Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98



Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98
Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98

 

C01G99/00 - Неорганическая химия (обработка порошков неорганических соединений для производства керамики C04B 35/00; бродильные или ферментативные способы синтеза элементов или неорганических соединений, кроме диоксида углерода, C12P 3/00; получение соединений металлов из смесей, например из руд, в качестве промежуточных соединений в металлургическом процессе при получении свободных металлов C21B,C22B; производство неметаллических элементов или неорганических соединений электролитическими способами или электрофорезом C25B)

Владельцы патента RU 2616669:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способу получения технеция-99m для медицины. Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 включает обработку оксида алюминия кислотой до полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия, внесение навески подготовленного оксида алюминия в хроматографическую колонку и нанесение на него раствора молибдена, при этом подачу раствора молибдена в колонку производят в направлении снизу вверх в противоток последующему элюированию технеция-99m. Изобретение обеспечивает высокий элюационный выход технеция-99m в объеме элюента. 4 ил.

 

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способам получения технеция-99m для медицины.

Короткоживущий радионуклид технеций-99m является дочерним продуктом β-распада изотопа 99Мо. Для его быстрого отделения от 99Мо и последующего медицинского применения чаще всего используются малогабаритные устройства - хроматографические генераторы технеция [например, Патент RU №2171512, опубл. 27.07.2001]. Они представляют собой небольшую хроматографическую колонку, заполненную сорбентом (оксид алюминия Al2O3), на которую наносят молибден-99. Все это вместе с подводящими и отводящими иглами-коммуникациями помещается в защитный контейнер и транспортируется в медицинские учреждения, где выделение (элюирование) технеция-99 м из генератора в виде готового препарата для внутривенного введения - натрия пертехнетата, 99Тс осуществляют путем прокачки через хроматографическую колонку изотонического 0,9% раствора натрия хлорида (физраствор).

В мировой практике, в том числе и в России, для «зарядки» хроматографических генераторов используется 99Мо с высокой удельной активностью, который выделяют из продуктов деления урана-235. При таком способе его наработки образуется большое количество сопутствующих радиоактивных долгоживущих отходов, представляющих высокую экологическую опасность и требующих последующей переработки и утилизации. Альтернативный и, практически, безотходный способ получения 99Мо состоит в облучении нейтронами реактора молибденовых мишеней природного состава или обогащенных по молибдену-98, реакция 98Мо(n,γ)99Мо. При среднем потоке тепловых нейтронов 1⋅1014 н/см2⋅с из обогащенных мишеней может быть получена удельная активность 99Мо 6-8 Ки/г, что, в принципе, достаточно для производства хроматографических генераторов.

Подобная технология в России впервые была реализована на реакторе ИРТ-Т Томского политехнического университета, где для наработки 99Мо использовались каналы реактора с высоким содержанием в нейтронном спектре резонансных нейтронов [Ryabchikov A.I, Skuridin V.S., Nesterov E.A., Chibisov E.V., Golovkov V.M.. Obtaining Molybdenum-99 in Research Reactor IR-T With Using Resonance Neutrons // Nuclear Instruments and Methods in Phys. Res., 2004, В 213, p. 364-368].

В облученных молибденовых мишенях на каждый образовавшийся нуклид 99Мо приходится примерно 104-10-5 атомов стабильного молибдена-98 - носителя. Поэтому для изготовления из такого сырья генератора с высокой активностью выделяемого 99mTc - 0,5 Ки (18,5 ГБк) и более, на колонку генератора необходимо адсорбировать большую массу молибдена порядка 200 мг.

Количество молибдена, которое может быть нанесено на колонку генератора, определяется произведением сорбционной емкости оксида по молибдену W на его массу mOX. Увеличение массы оксида в колонке, а следовательно, и ее габаритов, крайне не желательно, поскольку это приводит к увеличению ширины элюационного профиля генератора и, в конечном итоге, к снижению объемной активности препарата технеция-99m.

Кроме того, увеличение колонки требует соответствующего увеличения габаритов защитного контейнера генератора и, как следствие, его массы, что тоже снижает потребительские характеристики изделия.

В этой связи, на практике задача повышения адсорбированной массы молибдена чаще решается за счет подбора подходящего сорбента и его подготовки к адсорбции. Как правило, такая подготовка состоит в кислотной обработке оксидов Al2O3, в результате чего происходит активация их поверхности с образованием активных центров адсорбции, на которых в зависимости от рН среды создаются гетерокомплексы с различным количеством атомов молибдена. В известных способах оксиды закисляют в достаточно широких диапазонах рН: от 6 до 1. Например, в способе [Генератор радиоактивных изотопов и способ их получения. // патент US 3833509, МПК G21G 4/08, опубл. 03.09.1974] для активации сорбента через колонку пропускают соляную или азотную кислоту с рН 1,6-1,7, а после - «фиксирующий» раствор уксусной кислоты или ацетата с рН в пределах 2,8-7,0.

