Występuje w śladowych ilościach wboksycie,kaolinicie i rudach cynku. Na skalę przemysłową uzyskuje się go z boksytu. Niskiejtemperaturze topnienia towarzyszy wysokatemperatura wrzenia (2204 °C), dzięki czemu stosuje się go w termometrach wysokotemperaturowych. Stop galu zindem icyną (galinstan) ma jeszcze niższą temperaturę topnienia (około −20 °C). W przeciwieństwie dortęci, gal i jego związki nie są trujące. Powszechnie wykorzystywanym związkiem jestarsenek galu, będącypółprzewodnikiem, mającym wiele zastosowań.
Kropelki stopionego galu łączące się w większą kroplę
Gal został odkryty w 1875 podczasanalizy widmowej błyszczu cynkowego. Francuski chemikLecoq de Boisbaudran zauważył kilka fioletowych prążków zwiastujących istnienie nieznanego dotąd pierwiastka. W tym samym roku uzyskał wolny gal, poddającelektrolizie amoniakalny roztwórsiarczanu galu. Gal wydzielił się na platynowejkatodzie.
Istnienie galu, na podstawieprawa okresowości pierwiastków, przewidzieliDymitr Mendelejew[5] (1869) iJulius Lothar Meyer (1870). Mendelejew nadał mu nazwęekaglin i trafnie przewidział jego właściwości. Zgadzała sięwartościowość (3), taka sama jakglinu. Mendelejew uważał, żemasa atomowa będzie wynosić 68, a Boisbaudran stwierdził, że jest ona równa 69,865. Mendelejew twierdził, że ekaglin będzie tworzyćałuny(inne języki), co też się potwierdziło. Jedynie podany przez Boisbaudranaciężar właściwy znacznie różnił się od przewidywań Mendelejewa. Mendelejew zwrócił się listownie do odkrywcy z prośbą o sprawdzenie pomiarów, bowiem ciężar właściwy galu powinien według niego wynosić około 6 g/cm³. Okazało się, że pomiary Boisbaudrana faktycznie były błędne i ciężar właściwy galu wynosi 5,935 g/cm³. Po przeprowadzeniu bardziej precyzyjnych pomiarów, stwierdzono, że wynosi on 5,904 g/cm³[6].
W latach 60. XX w. zauważono, że izotop galu 67 wstrzykniętygryzoniom gromadził się w obrębie guzów nowotworowych, co stało się przyczynkiem do dalszych badań nad wpływem związków galu na nowotwory[9]. Przeprowadzone badania wykazały skutecznośćazotanu galu(inne języki) w leczeniuraka pęcherza moczowego[10] orazchłoniaka[11]. Związki galu zostały uznane za drugie, po związkachplatyny, najbardziej efektywne związki metali w terapii przeciwnowotworowej[9][12].
Czas połowicznego rozpadu68Ga wynosi 67,6 minut. Ulega w 100%rozpadowi β+ do stabilnego izotopu68Zn[7]. Jest jednym z podstawowych izotopów używanych w diagnostyce metodą PET (pozytonowej tomografii emisyjnej)[13]. Jest stosowany od lat 60. XX w., kiedy zostały opracowane pierwsze generatory germanowo-galowe68Ge/68Ga[14]. Generatory germanowo-galowe znajdują zastosowanie w placówkach medycyny nuklearnej nie posiadających własnegocyklotronu. Zasada działania generatora68Ge/68Ga jest następująca: izotop macierzystygerman-68 (czas połowicznego rozpadu: 271 dni), zaadsorbowany na kolumnę w urządzeniu, ulega rozpadowi przez wychwyt elektronów do galu-68, a powstały w ten sposób izotop galu-68 może zostaćeluowany roztworem rozcieńczonegokwasu solnego i wykorzystany do sporządzania docelowego radiofarmaceutyku[15]. Gotowy radiofarmaceutyk68Ga-DOTATOC składa się z jonu galu-68 skompleksowanego za pomocąchelatora, którym jest zazwyczaj kwas 1,4,7,10-tetraazacyklododekano-N,N′,N″,N‴-tetraoctowy (DOTA) lub jego pochodne, połączonego zoktreotydem, syntetycznym analogiemsomatostatyny, wykazującym powinowactwo doreceptorów somatostatynowych (SSTR), których zwiększonaekspresja została stwierdzona w przypadkuguzów neuroendokrynnych[16]. Zestaw do znakowania radiofarmaceutyku68Ga DOTATOC został w 2016 roku zarejestrowany w Europie. Innym przykładem radiofarmaceutyku wykorzystującego izotop galu-68 jest68Ga