Изотопы лютеция

Изотопы лютеция — разновидности химического элемента лютеция с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы лютеция с массовыми числами от 149 до 184 (количество протонов 71, нейтронов от 78 до 113) и 18 ядерных изомеров.

Природный лютеций состоит из смеси двух изотопов. Одного стабильного:

¹⁷⁵Lu (изотопная распространённость 97,41 %)

И одного с огромным периодом полураспада, соизмеримым с возрастом Вселенной:

¹⁷⁶Lu (изотопная распространённость 2,59 %, период полураспада 3,78⋅10¹⁰ лет, бета-распад, дочерний изотоп гафний-176).

Благодаря радиоактивности ¹⁷⁶Lu природный лютеций обладает удельной активностью около 52 кБк/кг.^[1]

Наиболее долгоживущие из искусственных радиоизотопов лютеция ¹⁷⁴Lu (период полураспада 3,31 года) и ¹⁷³Lu (период полураспада 1,37 года).

Лютеций-176

Радиоактивный ¹⁷⁶Lu используется в одной из методик ядерной гео- и космохронологии (лютеций-гафниевое датирование).

¹⁷⁶Lu является исходным изотопом для синтеза ¹⁷⁷Lu. В России налажено получение ¹⁷⁶Lu изотопным обогащением из природного лютеция.^[2]

Лютеций-177

Период полураспада лютеция-177 6,65 суток, схема распада β⁻-распад, дочерний изотоп стабильный гафний-177. Излучает бета-частицы с энергией до 0,5 МэВ и гамма-кванты с энергией 208 кэВ^[3].

В 2010-х годах ¹⁷⁷Lu начали применять в медицине для лечения опухолевых заболеваний, в частности простаты и нейроэндокринных опухолей.^[4]^[5] Препарат с содержанием лютеция-177 селективно накапливается в пораженных тканях, где бета-излучение изотопа оказывает локальное угнетающее действие на близлежащие ткани. На 2018 год в России на базе института реакторных материалов производят изотоп ¹⁷⁷Lu методом облучения нейтронами мишеней из высокообогащенного ¹⁷⁶Lu.^[6] На 2020 год освоено промышленное производство прекурсора радиофармпрепаратов — трихлорида лютеция, соответствующего требованиям GMP.^[7]

Один из докладов^[8] на итоговом собрании Общества ядерной медицины и молекулярной визуализации^[англ.] (SNMMI) в 2019 году был полностью посвящен применению таргетной терапии с Лютецием-177-ПСМА при раке предстательной железы. За последние 10 лет количество клинических исследований этой методики выросло в 6 раз — с 17 исследований в 2010 году до более 110 исследований в 2019. На сегодняшний день пептидная рецепторная радионуклидная терапия (ПРРТ) входит в протокол высокотехнологичного лечения поздних стадий рака простаты. Согласно статистическим данным, полученным в ходе актуальных международных исследований VISION и LuPSMA, применение Лютеция-177 приводит к существенному улучшению результатов лабораторных анализов и ПЭТ-КТ (более 57 % пациентов), а также повышает качество (более 70 % пациентов) и продолжительность жизни (более 45 % пациентов).

Препараты: Lutetium Lu 177 dotatate.

