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] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[10]	Распространённость изотопа в природе
	Энергия возбуждения
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+)
					β+ (20%)	150Yb
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−)
					β+ (36,6%)	151Yb
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−)
					β+, p (15%)	151Tm
153Lu	71	82	152,95877(22)	0,9(2) с	α (70%)	149Tm	11/2−
					β+ (30%)	153Yb
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−)
					β+ (24%)	155Yb
155m1Lu	20(6) кэВ			138(8) мс	α (88%)	151Tm	(1/2+)
					β+ (12%)	155Yb
155m2Lu	1781,0(20) кэВ			2,70(3) мс			(25/2−)
156Lu	71	85	155,95303(8)	494(12) мс	α (95%)	152Tm	(2)−
					β+ (5%)	156Yb
156mLu	220(80)# кэВ			198(2) мс	α (94%)	152Tm	(9)+
					β+ (6%)	156Yb
157Lu	71	86	156,950098(20)	6,8(18) с	β+	157Yb	(1/2+, 3/2+)
					α	153Tm
157mLu	21,0(20) кэВ			4,79(12) с	β+ (94%)	157Yb	(11/2−)
					α (6%)	153Tm
158Lu	71	87	157,949313(16)	10,6(3) с	β+ (99,09%)	158Yb	2−
					α (0,91%)	154Tm
159Lu	71	88	158,94663(4)	12,1(10) с	β+ (99,96%)	159Yb	1/2+#
					α (0,04%)	155Tm
159mLu	100(80)# кэВ			10# с			11/2−#
160Lu	71	89	159,94603(6)	36,1(3) с	β+	160Yb	2−#
					α (10−4%)	156Tm
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−#
					ИП (редко)	162Lu
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(−)
					ИП (42%)	166Lu
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+
					ИП (5%)	168Lu
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−
					ЭЗ (0,62%)	174Yb
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−
					ЭЗ (0,095%)	176Yb
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−
					ИП (21,7%)	177Lu
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.