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放射性药物的发现

发布者:未知 发布时间:2020-06-01

1895年,德国物理学家伦琴Wilhelm Rontgen

1845 -1923年)在用阴极射线管做实验时发现接收端附近有荧光现象,经过几个星期在实验室里的不眠不休实验,终于在当年12月确定自己发现了一种新的射线——X射线。这是人类发现的第一个穿透性射线,引起了全世界的轰动。第二年X射线便应用于医学影像诊断。

受到这一发现鼓励,法国科学家贝克勒尔Antoine Henri Becquerel18521908年)也通过感光性研究未知射线,他在1896年发现铀盐和铀金属板可以使相片胶卷感光,认为其可以发出一种不可见的光(或荧光)。虽然他的认识不正确,但打开了放射性研究的大门,后来,物质放射性强度单位Bq就是以他的名子命名。

随后,居里夫妇在轴矿废渣中发现,其放射性强度比轴要大出许多倍,于是他们猜测其中含有放射性更强的物质。1899年,他们经过对吨级的矿渣提取分离,发现了两种新的放射性元素,分别是放射性强度比铀大数百倍的钍和数百万倍的镭。三人因对放射性的研究,获得1903年诺贝尔物理学奖。很多人都希望镭可以与X射线一样,广泛应用于医学。

当镭及其强大的放射性被发现后,风靡世界,很多厂商开发出了镭牙膏、镭饮料,但当镭对健康的危害被发现后,这些都被政府禁止了。1903年,刚刚在日本剪掉辫子的鲁迅先生通过《浙江潮》发表文章,向国人介绍镭:“其放射力,毫不假与外物,而自发于微小之本体中,与太阳无异。”1904年,鲁迅转到日本仙台读医学。

当居里夫人最早发现镭时,希望镭的放射性可以在医学上做贡献。一战期间,她还呼吁镭在影像诊断(检查伤员弹片位置)上的应用。美国对此作出了积极回应,美国威尔逊总统还赠给她一克镭(居里夫人未申请专利,无法从镭的应用中获得利润)。1904年,美国医生Howard Atwood Kelly (1858 –1943)就开始在Johns Hopkins医院使用镭来治疗癌症,当时他采用把镭的化合物包装成胶囊状,然后缝进肿瘤相应部位。很多病人因为大剂量辐射出现了副反应甚至死亡。中国物理学先驱胡刚复(18921966)在1913年留学哈佛大学时也曾协助导师类似镭辐射治疗肿瘤研究。不过,更广泛地应用于医学的是放射性同位素。

英国物理学家卢瑟福Ernest Rutherford1871-1937)在发明了一个无线电接收器后,于1895年申请去剑桥卡文迪许实验室做博后。虽然创造了一个无线电信号接收的距离记录,但很快他发现马可尼的无线电报技术更有优势。于是他跟随汤姆生J. J. Thomson研究射线对气体的作用,并于1897年协助J. J. Thomson发现了电子。1898年,Thomson推荐Rutherford去加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学担任教授。在那里,他与助手Frederick Soddy1877-1956,当时担任该大学的化学实验演示员)开始转向刚兴起的放射性的研究。

他们发现放射性随时间减弱,由此提出了放射性半衰期概念;通过对射线的穿透力和电磁性的研究,他们辨别出至少有两种射线,Rutherford把他们命名为:α射线与β射线。他们还发现放射性元素会转变为其它元素。通过对其中化学反应的排除,他们大胆提出:放射可引起原子变化(核衰变)。

1907年,Rutherford在英国曼彻斯特大学,与助手Thomas Royds (1884 - 1955)确证了α射线是氦离子。而在伦敦大学的Soddy也得到了类似的结论。1908年,Rutherford因为核物理的研究而获得诺贝尔物理学奖。而在前一年,Thomson已经因发现电子获得了这一荣誉。

但放射性领域还有一些问题待解答,如1899年,英国化学家William Crookes18321919年)在分离铀矿物过程中,发现一部分铀具有放射性,另一部分铀却无放射性。一些放射性元素的原子量不同,但化学性质却相同。当时测算原子序数和原子量的方法不够精密,

1913年,Frederick Soddy来到哥拉斯哥大学,希望进一步研究元素放射问题。但一战即将爆发,男学生和实验人员,大都被动员参军、生产军火或参加政府其他活动,他只得请女学生Ada Florence Remfry Hitchins (26 June 1891 – 4 January 1972)等几位做自己的助手。而Ada Hitchins也有机会发挥自己细致严谨的特点,实验工作一丝不苟。1914年,Soddy又带她去阿伯丁大学工作。在此期间,通过Ada Hitchins准确的实验,Soddy提出了他的同位素理论:质子数相同,原子量不同的元素,互为同位素,化学性质相似。并且,他提出了核衰变后原子序数的位移规律。1921年,Soddy获得诺贝尔化学奖。但是第一次世界大战对Soddy产生了很大的影响,使他转向经济、社会研究。

一战后,Francis William Aston( 18771945)返回卡文迪许实验室工作。他在研究同位素时发明了质谱仪。他用感光片记录在磁场中被分离的离子束,根据标准物质谱线来确定相应谱线的元素。用这种仪器,他发现了200余种同位素,并于1922年获得诺贝尔化学奖。

因为通过放射性强的元素辐射(轰击)其它元素,就可能产生新的同位元素,因此大家都希望获得高能量的粒子,观察高能粒子对核反应的影响。

1930年,在加州大学图书馆的一个晚上,刚刚晋升为教授的Ernest Orlando Lawrence1901-1958)在苦苦思索通过加速获利高能粒子时,想到了回旋加速的办法,粒子在磁场内做平面环形运动,在某一点置一个加速电场,使粒子每回旋一周就被加速一次,这样就可以得到高速粒子,他赶紧把这个灵感记录到一张手边的餐巾纸上。经过不断改进,1932年,他和学生一起建成了第一个实用的加速器。他于1939年获得了诺贝尔奖。

当时知名的粒子物理和核物理学家多是欧洲人,当Lawrence在欧洲参加相关的学术讨论会并介绍自己的成果时,很多物理学家如James Chadwick等人对此并不重视。但Lawrence仍然信心十足地向美国政府申请庞大的经费,计划建立更大功率的粒子加速器,并且不断向医学等应用领域介绍他的成果,其中就包括他的弟弟。

他的弟弟John Hundale Lawrence1904-1991)是位医生,在他的介绍下,对粒子加速器引起了兴趣,并于1936年到加州大学访问他。Ernest Lawrence安排自己的中国学生吴健雄(19121997)等人,用回旋加速器制成用磷32同位素,让他弟弟做动物试验。John Lawrence首先用小鼠做实验,通过给小鼠注射同位素溶液,白血病小鼠出现好转。随后,他把同位素磷32应用于治疗白血病的人体试验研究。John Lawrence也因此成为核医学的先驱。

1941年,美国医学家Saul Hertz (1905 –1950)则使用MIT制造的回旋加速器制备出放射性碘同位素,用于治疗甲状腺疾病。经过多位医学家的努力,核医学在1950年代全面发展。

 

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