Mire használják a világ legdrágább anyagát az orvoslásban?

Összehasonlításképp: a második legdrágább anyag – a gyémánt – grammja csak 55 ezer dollár, a nyertes – a Californium 252-es izotópja – azért kerül ilyen sokba, mivel mesterséges anyag, és előállítása, az antianyaghoz hasonlóan, igencsak körülményes, viszont az elkészült Californium-252 igen sok területen hasznosítható.

Az 1950-ben, Kaliforniában, a University of Californián felfedezett – szintetizált – Californium a 98. elem a periódusos rendszerben (a hatodik transzuránium elem, és az átmeneti fémek, illetve ritka földfémek közé tartozik; radioaktív), atomtömege 249, szimbóluma a Cf. Felfedezői - Stanley G. Thompson, Kenneth Street, Jr., Albert Ghiorso és Glenn T. Seaborg – az új elemet a 96-os rendszámú curium/Kűrium neutronokkal történő bombázása révén állították elő. Legstabilabb izotópja a Cf-251, aminek felezési ideje 790 év, míg a Cf-239 felezési ideje mindössze 40 másodperc (összesen 20 különféle izotópja létezik); a Cf-252 felezési ideje 2,6 év.

Maga a Californium ezüstfehér fém, könnyen formálható, könnyen vágható, de mivel radioaktív, igen veszélyes, és csak egyes kormányok állíttathatják elő (az összmennyiség kétharmadát az USA, egyharmadát Oroszország), már csak azért is, mivel több kényes területen hasznosítható, és maga az előállítási folyamat igen bonyolult. (Az USA-ban egy előállítási ciklus során 200-300 milligramm Cf-252 keletkezik, ez alatt 12 féle anyagot kell besugarazni mintegy 6-8 hónapon át, majd további 4 hónapot vesz igénybe a feldolgozás.)

A Californium-252 nagyon erős neutronforrás, egyetlen mikrogrammja 170 millió neutront bocsát ki percenként (spontán maghasadás révén). E tulajdonsága miatt olyan eszközökben használják, amelyek révén vizet vagy kőolajat lehet kimutatni a talajban, illetve a talaj nedvességtartalmát lehet felbecsülni (ez építkezéseknél és útépítéseknél hasznos), továbbá ezüst- és arany-rétegeket lehet azonosítani és mérni a Föld mélyében. Californium-252-t használnak a nukleáris reaktorok beindításához, a hasadóanyag-tartalom méréséhez, anyagszerkezeti hibák feltárásához, robbanószerek felderítéséhez.

A neutron-radiográfiai vizsgálatokhoz 4 mikrogramm Cf-252-t visznek fel egy platina-iridium drótra, 0,51 mm átmérőben és 20 mm-es hosszúságban. A módszer előnye, hogy könnyen készíthető hordozható berendezés.

Orvosi kutatásokban képalkotásra használják, illetve mivel a csontokban rakódik le, a testbe injektálva a csontok egészségi állapotának megítélésére alkalmazható (R. C. Martin, J. H. Miller: Applications of Californium-252 Neutron Sources in Medicine, Research, and Industry).

Orvosi felhasználására a rákgyógyítás területén van mód: a Californium-252-t napjainkban elterjedten alkalmazzák a brachiterápiában, méhnyakrák kezelésére, főleg Kínában (Lei X. és munkatársai: Californium-252 brachytherapy combined with external-beam radiotherapy for cervical cancer: long-term treatment results; International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics).

Egyedülálló radiobiológiai hatás

Mint az egyesült államokbeli C.-K. Chris Wang írja a Californium-252 brachiterápia történetét bemutató könyvfejezetében (Progress in Californium-252 Neutron Brachytherapy), a Californium-252 brachiterápiával az 1970-es években kezdtek kísérletezni az USA-ban és Angliában, és főleg nőgyógyászati rákok - különösen az előrehaladott méhnyakrák, az endometrium adenokarcinómája, vaginális rákok - kezelésében találták hasznosnak, de igen hatékony a sugárzásnak egyébként ellenálló melanómák, szarkómák és glioblasztómák, valamint fej- és nyaktáji tumorok, nyelőcső- és rectum-rákok terápiájában is. 1997-re már több mint 5 ezer beteget kezeltek e módszerrel, és kiderült, hogy az általa biztosított 3 és 5 éves túlélés jobb, mint a konvencionális gamma sugárzásos brachiterápia révén (gamma sugárzó izotópok pl.: Cs-137, Ir-192, I-125, Pd-103), továbbá alkalmazásával a hosszú távú szövődmény is kevesebb. Elterjedtebb használatának az az akadálya, hogy nehéz olyan apró méretű sugárforrást kialakítani, amivel pl. intersticiális agytumorok is kezelhetők lennének.

A Californium-252 által kibocsátott erős neutronsugárzás 6-szor hatékonyabb a tumoros sejtek elpusztításában, mint a gamma-sugárzás. Hatékonyságához az is hozzájárul, hogy e neutronsugárzás olyan sok energiát ad le a szövetekben, hogy az általa okozott DNS-károsodást a javító mechanizmusok már nem képesek helyreállítani. 1999-ben Kína lett az első ország, amelyben kereskedelmi forgalomban kapható Californium-252 brachiterápiás berendezés, és azóta 20 ezer beteget kezeltek a módszerrel.