图片说明：塔夫斯大学（Tufts University）的化学家,与PerkinElmer公司及伦敦大学学院（University College London）合作，首次见证了一种化学元素原子变成另外一种化学元素原子这一过程。在这个模拟中，紫球代表金表面上的放射性碘-125原子，绿球代表发生核衰变成为碲-125原子。 图片来源: Sykes and Michaelides Labs
塔夫斯大学文理学院的化学家与PerkinElmer公司及伦敦大学学院合作，见证了一种化学元素原子变成另外一种化学元素原子的过程，这一发现可以让我们发明一种安全方法辐射治疗癌症。
这篇文章于2015年6月15日发表在Nature Materials上。论文的作者和塔夫斯大学化学教授、博士后E. Charles H. Sykes带领其他科学家共同研究碘-125，一种经常用于治疗癌症的放射性同位素。用扫描隧道显微镜可以获得物质表面每个原子的图像，研究人员利用扫描隧道显微镜观察到碘-125衰变中的每个原子。当每个原子衰变失去一个质子时，就会变成碲-125，即化学元素碲的非放射性同位素。
当研究者把一滴水和与碘-125融合在一起并把碘水溶液放在一片薄薄的金片上时，一种化学元素原子会转变成另一种化学元素原子。水蒸发后,碘原子与金结合，研究人员把比硬币还小的微型样品放到显微镜下观察。
碘-125的半衰期为59天，这就意味着任何时间，任何放射性同位素的原子都会衰变，释放出巨大的能量后变成碲的同位素，在这个过程中，每59天就会有一半的原子衰变。因为很难预测什么时候样品中的大量原子会变成碲，所以为了不错过任何原子的变化，研究人员连续几周每天工作长达18小时。
最终，他们成功利用扫描隧道显微镜获得了一些图像，这些图像显示样品表面满是原子点。伦敦大学学院的理论化学教授、Angelos Michaelides博士，及伦敦大学学院在读博士Philipp Pedevilla,共同合作，解释所观察到的图像并认定这些原子点就是新生成的碲原子。
为了证明他们的研究结果，他们利用X射线光电子能谱仪对这些样品之一研究数月，确定其确切的化学组成。Sykes 表示：“在样品从碘变成碲的过程中，每一到两周测量上一次，我们可以观察到一个原子变成了另外一个。”
它是镀金癌症战士吗？论文的第一作者、Sykes实验室博士后Alex Pronschinske建议不用x射线光电子能谱仪来测量样品释放的电子。他对低能量电子释放特别感兴趣，低能量电子释放在放射肿瘤学已被证明是非常有效的,因为低能量电子会破坏癌细胞的DNA结构。由于这些低能量电子只能游动1-2纳米(人头发的直径约600纳米)，所以它们并不会影响癌细胞周围健康的组织和器官。
利用部分医疗社区所使用的模拟数据，研究小组预测了样品所能释放的低能量电子数量。他们发现与金结合的碘-125释放的低能量电子数量是纯碘-125所释放的六倍。
Sykes表示，金的作用相当于一个反光面和放大器。科学家发现，如果用任何形式的放射线照射金属，就会得到大量的低能电子。
这些研究结果为放射肿瘤学开辟了新途径：使金的纳米颗粒与碘- 125结合，再把靶向恶性肿瘤的纳米颗粒附在抗体上，最后将其一并置于癌症病人注射的液体中。理论上讲，纳米粒子会依附在肿瘤细胞上并释放低能量电子，从而破坏肿瘤的DNA结构。Sykes表示：“碘-125会在甲状腺积累并导致癌症，与碘-125不同，带有金的纳米粒子会被排除体外。”
如果得到证实，这种方法将有可能改善当前的放射治疗方案，医生可以将碘-125在内的放射性同位素置于微小的钛胶囊中并将他们植入肿瘤，以此治疗癌症患者。
Sykes表示：“不像含金的碘可以释放大量低能量电子，钛胶囊可以抑制辐射，但其疗效不如含金的碘。”
Sykes实验室的研究人员目前正在研究低能电子是如何穿过生物液的。（科学之家，译审：YY F）
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