Таблица изотопов лютеция

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[9] (а. е. м.)	Период полураспада^[10] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[10]	Распространённость изотопа в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада^[10] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[10]	Распространённость изотопа в природе
¹⁴⁹Lu^[11]	71	78		450 нс [(+170−100) мкс]	p		11/2-
¹⁵⁰Lu	71	79	149,97323(54)#	43(5) мс	p (80%)	¹⁴⁹Yb	(2+)
¹⁵⁰Lu	71	79	149,97323(54)#	43(5) мс	β⁺ (20%)	¹⁵⁰Yb	(2+)
^150mLu	34(15) кэВ			80(60) мкс [30(+95−15) мкс]	p	¹⁴⁹Yb	(1 2)
¹⁵¹Lu	71	80	150,96757682	80,6(5) мс	p (63,4%)	¹⁵⁰Yb	(11/2−)
¹⁵¹Lu	71	80	150,96757682	80,6(5) мс	β⁺ (36,6%)	¹⁵¹Yb	(11/2−)
^151mLu	77(5) кэВ			16(1) мкс	p	¹⁵⁰Yb	(3/2+)
¹⁵²Lu	71	81	151,96412(21)#	650(70) мс	β⁺ (85%)	¹⁵²Yb	(5−, 6−)
¹⁵²Lu	71	81	151,96412(21)#	650(70) мс	β⁺, p (15%)	¹⁵¹Tm	(5−, 6−)
¹⁵³Lu	71	82	152,95877(22)	0,9(2) с	α (70%)	¹⁴⁹Tm	11/2−
¹⁵³Lu	71	82	152,95877(22)	0,9(2) с	β⁺ (30%)	¹⁵³Yb	11/2−
^153m1Lu	80(5) кэВ			1# с	ИП	¹⁵³Lu	1/2+
^153m2Lu	2502,5(4) кэВ			>0,1 мкс	ИП	¹⁵³Lu	23/2−
^153m3Lu	2632,9(5) кэВ			15(3) мкс	ИП	^153m2Lu	27/2−
¹⁵⁴Lu	71	83	153,95752(22)#	1# с	β⁺	¹⁵⁴Yb	(2−)
^154m1Lu	58(13) кэВ			1,12(8) с			(9+)
^154m2Lu	>2562 кэВ			35(3) мкс			(17+)
¹⁵⁵Lu	71	84	154,954316(22)	68,6(16) мс	α (76%)	¹⁵¹Tm	(11/2−)
¹⁵⁵Lu	71	84	154,954316(22)	68,6(16) мс	β⁺ (24%)	¹⁵⁵Yb	(11/2−)
^155m1Lu	20(6) кэВ			138(8) мс	α (88%)	¹⁵¹Tm	(1/2+)
^155m1Lu	20(6) кэВ			138(8) мс	β⁺ (12%)	¹⁵⁵Yb	(1/2+)
^155m2Lu	1781,0(20) кэВ			2,70(3) мс			(25/2−)
¹⁵⁶Lu	71	85	155,95303(8)	494(12) мс	α (95%)	¹⁵²Tm	(2)−
¹⁵⁶Lu	71	85	155,95303(8)	494(12) мс	β⁺ (5%)	¹⁵⁶Yb	(2)−
^156mLu	220(80)# кэВ			198(2) мс	α (94%)	¹⁵²Tm	(9)+
^156mLu	220(80)# кэВ			198(2) мс	β⁺ (6%)	¹⁵⁶Yb	(9)+
¹⁵⁷Lu	71	86	156,950098(20)	6,8(18) с	β⁺	¹⁵⁷Yb	(1/2+, 3/2+)
¹⁵⁷Lu	71	86	156,950098(20)	6,8(18) с	α	¹⁵³Tm	(1/2+, 3/2+)
^157mLu	21,0(20) кэВ			4,79(12) с	β⁺ (94%)	¹⁵⁷Yb	(11/2−)
^157mLu	21,0(20) кэВ			4,79(12) с	α (6%)	¹⁵³Tm	(11/2−)
¹⁵⁸Lu	71	87	157,949313(16)	10,6(3) с	β⁺ (99,09%)	¹⁵⁸Yb	2−
¹⁵⁸Lu	71	87	157,949313(16)	10,6(3) с	α (0,91%)	¹⁵⁴Tm	2−
¹⁵⁹Lu	71	88	158,94663(4)	12,1(10) с	β⁺ (99,96%)	¹⁵⁹Yb	1/2+#
¹⁵⁹Lu	71	88	158,94663(4)	12,1(10) с	α (0,04%)	¹⁵⁵Tm	1/2+#
^159mLu	100(80)# кэВ			10# с			11/2−#
¹⁶⁰Lu	71	89	159,94603(6)	36,1(3) с	β⁺	¹⁶⁰Yb	2−#
¹⁶⁰Lu	71	89	159,94603(6)	36,1(3) с	α (10⁻⁴%)	¹⁵⁶Tm	2−#
^160mLu	0(100)# кэВ			40(1) с
¹⁶¹Lu	71	90	160,94357(3)	77(2) с	β⁺	¹⁶¹Yb	1/2+
^161mLu	166(18) кэВ			7,3(4) мс	ИП	¹⁶¹Lu	(9/2−)
¹⁶²Lu	71	91	161,94328(8)	1,37(2) мин	β⁺	¹⁶²Yb	(1−)
^162m1Lu	120(200)# кэВ			1,5 мин	β⁺	¹⁶²Yb	4−#
^162m1Lu	120(200)# кэВ			1,5 мин	ИП (редко)	¹⁶²Lu	4−#
^162m2Lu	300(200)# кэВ			1,9 мин