По способу, предложенному в работе [Abrashkin S., Heller-Grossman L., Schafferman A., Davis M.A. 99mTc Generators: the Influence of the Radiation Dose on the Elution Yield. // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1978. - No 29. - P. 395], нейтральный оксид алюминия (фирмы Fluka 507С) промывают 1М и 0,1М растворами соляной кислоты до рН=4. Известен также способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из (n,γ)99Мо авторов настоящей заявки [Патент РФ №2276102, опубл. 10.05.2006. Бюл. №13, 2006], в котором оксид алюминия перед его загрузкой в колонки и проведением адсорбции молибдена обрабатывают раствором соляной кислоты и отмывают водой до рН=3 промывных вод. Недостаток способа, также как и всех, приведенных выше аналогов, состоит в том, что он не гарантирует надежного связывания молибдена на сорбенте в силу неопределенности конечного состояния оксида после его обработки кислотой. Задача кислотной подготовки оксида алюминия, обеспечивающей его максимальную сорбционную емкость по молибдену, решается в способе изготовления хроматографического генератора технеция-99m из (n,γ)99Мо авторов настоящей заявки, выбранный в качестве прототипа [Патент РФ №2403640, опубл. 10.11.2010, Бюл. №31, 2010], в котором всю партию оксида алюминия перед его загрузкой в колонки обрабатывают предельным количеством кислоты, необходимым для полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия. Большим преимуществом подготовленного таким способом оксида является то, что он обеспечивает устойчивую адсорбцию молибдена, препятствующую его «проскоку» в готовый препарат. В тоже время, к недостатку такого оксида следует отнести то, что в случае неполного заполнения молибденом при процессе зарядки всех активных центров оксида, оставшиеся в нем вакантные центры, оказывают «тормозящее» действие на процесс вымывания технеция-99м из генератора. Это, в конечном итоге, приводит к снижению выхода технеция-99м в заданном объеме пропущенного через колонку элюента и к уменьшению объемной активности получаемого препарата, что нежелательно.

Для предотвращения такого эффекта в способе изготовления хроматографического генератора технеция-99m из (n,γ)99Мо авторов настоящей заявки [Патент РФ N 2403641, опубл. 10.11.2010, Бюл. 31, 2010] для повышения элюационного выхода 99mТс предварительно из калибровочной зависимости определяют массу адсорбированного молибдена, обеспечивающую максимальную величину выхода, а затем наносят эту массу на колонку с оксидом алюминия. При этом используется завышенное по массе и по активности количество молибдена, превышающее требуемые расчетные значения для изготовления генератора с заданным номиналом по выделяемому технецию-99m, что не экономично, особенно при изготовлении генераторов с низким номиналом. Следует отметить, что в соответствии с действующими потребительскими стандартами в России производятся генераторы с номиналами: 5,5; 7,4; 11,1 и 18,5 ГБк на установленную дату поставки. Расчетная масса активированного молибдена-99 m, требуемого для их изготовления, может быть найдена из соотношения:

АТс=0,867L⋅mMo;

где ATc - активность получаемого технеция-99m (номинал);

L - удельная активность используемого (n,γ)99Мо, Ки/г;

0,867 - ядерно-физический выход технеция-99m при реакции β-распада молибдена-99.

Таким образом, до настоящего времени остается нерешенной задача получения максимально высокой объемной активности препарата технеция-99м, выделяемого из генераторной колонки с заданной расчетной массой адсорбированного (n,γ)99Мо.

Технический результат от предполагаемого изобретения состоит в разработке оптимальной методики проведения зарядки генератора раствором молибдена-99, обеспечивающей высокий элюационный выход технеция-99m в заданном объеме элюента.