PSMA-11, stosowany do diagnostykiraka prostaty wykorzystujący liniowy chelator HBED orazpeptyd wykazujący powinowactwo doantygenu błonowego swoistego dla prostaty(inne języki) (PSMA), którego znacznie zwiększona ekspresja jest charakterystyczna dla tego schorzenia[17]. Ze względu na ograniczenia generatorów68Ge/68Ga (takich jak wysoki koszt zakupu, krótki termin ważności, niska aktywność otrzymanego izotopu), liczba badań PET z użyciem radiofarmaceutyków na bazie galu-68 nie spełnia zapotrzebowania rynku[18]. Dlatego na początku XXI w. podjęto próby uzyskania tego izotopu za pomocą cyklotronów medycznych poprzez napromieniowanieprotonami cynku-68[19][20][21][22][23] w reakcji jądrowej68Zn(p,n)68Ga. Otrzymany tą metodą izotop cynku-68 jest następnie oddzielany od materiału tarczowego z wykorzystaniem złóż chelatujących, a następnie zostaje poddany formulacji jako prekursor do radioznakowania[24]. Izotop galu-68 pochodzenia generatorowego w porównaniu z izotopem galu-68 pochodzenia cyklotronowego różni się poziomem zanieczyszczeń radionuklidowych. W eluacie generatora germanowo-galowego możliwa jest obecność niewielkich ilości (< 0,001%) izotopu macierzystego germanu-68 (68Ge), w izotopie produkcji cyklotronowej takie zanieczyszczenie nie występuje, natomiast mogą występować pewne ilości zanieczyszczeń radionuklidowych pochodzących z procesu naświetlania materiału tarczowego. Materiałem tarczowym do produkcji galu-68 jest chemicznie czysty cynk, wysoko wzbogacony w izotop 68, oraz niewielki procent pozostałych stabilnych izotopów cynku, które w procesie naświetlania ulegają przemianom jądrowym do izotopów66Ga oraz67Ga[25]. W 2021 rokuUniwersytet w Coimbrze uzyskał pierwsze na świecie pozwolenie na produkcję oraz późniejszą dystrybucję do zastosowań w diagnostyce onkologicznej galu-68 otrzymywanego metodą tarczy stałej w cyklotronie[26]. Wyniki badań klinicznych opublikowanych w 2022 r. potwierdziły, że izotop galu-68 otrzymywany nową metodą jest odpowiedni do zastosowań klinicznego i nie wpływa na jakość sporządzanych preparatów radiofarmaceutycznych[27].
Pierwiastkowy występuje w przyrodzie w ilości 0,0005% wagowo[28]. Można go łatwo uzyskać poprzezwytapianie.
Bardzo czysty gal ma srebrzysty kolor. Należy unikać przechowywania go w pojemnikach ze szkła, ponieważ rozszerza się podczas krzepnięcia o ok. 3,1%. Podobnie jakrtęć, gal w stanie ciekłym tworzy spontaniczniestopy z wieloma innymi metalami, dlatego nie należy go przechowywać również w metalowych pojemnikach, w związku z czym przechowuje się go w pojemnikachpolietylenowych.
Niska temperatura topnienia (ok. 29,8 °C) pozwala na roztopienie galu poprzez trzymanie go w dłoni. W stanie ciekłym ma tendencję doprzechładzania się, do krystalizacji potrzebny jestzarodek krystalizacji. Gal jest jednym z niewielu metali (obokfransu,rubidu,cezu czy rtęci), które są ciekłe w temperaturze zbliżonej do pokojowej. W związku z tym znajduje zastosowanie przy produkcji wysokotemperaturowych termometrów[28]. Gal ma także bardzo wysoką (w porównaniu z temperaturą topnienia) temperaturę wrzenia (i bardzo niskąprężność pary). W przeciwieństwie do rtęci, ciekły gal zwilża szkło i skórę, przez co praca z nim może być niewygodna, lecz nie jest trujący.
Galkrystalizuje wukładzie rombowym o unikatowej strukturze, w której każdy atom ma bliskiego sąsiada w odległości 244 pm i 3 pary dalszych atomów oddalonych o 270–280 pm[29]. Jest to struktura, której nie przyjmuje żaden inny metal, natomiast przypomina strukturę krystalicznąjodu[4]. Wiązania pomiędzy najbliższymi atomami mają charakterkowalencyjny, w związku z czym podstawowymi cząsteczkami budującymi kryształy galu sądimeryGa 2.
