在提起“放射性治疗”时，很多人可能觉得陌生，或是联想到癌症患者常接受的放疗。一字之差，相去甚远。广义上的放射治疗(radiotherapy / radiation therapy)涵盖一切电离辐射疗法，可按辐射源位置分为外照射和内照射两大类。
大众理解的“放疗”归属外照射类别，即辐射源在体外，例如，癌症病人体内的肿瘤受到来自体外放疗机器的X射线或电子束杀伤。
“放射性治疗”则一般指代“放射性核素治疗”(radionuclide therapy)，其辐射源位于体内，比如，患者口服或注射的放射性药物(如碘-131、镥-177)会聚集至肿瘤附近，而放射性核素衰变所释放的辐射最终能破坏肿瘤。
如今，以放射性配体疗法(radioligand therapy)为代表的新一代放射性疗法正迅猛崛起，展现出独特疗效，因其针对癌症的巨大治疗潜能，未来有爆发式增长的需要。问题在于，若此类新药普及，行业对特定放射性同位素的需求将远超当前供应能力。由此，全球范围的同位素增产竞赛已然开始。
① 放射性与半衰期
核素的医用起源
点石成金、炼尿取金、炼汞得银……如今看来，古代炼金术士的多数想法都错到离谱，但他们的信念不无道理——一种元素当然可以转化为另一种元素，而且能自然发生转化。
自然界的元素转变主要通过3种放射性衰变方式实现。1. 原子核释放出一个由2个质子和2个中子紧密结合成的α粒子，即α衰变；2. 原子核内一个中子转变为质子时，释放出一个高速电子和一个反中微子，即β衰变；3. 原子核从高能态跃迁低能态时，释放出一股高能电磁波(γ光子)，即γ衰变。
现代科学家以半衰期为单位，衡量放射性物质中50%的原子完成这种转化所需的时间。
法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）在1896年发现了第一种放射性元素——铀。1898年，居里夫妇又发现了第二和第三种，即钋和镭。镭的放射性衰变很缓慢，半衰期长达1600年，而其释放的α粒子能量极强。
很快就有医生开创性地将这种放射性应用于医疗：密封的镭样品被固定于针头上并植入患者体内，结果镭释放的α粒子竟缩小了肿瘤！
这种“镭近距离放射治疗”曾盛行一时，直到1950年代出现了更安全的同位素替代者。
② 新一代放射性核素疗法中
哪些已商业化？
近些年，放射性物质在医疗领域的热度集中于一种名为“放射性配体疗法”(radioligand therapy)的技术。该疗法解决了传统放疗的一大痛点，即放疗杀伤肿瘤细胞的同时也会损伤健康细胞。其核心原理是，将放射性原子与一种名为配体的分子绑定，配体能精准识别并结合癌细胞。如此一来，药物可实现精准打击，副作用更少。
2017年，放射性配体疗法迎来重大突破。制药巨头诺华推出药物镥[177Lu]氧奥曲肽(Lutathera)。此药可绑定镥-177与靶向胃肠道癌细胞的肽段。2022年，诺华又奉上另一款镥-177药物特昔维匹肽(Pluvicto)，用于治疗前列腺癌。有资深从业者如此评价这两款产品：“它们证明靶向放射性药物能够完成研发、获批并实现规模化生产。”
镥氧奥曲肽与特昔维匹肽在2025年创造的销售额高达28亿美元，引得数十家药企想分取一杯羹。
摩根士丹利分析师预测，市场热度的攀升将推动全球放射性药物市场规模到2032年增至390亿美元。
镥氧奥曲肽和特昔维匹肽的成功无疑激励了行业基建，相关设施快速扩建，镥-177产量节节攀升。与此同时，从业者也将目光投向更前沿、充满更多可能性的下一代放射性配体疗法。
镥-177发生β衰变，一个原子核释放的高速电子只有一个，而杀死一个癌细胞需要数以百计的高速电子。相比之下，释放更重更慢的α粒子的同位素，仅需10次轰击就能达到同等杀伤效果。如果说β粒子像霰弹，α粒子就是手榴弹。
