- 국내 최초‘Sr-82’생산 및 ‘Rb-82 발생기용 흡착컬럼’개발 -

- 안정적인 심장질환 진단 기대, 발생기 국산화 목표 -

□ 세계에서 3번째로 개발된 우리나라 대용량 양성자가속기가 방사성의약품 공급에 첫발을 내디뎠다. 아울러, 병원에서 해당 약품을 간편하게 사용할 수 있는 방안도 마련했다.

□ 한국원자력연구원(원장 박원석)은 국내 최초로‘스트론튬-82(Sr-82)’생산과 ‘루비듐-82(Rb-82) 발생기용 흡착컬럼(column)’개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

ㅇ 루비듐-82는 심근경색 등 심장질환 진단에 유용한 방사성동위원소다. 그러나 반감기가 75초로 매우 짧아, 연구원은 그의 모핵종이자 반감기가 25.5일인 스트론튬-82를 생산했다.

     ※ 모(母)핵종 : 방사성동위원소가 붕괴돼 다른 성질의 방사성동위원소로 바뀔 때, 본래의 것을 지칭

ㅇ 의료 현장에서 루비듐-82를 직접 추출해 사용하려면 ‘방사성동위원소 발생기(RI generator, 이하 발생기)’가 필요하다. 생리식염수를 주입하면 스트론튬-82가 붕괴하면서 루비듐-82가 생성되는 장치다. 연구원이 개발한 흡착컬럼은 발생기의 핵심부품으로, 스트론튬-82를 흡착해 루비듐-82만 외부로 용출시킨다.

ㅇ 원자력연구원 양성자과학연구단 김계령 박사팀은 과학기술정보통신부 방사선기술개발사업의 지원을 받아 본 성과를 이뤄냈으며, 해당 내용은 방사성의약품학회지(7권 2호, 2021.12)에 게재됐다.

사진 1. 한국원자력연구원이 양성자가속기를 이용해 스트론튬-82 생산에 성공했다.

사진 2. 한국원자력연구원이 개발한 루비듐-82 발생기용 흡착컬럼

□ 이번 연구성과는 원자력연구원이 보유한 고에너지 선형 양성자가속기를 활용했다.

ㅇ 연구원은 지난 2012년 100 MeV(메가전자볼트)급 선형 양성자가속기를 구축했다. 이후 2014년 표적조사용 빔라인시설, 2021년 분리정제용 핫셀을 추가 설치함으로써 방사성동위원소 생산에 필요한 모든 기반을 갖췄다. 

ㅇ 스트론튬-82는 국내 양성자가속기로 생산한 첫 방사성동위원소다. 연구진은 먼저 염화루비듐(RbCl) 표적에 100 MeV 양성자빔을 조사했다. 표적 내 루비듐 중 일부는 양성자와 핵반응을 일으키며 스트론튬-82로 바뀐다. 이후 분리정제 공정을 거쳐 고순도의 스트론튬-82 용액을 얻었다.

    ※ 염화루비듐 표적 : 천연염화루비듐 분말을 압축한 펠렛 형태, 루비듐-85와 루비듐-87로 구성 

ㅇ 나아가, 연구진은 스트론튬-82 용액과 흡착제가 들어갈 컬럼을 제조했다. 컬럼 내에 강하게 흡착된 스트론튬-82 중 일부가 방사성붕괴해 루비듐-82로 변하면, 흡착력이 떨어져 식염수만으로도 쉽게 용출할 수 있다. 한국원자력의학원(원장 박종훈) 김진수 박사팀과 함께 PET(양전자방출단층촬영) 영상을 획득함으로써 발생기 컬럼의 성능을 확인했다.

사진 3-1. 양성자과학연구단 표적조사시설

사진 3-2. 양성자과학연구단 분리정제용 핫셀

이미지. 발생기 시험품으로 추출한 루비듐-82 PET 촬영 영상

□ 연구원은 이번에 생산한 스트론튬-82를 한국원자력의학원에 연구용으로 우선 공급해, 해당 방사성동위원소의 전임상 성능을 동물실험으로 입증할 예정이다. 또한, 루비듐-82 발생기의 국산화를 장기적인 목표로 두고 있다. 

ㅇ 박원석 한국원자력연구원장은 “국내 유일 선형 양성자가속기를 이용한 첫 방사성동위원소 개발이어서 더욱 뜻깊다”며 “앞으로 한국원자력의학원과의 협력을 강화해, 의료계에서 안정적인 심장질환 진단이 가능하도록 돕겠다”고 밝혔다.