Izotopy67Ga i68Ga są stosowane w obrazowaniu medycznym[30]. Jony galu działają jako mimetykiżelaza, przez co znalazły zastosowanie wterapii nowotworów. Związki galu mają też działania przeciwbakteryjne[31][32]. Ponieważbakterie nie mogą nabyć oporności na działanie tych związków, przypuszcza się, że mogą one zastąpić w przyszłości kurację antybiotykową[32]. Ponadto związki galu wykazują działanie przeciwzapalne[33] oraz są stosowane w leczeniuhiperkalcemii związanej z nowotworami[34].
↑Andrzej; Anna Czerwińscy: Chemia. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum. Kształcenie w zakresach podstawowym, rozszerzonym tom 1. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2002, s. 24.ISBN 83-02-08215-5.
↑Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 237–238.OCLC839118859.
↑abG.G.AudiG.G.,O.O.BersillonO.O.,J.J.BlachotJ.J.,A.H.A.H.WapstraA.H.A.H.,The Nubase evaluation of nuclear and decay properties, „Nuclear Physics A”, 729 (1), 2003, s. 3–128,DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001(ang.).
↑abFatihF.KurtulduFatihF.,NurshenN.MutluNurshenN.,Aldo R.A.R.BoccacciniAldo R.A.R.,DušanD.GalusekDušanD.,Gallium containing bioactive materials: A review of anticancer, antibacterial, and osteogenic properties, „Bioactive Materials”, 17,2022, s. 125–146,DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.12.034,PMID: 35386441,PMCID: PMC8964984 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑LawrenceL.EinhornLawrenceL.,Gallium nitrate in the treatment of bladder cancer, „Seminars in Oncology”, 30 (2 Suppl 5),2003, s. 34–41,DOI: 10.1016/S0093-7754(03)00174-X,PMID: 12776258 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑David J.D.J.StrausDavid J.D.J.,Gallium nitrate in the treatment of lymphoma, „Seminars in Oncology”, 30 (2 Suppl 5),2003, s. 25–33,DOI: 10.1016/S0093-7754(03)00173-8,PMID: 12776257 [dostęp 2024-09-07].
↑PhilippeP.ColleryPhilippeP.,BernhardB.KepplerBernhardB.,ClaudieC.MadouletClaudieC.,BernardB.DesoizeBernardB.,Gallium in cancer treatment, „Critical Reviews in Oncology/Hematology”, 42 (3),2002, s. 283–296,DOI: 10.1016/S1040-8428(01)00225-6 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑KrzysztofK.KilianKrzysztofK.,68Ga-DOTA and analogs: Current status and future perspectives, „Reports of Practical Oncology & Radiotherapy”, 19,2014, S13–S21,DOI: 10.1016/j.rpor.2014.04.016,PMID: 28443194,PMCID: PMC5394743 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑G.I.G.I.GleasonG.I.G.I.,A positron cow, „The International Journal of Applied Radiation and Isotopes”, 8 (2–3),1960, s. 90–94,DOI: 10.1016/0020-708X(60)90052-1 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑DrishtyD.SatpatiDrishtyD.,Recent Breakthrough in68Ga-Radiopharmaceuticals Cold Kits for Convenient PET Radiopharmacy, „Bioconjugate Chemistry”, 32 (3), 2021, s. 430–447,DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.1c00010,PMID: 33630583(ang.).
↑MatthiasM.EderMatthiasM. i inni,Novel Preclinical and Radiopharmaceutical Aspects of [68Ga]Ga-PSMA-HBED-CC: A New PET Tracer for Imaging of Prostate Cancer, „Pharmaceuticals (Basel, Switzerland)”, 7 (7), 2014, s. 779–796,DOI: 10.3390/ph7070779,PMID: 24983957,PMCID: PMC4113732(ang.).