因此，更先进的靶向α疗法成为核医疗领域的一大焦点，从业者正开发搭载多种α发射同位素的放射性配体药物。问题在于，这类α发射体更稀缺，生产风险也更高。
③ α粒子比β粒子更猛
那么首选谁来输出α？
靶向α疗法的首选同位素是锕-225。
锕与镥化学性质相似，易于绑定至镥氧奥曲肽和特昔维匹肽所使用的靶向分子上。锕类药物的临床试验已进入最后阶段。此外，锕-225衰变时会产生一系列子核，总共释放4个α粒子和2个β粒子，杀伤力更强。
比利时同位素制造商PanTera公司首席执行官斯文·范登伯格(Sven Van den Berghe)表示，锕-225需求极高，“它被公认为全球最昂贵的物质。”
放射性药物分析师理查德·齐默尔曼(Richard Zimmermann)计算得：当前锕-225的全球年产量不足0.1毫克，若要每年为数十万患者提供治疗，产量需提升1000倍。
企业可通过多种同位素原料的衰变来制备其所需的特定医用同位素
④ 锕-225的生产方式有哪些？
现阶段生产锕-225主要途径有三种。
第一种选择来自虽早已废弃、可如今价值极高的镭近距离放射治疗源。国际原子能机构发起了全球行动，力求从废料处理设施和医院地下室回收废弃放射源。每个放射源可提取纯化出微克级的镭；再用回旋加速器发射质子轰击镭以触发衰变反应；最终可得锕-225。当然，这种方式在原料纯度方面略有欠缺。
第二种途径依托铀-233。1955年，美国内华达州引爆了一枚铀-233核弹，但试验未达预期。此后数十年里，约2吨铀-233被储存于田纳西州橡树岭国家实验室，期间逐渐衰变成多种其他元素，其中包括钍-229，而钍-229又能衰变为锕-225及其他同位素。
美国泰拉能源同位素(TerraPower Isotopes)公司正致力于这个方向的探索。公司总裁斯科特·克兰奇(Scott Claunch)表示，生产系统在满负荷运转的情况下，可满足每年数十万患者的用药需求。
然而，钍储备终会耗尽。正因如此，泰拉能源正与PanTera公司开展合作，后者研发出的第三种锕-225制备方法同样以镭为核心，不过在纯度上远非废弃放射源方案可比。这套生产体系可追溯至居里夫妇发现镭后的“镭热潮”时期。
1915年，比利时矿工在现刚果民主共和国境内发现了储量极为丰富的镭和铀的矿藏——辛科洛布韦矿(Shinkolobwe mine)。启动开采后，数以千吨计的放射性矿石送往比利时，为曼哈顿计划提供了大部分铀原料。如今，比利时核研究中心存放着辛科洛布韦矿的剩余资源，包括多达约100克的纯镭-226，这堪称全球最大镭-226储备。
范登伯格表示：“凭借我们的回收技术，这些镭每年可生产约45万剂锕-225。”
⑤ 若锕-225不尽人意
谁可差异竞争？
备受瞩目的锕-225也存在缺陷。其一，α衰变产生的反冲力会使原子脱离分子载体并游离，然后在体内自由扩散，这可能引发非靶向的副作用。其二，锕-225半衰期多达10天，这意味着患者结束治疗后，其体内会长时间残留该同位素。
对许多研究者而言，铅-212是更优选择。锕-225原子核本身只释放α粒子，铅-212原子核则只释放β粒子，不过二者的衰变链既放α粒子又放β粒子。另一方面，铅-212的半衰期仅为10小时，因此患者体内的放射性可迅速消退。
业界对铅-212在放射性配体疗法中的应用寄予厚望，不过其规模化供应尚需时日，当前全球有几家大机构正着力探究铅-212生产线，例如英国国家核实验室(UKNNL)在兰开夏郡普雷斯顿的“波比”(Poppy)项目。
⑥ 有一处铅-212生产基地
将核废料变作医用宝
简单来说，“波比”是一根内部装满放射性废料的细长玻璃柱，身处一座高安全级别的实验室内，有厚重的钢制屏障用于隔离防护。该实验室每年处理数以百吨计的铀。
上图中位于最左侧的“波比”是一套过滤系统的一部分，该设施的任务是从核废料处收集铅原子