Поставленная техническая задача решается следующим образом. В способе изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98, так же, как и в прототипе, проводят обработку оксида алюминия кислотой до полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия, навеску подготовленного оксида алюминия вносят в хроматографическую колонку и затем наносят на него раствор молибдена. В отличие от прототипа, подачу раствора молибдена в колонку производят в направлении снизу вверх, в противоток последующему элюированию технеция-99m.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

схемы проведения зарядки генераторных колонок с оксидом алюминия раствором молибдена: фиг. 1 - сверху вниз, фиг. 2 - снизу вверх;

фиг. 3 - распределение молибдена в генераторных колонках при прохождении раствора полимолибдата через колонку в направлении сверху вниз (кривая 1) и в направлении снизу-вверх (кривая 2);

фиг. 4 - элюационные кривые генераторов с массой адсорбированного молибдена 0,085 г, заряженных в направлении сверху вниз (кривая 3) и снизу-вверх (кривая 4).

Осуществление заявленного способа рассмотрим на конкретном примере. Навеска хроматографического оксида Al2O3 для колоночной хроматографии (0,063-0,200 мм) фирмы «Мерк» массой 20 г была напрямую обработана в отдельном стакане на 250 мл 0,055 М раствором HCl из расчета 4⋅10-4 моль на 1 г оксида Al2O3. Объем раствора составил 144 мл. Контроль за ходом реакции взаимодействия кислоты с оксидом Al2O3 от ее начала до полного прекращения осуществляли с помощью рН-метра до достижения величины рН раствора над оксидом Al2O3, равной 5. После этого раствор отфильтровали, а оксид Al2O3 просушили в шкафу при температуре 110°C в течение 2 ч. Затем навески оксида Al2O3 массой по 7,8 г поместили в подготовленные хроматографические колонки №1 и №2 и провели их зарядку, пропустив через оксиды по 2,5 мл радиоактивного раствора полимолибдата,99Мо натрия с концентрацией молибдена 0,0328 г/мл (рН=3). При этом зарядка колонки №1 была проведена в направлении сверху вниз (фиг. 1), а колонки №2 - снизу вверх (фиг. 2). После колонки промыли водой по 10 мл и 0,9% раствором NaCl по 15 мл с последующим определением в промывных водах следовых количеств молибдена методом эмиссионного спектрального анализа с использованием многоканального анализатора атомно-эмиссионных спектров МАЭС.

Затем было проведено исследование характера распределения молибдена-99 в объеме обеих колонок путем их сканирования над сцинтилляционным детектором NaI(Tl) с коллимирующим устройством. Регистрация изменения активности 99Мо по длине колонки проводилась, начиная от ее входной части с последующим смещением по длине на 5 мм. При этом содержание молибдена на каждом i-м участке колонки рассчитывали из соотношения:

,

где Ai и mi - активность 99Мо и масса молибдена и на i-м участке колонки соответственно; ΣAi - общая активность молибдена в колонке; mMo - общая адсорбированная масса молибдена, которая в обоих случаях была равной 0,085 г. Полученные зависимости распределения молибдена в колонках с «прямой» (сверху вниз) и «обратной» (снизу вверх) зарядкой представлены на фиг. 3. Из них видно, что при «прямой» зарядке колонки (кривая 1) основная масса молибдена более 90% от его введенного количества располагается на участке колонки от 0 до 4 см. При этом участок на выходе колонки длиной 1,5 см практически остается незаполненным. Противоположная картина наблюдается для колонки, заряженной снизу вверх. Здесь молибден располагается, главным образом, в нижней части колонки с существенным снижением его концентрации в верхней, что создает предпосылки для снижения габаритов колонки и, соответственно, габаритов защитного контейнера генератора.

Через 24 ч после зарядки было проведено контрольное элюирование колонок. С этой целью через них пропускали 0,9% раствор NaCl в направлении сверху вниз порциями объемом по 1-1,5 мл с последующим определением в них активности 99mTc с помощью радиометра РИС-А1 и построением по этим результатам элюационных профилей колонок. Для расчета величины выхода технеция-99m в каждом i-м объеме элюента Vi, прошедшем через колонку, использовали соотношение:

,

где - общая активность 99mTc, выделенного из колонок при полном элюировании. В обоих случаях ее величина составляла ~17 ГБк.

Полученные в результате элюирования зависимости представлены на фиг. 4. Из них видно, что в случае «прямой» зарядки колонки (кривая 3), величина элюационного выхода достигается при прохождении через колонку 12,5 мл физраствора. При этом в первых трех миллилитрах элюента активность 99mTc практически отсутствует. В случае «обратной» зарядки 90% технеция-99m выделяется в объеме элюента 6,46 мл.

Сопоставление представленных результатов элюирования показывает, что удельная активность препарата, выделяемого из колонки, заряженной сверху вниз составляет 17/12,5=1,36 ГБк/мл, а из колонки с «обратной» зарядкой 17/6,46=2,63 ГБк/мл, что почти в 2 раза больше.

