus og gamma.
- Alfa er kraftig kost, men n?r sv?rt kort. Den best?r av to protoner og to n?ytroner.
- Beta minus best?r av elektroner. De n?r litt lenger enn alfa.
- Beta pluss best?r av positroner. Det er antipartiklene til elektroner.
- Gamma er elektromagnetisk str?ling.
Omdannes til noe annet
En ustabil nuklide vil etter en viss tid henfalle. Da sender den ut en liten str?ledose samtidig som den blir omdannet til noe annet. Hva den nye nukliden henfaller til, er avhengig av hva slags str?ling som sendes ut. Noen ganger endres antallet n?ytroner i kjernen. Da blir atomkjernen omdannet til en annen isotop av samme grunnstoff. Andre ganger endres antall protoner. Da blir atomkjernen forvandlet til et annet grunnstoff. Er ikke det fascinerende ? tenke p??
N? kommer enda et viktig poeng. Alle ustabile nuklider har ulike halveringstider.
– Halveringstid betyr at halvparten av de radioaktive atomene i l?pet av denne tiden henfaller til noe annet, forklarer stipendiat Elise Malmer Martinsen i kjernefysikk.
Halveringstiden betyr med andre ord at halvparten av stoffene i l?pet av denne tiden sender ut str?ling og omdannes til noe annet, men ingen vet n?r det skjer med et helt spesifikt atom. Dette er en del av universets spilleregler. Her r?r tilfeldighetene.
– Vi kan betrakte halveringstiden som en statistisk sannsynlighet, forklarer f?rsteamanuensis H?var Gausemel, som er tilknyttet b?de UiO og Bayer.
Selv om halveringstiden skulle v?re seks timer, kan atomet henfalle om ett minutt eller en uke. Akkurat n?r dette skjer, er det ingen som vet. Selv en etterretningsagent med kjernefysikk som spesiale har ingen som helst muligheter til ? finne ut av n?r et atom henfaller. Dette lar seg simpelthen ikke styre.
Det betyr at det er umulig ? sikre seg at medisinen ikke sender ut litt str?ling underveis f?r den er kommet frem til dit den skal.
Det finnes verken gode eller d?rlige radionuklider. Alle har sine styrker og svakheter.
Begrenset
Bare et f?tall nuklider kan brukes i radioaktive legemidler.
– N?r vi har g?tt igjennom alle radionuklider med passende halveringstider, sitter vi igjen med noen hundre mulige radionuklider. Det finnes verken gode eller d?rlige radionuklider. Alle har sine styrker og svakheter. De kan v?re egnet og uegnet i ulike situasjoner, forteller f?rsteamanuensis Caroline Stokke p? UiO og OUS.
De radioaktive nuklidene i m?ls?kende medisiner m? derfor velges med omhu.
Henfall
- Alle radioaktive nuklider vil etter en viss tid sende ut str?ling og bli omdannet til en annen nuklide.
- Det er umulig ? forutsi n?r en enkelt nuklide henfaller.
- Halveringstiden til en nuklide betyr hvor lang tid det tar f?r halvparten av mengden ?er omdannet til noe annet. Dette er en statistisk beskrivelse.
- Alle radioaktive nuklider har hver sin halveringstid.
- Noen nuklider henfaller mange ganger f?r de blir omdannet til en stabil nuklide.
Ulike typer str?ling
Vi er fortsatt ikke til veis ende. N? kommer enda et viktig poeng: str?lingen.
N?r en nuklide henfaller til noe annet, kan den, avhengig av hvilken radioisotop vi snakker om, sende ut én av fire typer str?lepartikler: alfa, beta minus, beta pluss og gammastr?ling.
I den medisinske behandlingen er det viktig ? f? tak i nuklider som sender ut enten alfa eller beta minus og som vi i denne saken for latskaps skyld bare kaller for beta.
Vi er dessverre n?dt til ? definere enda et par sm? begreper. De radioaktive nuklidene som sender fra seg alfapartikler, kalles for alfa-emittere. Beta-emittere er de nuklidene som sender ut betapartikler.
Betapartikler best?r av elektroner. De har en rekkevidde p? noen centimeter og er egnet til ? trenge seg inn i store svulster. Det kan v?re lurt ? bruke beta n?r man skal angripe st?rre metastaser og svulster.
En alfapartikkel er en kombinasjon av to protoner og to n?ytroner. Dette er sv?rt tungt skyts. Alfapartikler gj?r mye skade, men n?r ikke langt. Rekkevidden er sv?rt kort.
Alfa er mer effektiv enn beta, spesielt p? sm? svulster.
Da har vi kommet igjennom det verste. N? starter moroa!
Emittere
- Alfa-emittere er de nuklidene som sender ut alfapartikler.
- Beta-emittere er de nuklidene som sender ut betapartikler.
Slik drepes kreftcellene
Men hvordan i alle dager kan str?lingen drepe kreftceller? Str?lepartiklene er som mekaniske skudd. De skyter gjennom celleveggen og inn i cellekjernen og skader DNA-et.
Et DNA best?r av et sett med to tr?der. Hvis str?len klarer ? bryte dobbelttr?den, er sannsynligheten stor for at cellen dreper seg selv. Hvis bare den ene tr?den rives i stykker, er sannsynligheten mye st?rre for at cellen klarer ? reparere skaden.
Beta f?rer som oftest til enkeltbrudd, mens alfa er et mye kraftigere v?pen. Alfa river begge tr?dene i filler.