向波比内投入的原料取自坎布里亚郡塞拉菲尔德核设施储存的核废料(研究团队更愿意称之为“历史遗留物料”)。废料中所含的铀-232历经数十年衰变后成为钍-228。前文提到，钍-229的衰变产物包括锕-225，钍-228则可经过一系列连续衰变成为珍贵的铅-212。
对于负责波比项目的UKNNL首席科学家霍华德·格林伍德(Howard Greenwood)来说，钍-228就是波比的美妙馈赠。
上图展示了位于英国坎布里亚郡的塞拉菲尔德核设施。这里储存的部分核废料是放射性同位素的来源，是新一代抗癌药物的源动力
目前约有10款基于铅-212的药物处于临床试验阶段。据格林伍德介绍，UKNNL有一处放射性物料工艺中试工厂，该厂房理论上每年可生产足够治疗数千名患者的铅-212。
值得一提的是，法国放射性药物开发商欧安诺医药(Orano Med)为上述多项临床试验供应了铅-212。该企业拥有专属工艺，能够从2.2万桶核废料库存中提取这种同位素。
另一方面，难以获取大量核废料储备的部分企业，正尝试用紧凑型聚变装置制备铅-212等同位素。例如，英国初创企业Astral Systems聚焦于聚变反应释放的中子，希望利用其制备实用的同位素。过往尝试的紧凑型聚变装置，因产出的中子浓度不足，难以实现经济的同位素生产，而Astral Systems开发的高压聚变装置显著提升了中子浓度。
在Astral Systems公司的聚变反应堆中，等离子体围绕着电极汹涌翻滚。该反应过程所释放的中子正被用于制备铅-212
⑦ 半衰期比铅-212更短的卤素元素
展现独特核医疗价值
另有科学家另辟蹊径、用“砹”发射。
砹属于卤素元素，化学性质与铅、锕等金属截然不同。这意味着，砹无需借助特殊分子载体，可直接通过化学键结合药物分子。理论上，部分砹基药物能穿透血脑屏障，非常适用于治疗脑肿瘤。
砹-211的半衰期仅7小时，这意味着制备工作必须在治疗中心附近完成，同时也意味着患者遭受辐射的时间很短暂。砹-211的衰变链仅释放1个α粒子，故杀伤力可能弱于锕-225，不过非靶向副作用也极大程度地降低了。
制备砹-211的主要途径是利用回旋加速器向铋原子发射α粒子，但此类加速系统产量有限。美国医用放射性同位素供应商Nusano公司力求扩大规模，打造了一座60千伏电离室，从而能获得产量远超传统回旋加速器新装置的高能α粒子。这些α粒子经加速、汇聚成脉冲串后，定向轰击一组靶材。
Nusano的α粒子源已投入运行，加速器也即将上线。公司的联合创始人、核物理学家格伦·罗森塔尔(Glenn Rosenthal)表示：“届时我们的砹产量，将超过全球其他所有机构的总和。”
市场资金以十亿美元为单位流入同位素工厂，它们能否转化为回报？答案或于几年内揭晓。
泰拉能源同位素的总裁克兰奇预计，到2030年，可能会有多种相关化合物获批，“那一年将是行业关键节点”。
目前至少有四种同位素被探索用于放射性配体疗法，各有优劣
镥-177 |
放射性发射类型：β粒子
优缺点：镥-177已用于现有抗癌药物镥氧奥曲肽和特昔维匹肽，但β粒子杀伤癌细胞效率较低，需使用更大剂量。
锕-225 |
放射性发射类型：衰变链包含α粒子和β粒子
优缺点：锕-225具备近似镥的化学性质，易整合至现有药物，但它可能是全球最昂贵物质，其多达10天的半衰期意味着患者遭受辐射的时间较长。
铅-212 |
放射性发射类型：衰变链包含α粒子和β粒子
优缺点：铅-212可从核废料中提取，其半衰期仅约10个小时，在患者体内停留时间非常短，因此被视为未来疗法的潜力之选，不过规模化生产尚需时日。
砹-211 |
放射性发射类型：α粒子
优缺点：砹-211有望应用于其他同位素力不能及的脑癌靶向药物，不过其半衰期比铅-212更短，制备后需尽快使用，无法长时间储存。
资料来源：
We need more radioactive drugs. Can we make them from nuclear waste?
END
