同一元素有多种不同的同位素，其中可能会有放射性同位素，它们极其不稳定，会自发地释放电离辐射，这个过程被称为放射性衰变，α衰变、β衰变和γ衰变是放射性衰变的三大类。半衰期是这些放射性同位素的一个重要参数，它表示样品中一半原子发生衰变所需的时间。
放射性药物含有放射性同位素，它可以依靠辐射来提供诊断信息，也可以用来治疗癌症和其他疾病。科学家把放射性同位素附着在药物分子上，然后随着药物在身体某些地方积聚。随着衰变的发生，它会向外发出辐射，不过它具体的应用类型取决于它的辐射强度和半衰期。
举一个例子，有一些放射性同位素的半衰期以小时计算，并且它们发出的辐射较为微弱，因此它成为了器官成像的理想选择，也不会对患者造成严重的伤害。有一些半衰期以天计算的放射性同位素，它的辐射衰减强度较大，因此就适合用来杀死癌细胞，也因此开辟了一个新领域：靶向α粒子疗法。
靶向α粒子疗法物理原理
在三种衰变当中，α衰变是最适合进行治疗的。α衰变会从原子核当中释放出α粒子，它包含了两个质子和两个中子。与其他形式的衰变相比，它的速度更慢，也更重，不能穿透组织太远（大约只有几个细胞直径）。由于这种辐射路径较短，因此不会对其它健康的细胞造成影响。也因为它的转移能量较大，因此它也能撕裂DNA，杀死癌细胞。
但是，要想把这些放射性元素投放到指定位置，需要把它与生物分子进行结合。例如一种抗体，它会特异性地寻找并结合癌细胞上的受体，放射性同位素就可以直接传递到癌细胞上。
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