↑KrishanK.KumarKrishanK.,The Current Status of the Production and Supply of Gallium-68, „Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals”, 35 (3),2020, s. 163–166,DOI: 10.1089/cbr.2019.3301,PMID: 32196363 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑Mukesh K.M.K.PandeyMukesh K.M.K.,John F.J.F.ByrneJohn F.J.F.,HuaileiH.JiangHuaileiH.,Alan B.A.B.PackardAlan B.A.B.,Timothy R.T.R.DeGradoTimothy R.T.R.,Cyclotron production of (68)Ga via the (68)Zn(p,n)(68)Ga reaction in aqueous solution, „American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging”, 4 (4), 2014, s. 303–310,PMID: 24982816,PMCID: PMC4074496 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑F.F.AlvesF.F. i inni,Production of copper-64 and gallium-68 with a medical cyclotron using liquid targets, „Modern Physics Letters A”, 32 (17),2017, art. nr 1740013,DOI: 10.1142/S0217732317400132 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑Aiman H.A.H.AlnahwiAiman H.A.H.,SébastienS.TremblaySébastienS.,SamiaS.Ait-MohandSamiaS.,Jean-FrançoisJ.F.BeaudoinJean-FrançoisJ.F.,BrigitteB.GuérinBrigitteB.,Automated radiosynthesis of68Ga for large-scale routine production using68Zn pressed target, „Applied Radiation and Isotopes”, 156,2020, s. 109014,DOI: 10.1016/j.apradiso.2019.109014 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑Bryce J.B.B.J.B.NelsonBryce J.B.B.J.B. i inni,Taking cyclotron 68Ga production to the next level: Expeditious solid target production of68Ga for preparation of radiotracers, „Nuclear Medicine and Biology”, 80–81,2020, s. 24–31,DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2020.01.005,PMID: 32004935 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑MaiM.LinMaiM. i inni,Fully automated preparation of68Ga-PSMA-11 at curie level quantity using cyclotron-produced68Ga for clinical applications, „Applied Radiation and Isotopes”, 155,2020, s. 108936,DOI: 10.1016/j.apradiso.2019.108936,PMID: 31655351 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑Kaelyn V.K.V.BeckerKaelyn V.K.V.,MargaritaM.ChernyshevaMargaritaM.,Todd E.T.E.BarnhartTodd E.T.E.,KatherineK.GagnonKatherineK.,Jonathan W.J.W.EngleJonathan W.J.W.,A Review of Accelerator-Produced Ga-68 with Solid Targets, „Current Radiopharmaceuticals”, 14 (4), 2021, s. 315–324,DOI: 10.2174/1874471013666201224113651,PMID: 33357189 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑StefanoS.RigaStefanoS. i inni,Production of Ga-68 with a General Electric PETtrace cyclotron by liquid target, „Physica Medica”, 55,2018, s. 116–126,DOI: 10.1016/j.ejmp.2018.10.018,PMID: 30473059 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑Melissa E.M.E.RodnickMelissa E.M.E. i inni,Synthesis of68Ga-radiopharmaceuticals using both generator-derived and cyclotron-produced68Ga as exemplified by [68Ga]Ga-PSMA-11 for prostate cancer PET imaging, „Nature Protocols”, 17 (4),2022, s. 980–1003,DOI: 10.1038/s41596-021-00662-7,PMID: 35246649 [dostęp 2022-05-06](ang.).
↑abRyszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982.ISBN 83-11-06723-6. Brak numerów stron w książce
↑N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Oxford; New York: Pergamon Press, 1984, s. 223.ISBN 0-08-022057-6.
↑WenyueW.SunWenyueW. i inni,Gallium and gallium compounds: New insights into the “Trojan horse” strategy in medical applications, „Materials & Design”, 227,2023, s. 111704,DOI: 10.1016/j.matdes.2023.111704 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑abFupengF.LiFupengF.,FengxiangF.LiuFengxiangF.,KaiK.HuangKaiK.,ShengbingS.YangShengbingS.,Advancement of Gallium and Gallium-Based Compounds as Antimicrobial Agents, „Frontiers in Bioengineering and Biotechnology”, 10,2022,DOI: 10.3389/fbioe.2022.827960,PMID: 35186906,PMCID: PMC8855063 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑GeorgeG.EbyGeorgeG.,Elimination of arthritis pain and inflammation for over 2years with a single 90min, topical 14% gallium nitrate treatment: Case reports and review of actions of gallium III, „Medical Hypotheses”, 65 (6),2005, s. 1136–1141,DOI: 10.1016/j.mehy.2005.06.021 [dostęp 2024-09-07](ang.).
↑BrianB.Leyland-JonesBrianB.,Treatment of cancer-related hypercalcemia: The role of gallium nitrate, „Seminars in Oncology”, 30 (2 Suppl 5),2003, s. 13–19,DOI: 10.1016/S0093-7754(03)00171-4,PMID: 12776255 [dostęp 2024-09-07](ang.).
J.J.DaintithJ.J. (red.),A Dictionary of Chemistry, wyd. 4, Oxford: Oxford University Press, 2000,ISBN 978-0-19-280101-2(ang.). Brak numerów stron w książce