Анализ содержания следовых количеств молибдена в промывных водах, полученных после проведения зарядки колонок, показал, что в обоих случаях содержание молибдена в этих растворах не превысило 0,1 мкг/мл при норме содержания этой примеси в готовом препарате 0,2 мкг/мл. Это свидетельствует об устойчивой адсорбции молибдена на оксиде алюминия с предельным закислением и подтверждает возможность изготовления генераторов технеция-99m путем проведения зарядки активированным молибденом колонок с таким оксидом в направлении снизу вверх.

Предлагаемый способ позволяет повысить объемную активность препарата технеция-99m и уменьшить габариты хроматографической колонки и самого генератора в целом.

Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98, включающий обработку оксида алюминия кислотой до полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия, внесение навески подготовленного оксида алюминия в хроматографическую колонку и нанесение на него раствора молибдена, отличающийся тем, что подачу раствора молибдена в колонку производят в направлении снизу вверх в противоток последующему элюированию технеция-99m.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения радионуклидов для ядерной медицины. Способ получения радионуклида 177Lu включает изготовление мишени, содержащей лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu, облучение нейтронами мишени, с последующим выделением целевого радионуклида 177Lu, полученного в результате реакции 176Lu(n, γ)177Lu .

Изобретение относится к способу получения высокочистых соединений 177Lu, свободных от носителя, для медицинских целей и/или диагностических целей. Способ получения соединений 177Lu из соединений l76Yb, облучаемых тепловыми нейтронами, включает введение в первую колонку, заполненную катионообменным материалом, исходных веществ, растворенных в минеральной кислоте и содержащих l77Lu и 176Yb в примерном массовом соотношении от 1:102 до 1:1010, замену протонов катионообменного материала на ионы аммония с использованием раствора NH4Cl, промывку катионообменного материала водой, соединение выходного отверстия первой колонки и входного отверстия второй колонки, введение воды и хелатообразующего агента во входное отверстие первой колонки, чтобы элюировать соединения 177Lu из первой и второй колонок, определение уровня радиоактивного излучения на выходе второй колонки для подтверждения элюирования соединений 177Lu, сбор первого элюата 177Lu из выходного отверстия второй колонки в сосуд, протонирование хелатообразующего агента, загрузка конечной колонки путем непрерывной подачи полученного элюата l77Lu во входное отверстие конечной колонки, промывку от хелатообразующего агента разбавленной минеральной кислотой, удаление следов ионов других металлов из раствора l77Lu путем промывки катионообменного материала конечной колонки минеральной кислотой в разных концентрациях и элюирование ионов 177Lu из конечной колонки с помощью высококонцентрированной минеральной кислоты.

Заявленное изобретение относится к химической технологии производства радиоактивных изотопов медицинского назначения. В заявленном способе предусмотрен процесс выделения молибдена-99 из раствора облученной урановой мишени на стадии концентрирования и аффинажа с целью получения препарата молибден-99.

Изобретение относится к реакторной технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины. Способ получения радиоизотопа 99Mo включает облучение потоком нейтронов мишени с последующим выделением целевого радиоизотопа, образующегося в результате 98Mo(n,γ)99Mo реакции.

Изобретение относится к технике для ядерной медицины, в частности к изготовлению изотопных генераторов. Генератор рубидия-82 включает защитный от ионизирующего излучения корпус, внутри полости которого размещена емкость с разъемным защитным вкладышем из вольфрама или вольфрамового сплава, генераторной колонкой и подводящей и отводящей трубками, размещенными во внутренних пазах разъемного вкладыша, при этом крышка корпуса снабжена предохранительной полостью для сбора утерянной жидкости.

Заявленное изобретение относится к средствам сублимационной очистки соли молибдена-99, и может найти применение в технологии очистки 99Мо, например, для ядерной медицины, от всех активных и неактивных примесей с использованием процесса сублимации с помощью лазерного излучения.

Изобретение относится к источнику ионов. Устройство включает в себя камеру, расположенную вокруг продольной оси и содержащую газ, систему магнитного удержания, предназначенную для создания магнитного поля в области удержания в камере, возбудитель электронно-циклотронного резонанса, который создает переменное во времени электрическое поле, которое возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания, причем возбужденные электроны взаимодействуют с газом, образуя удерживаемую плазму.

