2023年02月10日 星期五
元素家族
镥:或将用于癌症治疗
□ 宋 丹

    镥,元素周期表第71号元素。

    1794年钇被发现,1843年分离出铒、镥,另一个稀土元素铕被发现。近100多年时间里,科学家们终于找到了所有稀土元素。而镥本身纯净的金属样本直到1953年才被制取出来,之所以会这么困难,主要因为稀土元素相似的核外电子层结构,使它们具有相似的物理和化学性质,因此当它们混合在矿石中时,就会很难被发现和分离。

    镥在地壳中的含量比其他稀土金属要少,通常与镱共存于硅铍钇矿和磷钇矿中。镥因为分离困难导致价格较高,每克大概10美元,是黄金价格四分之一,由氟化镥用钙还原,多用于原子能工业。

    镥为银白色金属,由于镧系元素的原子半径从左往右依次减小,所以是镧系元素中原子半径最小的元素。半径小,排列就比较紧密,镥成为了稀土元素中最硬、密度最大的金属。纯净的金属镥与其他镧系金属相差不大,在砂轮上磨时能迸发出明亮的火花。

    含有镥离子的水溶液是无色的,会与7—9个水分子配位,于是科学家将镥离子和两个配位在大环两侧的醋酸根阴离子,组合成莫特沙芬镥。这种大分子的药物在动态光疗中是一种良好的光敏剂,已经通过治疗前列腺癌的I期试验。

    镥还被添加到铬合金中,增加合金的密度,或添加到铁和铝合金中用于生产航空航天工程的强磁铁。氧化镥在核技术上的应用范围要相对狭窄,很适合用来做探测器。当晶体中加入激活剂作用的铈元素时,产生的晶体能用于正电子发射断层成像。在接收到经过正负电子对湮灭产生的伽马射线时,这类晶体会发出微弱的光。当注入病人体内的某些同位素发生核衰变时,探测器就会增强这种微弱的荧光,从而形成人体的三维断层图像。这些图像能显示出诸如肿瘤的一些变异。

    镥在自然界中包含稳定的镥—175和放射性的镥—176。这些天然同位素的用途很少,不过人们制造出了一种同位素镥—177,并发现这种同位素能通过与奥曲酸酯中的四氮杂十二烷—四乙酸酯(DOTA)配体进行配位,形成一种特殊的药物。这种药物能应用于一些癌症的实验性治疗和临床治疗。其中DOTA拥有多个配位键,能将镥的同位素产生的电离辐射导入肿瘤,并将肿瘤细胞杀死,而不影响周围健康的细胞。

    (作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

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