¹⁶³Lu	71	92	162,94118(3)	3,97(13) мин	β⁺	¹⁶³Yb	1/2(+)
¹⁶⁴Lu	71	93	163,94134(3)	3,14(3) мин	β⁺	¹⁶⁴Yb	1(−)
¹⁶⁵Lu	71	94	164,939407(28)	10,74(10) мин	β⁺	¹⁶⁵Yb	1/2+
¹⁶⁶Lu	71	95	165,93986(3)	2,65(10) мин	β⁺	¹⁶⁶Yb	(6−)
^166m1Lu	34,37(5) кэВ			1,41(10) мин	ЭЗ (58%)	¹⁶⁶Yb	3(−)
^166m1Lu	34,37(5) кэВ			1,41(10) мин	ИП (42%)	¹⁶⁶Lu	3(−)
^166m2Lu	42,9(5) кэВ			2,12(10) мин			0(−)
¹⁶⁷Lu	71	96	166,93827(3)	51,5(10) мин	β⁺	¹⁶⁷Yb	7/2+
^167mLu	0(30)# кэВ			>1 мин			1/2(−#)
¹⁶⁸Lu	71	97	167,93874(5)	5,5(1) мин	β⁺	¹⁶⁸Yb	(6−)
^168mLu	180(110) кэВ			6,7(4) мин	β⁺ (95%)	¹⁶⁸Yb	3+
^168mLu	180(110) кэВ			6,7(4) мин	ИП (5%)	¹⁶⁸Lu	3+
¹⁶⁹Lu	71	98	168,937651(6)	34,06(5) ч	β⁺	¹⁶⁹Yb	7/2+
^169mLu	29,0(5) кэВ			160(10) с	ИП	¹⁶⁹Lu	1/2−
¹⁷⁰Lu	71	99	169,938475(18)	2,012(20) сут	β⁺	¹⁷⁰Yb	0+
^170mLu	92,91(9) кэВ			670(100) мс	ИП	¹⁷⁰Lu	(4)−
¹⁷¹Lu	71	100	170,9379131(30)	8,24(3) сут	β⁺	¹⁷¹Yb	7/2+
^171mLu	71,13(8) кэВ			79(2) с	ИП	¹⁷¹Lu	1/2−
¹⁷²Lu	71	101	171,939086(3)	6,70(3) сут	β⁺	¹⁷²Yb	4−
^172m1Lu	41,86(4) кэВ			3,7(5) мин	ИП	¹⁷²Lu	1−
^172m2Lu	65,79(4) кэВ			0,332(20) мкс			(1)+
^172m3Lu	109,41(10) кэВ			440(12) мкс			(1)+
^172m4Lu	213,57(17) кэВ			150 нс			(6−)
¹⁷³Lu	71	102	172,9389306(26)	1,37(1) года	ЭЗ	¹⁷³Yb	7/2+
^173mLu	123,672(13) кэВ			74,2(10) мкс			5/2−
¹⁷⁴Lu	71	103	173,9403375(26)	3,31(5) года	β⁺	¹⁷⁴Yb	(1)−
^174m1Lu	170,83(5) кэВ			142(2) сут	ИП (99,38%)	¹⁷⁴Lu	6−
^174m1Lu	170,83(5) кэВ			142(2) сут	ЭЗ (0,62%)	¹⁷⁴Yb	6−
^174m2Lu	240,818(4) кэВ			395(15) нс			(3+)
^174m3Lu	365,183(6) кэВ			145(3) нс			(4−)
¹⁷⁵Lu	71	104	174,9407718(23)	стабилен			7/2+	0,9741(2)
^175m1Lu	1392,2(6) кэВ			984(30) мкс			(19/2+)
^175m2Lu	353,48(13) кэВ			1,49(7) мкс			5/2−
¹⁷⁶Lu	71	105	175,9426863(23)	38,5(7)⋅10⁹ лет	β⁻	¹⁷⁶Hf	7−	0,0259(2)
^176mLu	122,855(6) кэВ			3,664(19) ч	β⁻ (99,9%)	¹⁷⁶Hf	1−
^176mLu	122,855(6) кэВ			3,664(19) ч	ЭЗ (0,095%)	¹⁷⁶Yb	1−
¹⁷⁷Lu	71	106	176,9437581(23)	6,6475(20) сут	β⁻	¹⁷⁷Hf	7/2+
^177m1Lu	150,3967(10) кэВ			130(3) нс			9/2−
^177m2Lu	569,7068(16) кэВ			155(7) мкс			1/2+
^177m3Lu	970,1750(24) кэВ			160,44(6) сут	β⁻ (78,3%)	¹⁷⁷Hf	23/2−
^177m3Lu	970,1750(24) кэВ			160,44(6) сут	ИП (21,7%)	¹⁷⁷Lu	23/2−
^177m4Lu	3900(10) кэВ			7(2) мин [6(+3−2) мин]			39/2−
¹⁷⁸Lu	71	107	177,945955(3)	28,4(2) мин	β⁻	¹⁷⁸Hf	1(+)
^178mLu	123,8(26) кэВ			23,1(3) мин	β⁻	¹⁷⁸Hf	9(−)
¹⁷⁹Lu	71	108	178,947327(6)	4,59(6) ч	β⁻	¹⁷⁹Hf	7/2(+)
^179mLu	592,4(4) кэВ			3,1(9) мс	ИП	¹⁷⁹Lu	1/2(+)
¹⁸⁰Lu	71	109	179,94988(8)	5,7(1) мин	β⁻	¹⁸⁰Hf	5+
^180m1Lu	13,9(3) кэВ			~1 с	ИП	¹⁸⁰Lu	3−
^180m2Lu	624,0(5) кэВ			>=1 мс			(9−)
¹⁸¹Lu	71	110	180,95197(32)#	3,5(3) мин	β⁻	¹⁸¹Hf	(7/2+)
¹⁸²Lu	71	111	181,95504(21)#	2,0(2) мин	β⁻	¹⁸²Hf	(012)
¹⁸³Lu	71	112	182,95757(32)#	58(4) с	β⁻	¹⁸³Hf	(7/2+)
¹⁸⁴Lu	71	113	183,96091(43)#	20(3) с	β⁻	¹⁸⁴Hf	(3+)

