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보도자료

10 원자력연, 차세대 방사성의약품 품질 높일 핵자료 측정법 개발
작성일
2023.07.31
조회수
2,324

- 방사성동위원소 구리-67과 불순물인 갈륨-67을 정확히 분리 측정해내 -

- 2025년 경주 양성자가속기 활용해 고품질 구리-67 본격 대량생산 기대 -


□ 한국원자력연구원(원장 주한규) 양성자과학연구단(단장 이재상)은 치료용 방사성동위원소 구리-67(이하 Cu-67)의 핵자료를 정확히 생산할 수 있는 새로운 측정법을 개발했다고 31일 밝혔다.


< 사진 1. Cu-67 생산용 핫셀 >


□ Cu-67은 의료 진단용 감마선과 대장암, 방광암 등 암세포를 죽이는 치료용 베타선을 모두 방출하는 방사성동위원소다. 진단과 치료를 동시에 할 수 있고, 기존 동위원소에 비해 반감기(2.5일)가 짧아 체내 피폭도 상대적으로 적어 차세대 방사성의약품으로 주목받고 있다. 이런 우수성에도 생산 공정이 몹시 까다로워 아직 국내에는 대량생산 체계가 갖춰지지 않았다.

□ Cu-67은 아연-68(Zn-68) 등의 물질에 양성자 빔을 조사해 생산할 수 있는데, 고품질로 대량 생산하기 위해서는 정밀한 설계와 시뮬레이션 등을 위한 기초 입력 데이터인 핵자료가 필요하다. 보통 핵자료는 핵종이 방출하는 방사선 스펙트럼을 물리적으로 측정해 얻을 수 있다. 
 ㅇ 다만, Cu-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 
 ㅇ 이 때문에 두 핵종을 화학적으로 직접 분리 정제하는 중간 과정이 필요했다. 하지만 분리 과정에서 Cu-67의 손실이 계속 발생해 비효율적이고, 부정확했다.
 ㅇ 중간 과정인 화학적 분리 정제 없이 두 핵종 간 방사선 방출 강도 차이를 활용해 수학적 해석법으로 접근하는 방법도 있지만, 핵종 간 반감기 차이로 정확하지는 않았다.

□ 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다.
 ㅇ Cu-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 Cu-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다.
 ㅇ 또한, ‘감마선 방출 강도’와 ‘반감기’라는 2가지 정보만 주어지면 Cu-67 외에도 중첩된 감마선을 지닌 모든 핵종을 분리 측정할 수 있어서 의미가 크다.

□ 연구진은 이번에 생산된 Cu-67의 정밀한 핵자료를 바탕으로 대량생산을 위한 공정 최적화에 집중할 계획이다. 2025년부터 본격적으로 경주에 있는 양성자 가속기를 통한 Cu-67 대량생산에 나선다. 
 ㅇ 연구원은 지난 2020년 입자가속기 사이클로트론을 통해 국내 최초로 Cu-67 생산에 성공했으며, 의료용 방사성동위원소와 방사성의약품을 꾸준히 개발하고 있다. 


< 사진 2. 100 MeV 양성자 가속기 >


□ 이번 성과는 세계적 과학 저널 네이처(Nature)가 출간하는 학술지 Scientific Reports에 7월 게재됐다.
 ※ 논문명: Cross-section measurements for 68Zn(p,2p)67Cu and 68Zn(p,2n)67Ga reactions using a newly developed separation method for the superposed γ-ray spectra(중첩 감마선 스펙트럼의 새로운 분리방법 개발을 통한 68Zn(p,2p)67Cu와 68Zn(p,2n)67Ga 핵반응 단면적 측정)

□ 한국원자력연구원 양성자과학연구단 이재상 단장은 “국내 대용량 선형 양성자 가속기 시설을 기반으로 신개념 치료 기술에 필수적인 방사성 동위원소 생산기술 개발을 통해 국민 삶의 질을 높일 것”이라고 밝혔다.

Tag
#방사성의약품 #핵자료 #측정법 #양성자가속기 #구리 생산
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최종수정일2023.02.01

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