원자력연, 방사성의약품 품질 높일 핵자료 측정법 개발

구리-67과 갈륨-67 정확히 분리 측정
경주 양성자가속기로 대량생산 기대

Cu-67 생산용 핫셀. 사진=한국원자력연구원 제공

한국원자력연구원 양성자과학연구단은 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)의 핵자료를 정확히 생산할 수 있는 새로운 측정법을 개발했다고 31일 밝혔다.

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.

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. 이 때문에 두 핵종을 화학적으로 직접 분리 정제하는 중간 과정이 필요했다. 하지만 분리 과정에서 Cu-67의 손실이 계속 발생해 비효율적이고, 부정확했다.

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.

100 MeV 양성자 가속기. 사진=한국원자력연구원 제공

이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도뿐 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다.

연구진은 이번에 생산된 Cu-67의 정밀한 핵자료를 바탕으로 대량생산을 위한 공정 최적화에 집중할 계획이다. 2025년부터 본격적으로 경주 양성자 가속기를 통한 Cu-67 대량생산에 나선다.

연구원은 지난 2020년 입자가속기 사이클로트론을 통해 국내 최초로 Cu-67 생산에 성공했으며, 의료용 방사성동위원소와 방사성의약품을 꾸준히 개발하고 있다.

이번 성과는 네이처(Nature)가 출간하는 학술지 Scientific Reports에 이달 게재됐다.