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

↑ Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Архивная копия от 4 мая 2018 на Wayback Machine Э. П. Лисаченко. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург
↑ Использование стабильных изотопов в ядерной медицине (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 23 июля 2018 года.
↑ Production of GMP-compliant lutetium-177: radiochemical precursor for targeted cancer therapy
↑ Радиационные источники на основе иридия, радиофармацевтический прекурсор трихлорид лютеция и радиоизотоп йод-125 для ядерной медицины (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
↑ Терапия изотопом лютеций 177-ПСМА (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
↑ Крупный бизнес признал заслуги Росатома (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
↑ ROSATOM and Apulia continue cooperation by testing lutetium-177 used in cancer treatment (неопр.). Дата обращения: 24 декабря 2020. Архивировано 30 ноября 2020 года.
↑ Эффективность применения терапевтических радионуклидов (Лютеций-177) при раке простаты (рус.). Bookinghealth.ru (18 февраля 2020). Дата обращения: 30 июля 2020. Архивировано 29 сентября 2020 года.
↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ ^10,0 ^10,1 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ «Nanosecond-Scale Proton Emission from Strongly Oblate-Deformed 149Lu». Physical Review Letters 128 (11). doi:10.1103/PhysRevLett.128.112501.

[1] Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Архивная копия от 4 мая 2018 на Wayback Machine Э. П. Лисаченко. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург

[2] Использование стабильных изотопов в ядерной медицине (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 23 июля 2018 года.

[3] Production of GMP-compliant lutetium-177: radiochemical precursor for targeted cancer therapy

[4] Радиационные источники на основе иридия, радиофармацевтический прекурсор трихлорид лютеция и радиоизотоп йод-125 для ядерной медицины (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.

[5] Терапия изотопом лютеций 177-ПСМА (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.

[6] Крупный бизнес признал заслуги Росатома (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.

[7] ROSATOM and Apulia continue cooperation by testing lutetium-177 used in cancer treatment (неопр.). Дата обращения: 24 декабря 2020. Архивировано 30 ноября 2020 года.

[8] Эффективность применения терапевтических радионуклидов (Лютеций-177) при раке простаты (рус.). Bookinghealth.ru (18 февраля 2020). Дата обращения: 30 июля 2020. Архивировано 29 сентября 2020 года.

[AME2003-9] Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-10] 10,0 ^10,1 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[13F-11] «Nanosecond-Scale Proton Emission from Strongly Oblate-Deformed 149Lu». Physical Review Letters 128 (11). doi:10.1103/PhysRevLett.128.112501.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]