Statistisk sett trengs det én til fem alfa-bomber for ? knuse en kreftcelle, mens det trengs opptil 2000 beta-bomber for ? klare det samme.
For at alfaterapi skal fungere s? godt som mulig, er det viktig at m?ls?keren er s? selektiv som overhodet mulig, slik at den radioaktive bomben ikke treffer feil sted i kroppen.
Viltre d?tre
– Sp?rsm?let er hvilke nuklider som skal brukes i fremtiden. Det er i dag store forh?pninger til alfa-emittere. Men vi har en utfordring. Alfa-emittere er ofte giftige. De har dessuten d?tre som vi ikke har helt kontroll p?, poengterer Thor Audun Saga, direkt?r p? Syklotronsenteret i Oslo.
D?tre? Ja, du leste riktig. Hva i alle dager mener han?
N?r et radioaktivt atom sender fra seg en alfapartikkel, henfaller det som oftest til et annet radioaktivt atom. Dette atomet er datteren. Datteren kan igjen omdannes til en tredje variant. Da snakker vi om datterdatteren til det opprinnelige atomet. Noen ganger kan det ta sju ledd f?r atomet er blitt stabilt.
La oss ta et eksempel! Radium-223 brukes mye i dag i radioaktive medisiner. N?r den sender ut alfa, henfaller den til radon. Deretter til polonium i noen mikrosekunder f?r den henfaller til bly. En halv time senere til vismut. Og to minutter senere til thallium. I denne rekken av hendelser sendes det ut b?de alfa- og betapartikler.
– Dette kan gi en kaskade av angrep i kreftsvulsten. Dette handler om ? gi og ta. Men det er n?dvendig ? vite hvor mye str?ling d?trene gir og om d?trene forflytter seg rundt i kroppen, sier Elise Malmer Martinsen.
Alle d?trene etter radium-223 skaper tr?bbel. Dette er en av grunnene til at kjernefysikerne leter etter nuklider der d?trene skaper minst mulig problemer.
Rekyl-effekten
Alfa har enormt mye energi.
– N?r atomkjernen skyter ut en alfa og omdannes til noe annet, skapes det s? store bevegelser i atomkjernen at kelatoren, som er den kjemiske bindingen med det m?ls?kende molekylet, bryter sammen, forteller Elise Malmer Martinsen.
Dette kalles rekyl-effekten. Forklaringen er den samme som n?r du skyter med pistol. Idet ?yeblikket pistolen skyter kulen av g?rde, vil du oppleve at pistolen blir presset bakover.
– Selv om alfapartikkelen tar med seg mesteparten av energien, blir noe av energien v?rende i atomkjernen. Energien til alfapartikkelen er faktisk femti ganger sterkere enn energien i atomkjernen. Uheldigvis er denne energien kraftigere enn bindingsenergien til kelatoren. Da l?sner kjernen. For ? f? bukt med rekyl-effekten pr?ver vi ? lage kelatorer med flere koblingspunkter, slik at sannsynligheten blir mindre for at kjernen l?sner, forklarer H?var Gausemel.
Det er uheldig om de radioaktive, medisinske bombene havner p? avveier. Hvis det dannes skadelige dattermolekyler, er det viktig ? unders?ke hvor i kroppen de havner og hvor mye skade de gj?r.
Det finnes i dag m?ls?kende medisiner som sender ut betastr?ler, men ingen har forel?pig klart ? lage medisiner der alfa-emittere, kelator og et m?ls?kende molekyl er koblet sammen.
– Noen foresl?r ? lage medisiner som sender ut b?de alfa og beta, samtidig eller etter hverandre, for ? kunne ta ut b?de de sm? og de litt st?rre tumorene, sier Gausemel.
De viktigste nuklidene
De tre medisinske radionuklidene som det forskes mest p? i verden akkurat n?, er actinium-225, bly-212 og astat-211.
– Hvorfor det?
– Disse tre stoffene har alle ulike kjemiske egenskaper. De vil fungere forskjellig i ulike settinger. Det hele handler dessuten om at disse stoffene er tilgjengelige i store nok mengder og at man f?r limt dem sammen med de m?ls?kende molekylene p? en god m?te, forklarer H?var Gausemel.
Uheldigvis fins det ikke nok actinium-225 p? markedet.
– Produksjonsprosessen av dette stoffet er ikke kommet langt nok. Det er derfor et stort sp?rsm?l om vi har nok av dette stoffet til kliniske studier og til ? gj?re det kommersielt. Dette er en stor utfordring for industrien, p?peker Gausemel.
Det gjelder ? v?re klar n?r Japan satser for fullt.
Japan satser p? astat-211. De bygger n? en rekke syklotroner for ? kunne produsere dette. Denne nukliden er ferskvare. Halveringstiden er p? sju timer. Det betyr at stoffet ikke kan eksporteres. Det m? lages lokalt og brukes s? fort som mulig etter at det er produsert.
Norsk nukle?rt forskningssenter har et tett 澳门葡京手机版app下载 md Japan.
– Vi skal muligens starte ? forske p? astat-211. Det gjelder ? v?re klar n?r Japan satser for fullt. De kommer til ? br?yte vei, poengterer Sunniva Siem.
Mens USA jobber med actinium-225, ser flere i Norge p? bly-212 – noe du kan lese mer om i den siste saken i denne temautgaven.
?
