↑↑ 한국원자력연구원 양성자과학연구단에 설치된 표적조사시설.<한원연 제공>

발생기용 흡착컬럼으로 용출한 루비듐-82 PET 영상. 왼쪽부터 상단, 좌우 측면 노란색은 방사성동위원소 루비듐-82로, 용액 내 고루 생성됐음을 보여준다.<한원연 제공>

세계에서 3번째로 개발된 우리나라 대용량 양성자가속기가 방사성의약품 공급에 첫발을 내디뎠다. 아울러 병원에서 해당 약품을 간편하게 사용할 수 있는 방안도 마련했다.

한국원자력연구원은 22일, 국내 최초로 ‘스트론튬-82(Sr-82)’생산과 ‘루비듐-82(Rb-82) 발생기용 흡착컬럼(column)’개발에 성공했다고 밝혔다.

루비듐-82는 심근경색 등 심장질환 진단에 유용한 방사성동위원소다. 그러나 반감기가 75초로 매우 짧아, 연구원은 그의 모핵종이자 반감기가 25.5일인 스트론튬-82를 생산했다. 

의료 현장에서 루비듐-82를 직접 추출해 사용하려면 ‘방사성동위원소 발생기(RI generator, 이하 발생기)’가 필요하다. 생리식염수를 주입하면 스트론튬-82가 붕괴하면서 루비듐-82가 생성되는 장치다. 연구원이 개발한 흡착컬럼은 발생기의 핵심부품으로, 스트론튬-82를 흡착해 루비듐-82만 외부로 용출시킨다.

원자력연구원 양성자과학연구단 김계령 박사팀은 과학기술정보통신부 방사선기술개발사업의 지원을 받아 이 성과를 이뤄냈으며, 해당 내용은 방사성의약품학회지(7권 2호, 2021.12)에 게재됐다.

이번 연구성과는 원자력연구원이 보유한 고에너지 선형 양성자가속기를 활용했다.

연구원은 지난 2012년 100 MeV(메가전자볼트)급 선형 양성자가속기를 구축했다. 이후 2014년 표적조사용 빔라인시설, 2021년 분리정제용 핫셀을 추가 설치함으로써 방사성동위원소 생산에 필요한 모든 기반을 갖췄다.

스트론튬-82는 국내 양성자가속기로 생산한 첫 방사성동위원소다. 연구진은 먼저 염화루비듐(RbCl) 표적에 100 MeV 양성자빔을 조사했다. 표적 내 루비듐 중 일부는 양성자와 핵반응을 일으키며 스트론튬-82로 바뀐다. 이후 분리정제 공정을 거쳐 고순도의 스트론튬-82 용액을 얻었다.

나아가, 연구진은 스트론튬-82 용액과 흡착제가 들어갈 컬럼을 제조했다. 컬럼내에 강하게 흡착된 스트론튬-82 중 일부가 방사성붕괴해 루비듐-82로 변하면, 흡착력이 떨어져 식염수만으로도 쉽게 용출할 수 있다. 한국원자력의학원(원장 박종훈) 김진수 박사팀과 함께 PET(양전자방출단층촬영) 영상을 획득함으로써 발생기 컬럼의 성능을 확인했다.

연구원은 이번에 생산한 스트론튬-82를 한국원자력의학원에 연구용으로 우선 공급해, 해당 방사성동위원소의 전임상 성능을 동물실험으로 입증할 예정이다. 또한, 루비듐-82 발생기의 국산화를 장기적인 목표로 두고 있다.

박원석 한국원자력연구원장은 “국내 유일 선형 양성자가속기를 이용한 첫 방사성동위원소 개발이어서 더욱 뜻깊다”며 “앞으로 한국원자력의학원과의 협력을 강화해, 의료계에서 안정적 심장질환 진단이 가능하도록 돕겠다”고 밝혔다. 이승표 기자