Изобретение касается генератора стронций-82/рубидий-82. Генератор содержит колонку, заполненную катионообменником, заряженным стронцием-82, и имеющую вход и выход, и жидкую среду, при этом части колонки, вход и выход, вступающие в контакт с данной жидкой средой, не содержат железа, предпочтительно не содержат металла, жидкая среда представляет собой вымывающую среду для рубидия-82 и представляет собой физиологический буфер, имеющий pH 6-8,5, и жидкая среда представляет собой стерилизующую среду.
Изобретение относится к способу генерации радиоизотопов, которые используются в ядерной медицине для приготовления фармпрепаратов, вводимых в пациентов. Заявленный способ включает облучение мишени пучком тормозного излучения и извлечение из мишени образовавшихся радионуклидов методами радиохимии.

Изобретение относится к технологии получения радионуклидов для ядерной медицины, в частности для терапии онкологических заболеваний. В заявленном способе в раствор, содержащий радионуклид тория и его дочерние продукты распада, добавляют ионообменную смолу, после чего раствор декантируют, а ионообменную смолу высушивают и помещают в реактор, через который пропускают газ, удаляя при этом из реактора один из дочерних продуктов распада тория-228 - газообразный радионуклид радон-220, и направляют газ через аэрозольный фильтр в сорбционное устройство, где в результате радиоактивного распада накапливают радионуклид свинец-212, который после выхода активности свинца-212 на насыщение десорбируют со стенок сорбционного устройства кислым раствором и полученный раствор направляют на колонку с ионообменной смолой, с которой периодически смывают дочерний продукт распада радионуклид висмут-212.

Изобретение относится к области синтеза оксидных многофункциональных металлов сложного состава в нанодисперсном состоянии. Описан способ получения нанодисперсных оксидных материалов в виде сферических агрегатов, включающий приготовление раствора, в состав которого входят растворимые соли, содержащие катионы или анионы металлов, с последующим погружением в него органической матрицы для захвата ионов металла из раствора, в котором в качестве органической матрицы используют твердую ионообменную смолу, содержащую акрил-дивинилбензольную или стирол-дивинилбензольную матрицу, предварительно выдержанную в дистиллированной воде, которую помещают в раствор при постоянном перемешивании до полной сорбции ионов металлов, полученный образец предшественника оксида металла извлекают из раствора и сушат, после чего удаляют полимерную органическую матрицу путем ступенчатой термической обработки.

Изобретение относится к неорганической химии и касается получения моноиодида индия высокой чистоты. Способ получения моноиодида индия высокой чистоты не требует исходных материалов высокой чистоты.

Изобретение может быть использовано в медицине, фотонике, гетерогенном катализе. Наночастицы сульфида серебра имеют лигандную оболочку, состоящую из цитратных групп.

Изобретение может быть использовано в оптоэлектронике и медицине при получении источников излучения и флуоресцентных меток. Способ получения водного коллоидного раствора наночастиц сульфида серебра включает получение смеси водных растворов нитрата серебра, сульфида натрия и стабилизатора.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к методам синтеза композиционных материалов на основе соединений железа, содержащим его одновременно в различных степенях окисления: (0), (+2), (+3) и выше, и может быть использовано: в технологических решениях кондиционирования поверхностных и грунтовых вод бытового назначения; очистки и дезинфекции сточных вод; изготовления катодных материалов для химических источников электрического тока; ингибирования коррозии изделий из стали и сплавов, содержащих железо; в качестве окислительного реагента; катализатора в органическом синтезе; автономного источника теплоты, выделяющейся в результате образования материала.

Изобретение относится к технологии получения сложных оксидов, обладающих магнитоэлектрическими эффектами. Способ получения сложного оксида иттербия и железа YbFe2O4±δ, включающий приготовление смеси из предварительно просушенных оксидов железа (III) и оксида иттербия (III), и обжиг полученной смеси при температуре 1000°С в газовой смеси, состоящей из инертного газа и кислорода, при поддержании заданного значения давления кислорода в смеси в диапазоне lgPo2=-14-19 атм.

Изобретение относится к области фундаментальной физики и может быть использовано при исследовании теплофизических свойств сверхтекучих квантовых жидкостей. Платина-платинородиевые термопары 1 и 2 погружают в расплав чистого борного ангидрида 5.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ синтеза ноль-валентных наночастиц переходных металлов - железа, или кобальта, или палладия, или марганца, или платины - с ковалентно модифицированной органическими функциональными группами поверхностью включает восстановление водных растворов солей соответствующих металлов борогидридами щелочных металлов с последующим in situ взаимодействием с водными или водно-органическими растворами арендиазониевых солей.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения биогенного сероводорода.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Кобальтовую или кобальтохромовую тиошпинель получают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в атмосфере воздуха.
Наверх