44Sc'ün üretimi için yeni bir 44Ti/44Sc jeneratör sisteminin tasarlanması
Preparation a new 44Ti/44Sc generator system for production of 44Sc
Yazar: BUĞRA GÖKHUN BULDUK
Danışman: PROF. DR. PERİHAN ÜNAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı / Nükleer Uygulamalar Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Son günlerde yeni PET radyonüklidlerine olan ilgi gittikçe artmaktadır. Özellikle metalik özellik gösteren bu radyonüklidlerin üretim şekilleri, kullanım alanları ve çalışmaları her geçen gün daha da artmaktadır. Uygun yarıömürlü, teşhis ve tedavi kullanım kolaylığı sağlayabilen bu tarz problar ile yapılan deneyler uluslararası çalışmalarda sıklıkla mevcuttur. Bunların içinde jeneratör ürünü olanların çalışmalara uygun oluşu bu alana daha farklı bir ilginin ortaya çıkmasını sağlamıştır. 
Her jeneratörün belirli bir ömrü vardır ve bu ömür ne kadar uzun olursa jeneratör o kadar kullanışlı hale gelir. Bu tezde kullanılan 44Ti ana izotopunun yarıömrü yaklaşık 60 yıl olup tek bir jeneratörle uzun yıllar çalışılmaya elverişli olacaktır. Bu jeneratörden elue edilecek olan 44Sc ile yarı ömrü yaklaşık 4 saat olması ve pozitron salınımı yapmasından dolayı ideal bir PET radyonüklidi olma yolunda önemli bir adım atılmıştır.
İlk önce ana radyoizotop olan 44Ti'ün üretimi için koşullar teorik olarak (modelleme) ve inaktif izotopları kullanılarak belirlenmeye çalışılmıştır. Bunun için kullanılacak hedef malzeme 45Sc'in oksitli nanokompozitlerinden oluşturulmuştur. Üretim için en uygun reaksiyon (p,2n) reaksiyonu olup, diğer muhtemel radyonüklid safsızlıklar belirli bir soğuma süresinden sonra ihmal edilebilir seviyeye indirgenebilmekteedir. Üretim simülasyonu bir proton hızlandırıcıda (siklotron) gerçekleştirilip bu proton demetinin enerjisi, akısı, açısı ve ışınlama süresi belirli modelleme kodları kullanılarak hesaplanmıştır. Bunların en başında Empire3.2/Malta kodu gelmektedir. Bu kod istenilen reaksiyon için belirli enerjilerde belirli reaksiyon tesir kesitlerini vermektedir. Bu tesir kesitlerinden yola çıkılarak MATLAB kodu ile ışınlama sonucu oluşacak aktivite oranları da hesaplanmıştır. Hangi izotopların oluşabileceği de Empire3.2/Malta koduyla belirlenebilmektedir. Bunların hepsinin olabilmesi için reaksiyon bağ enerjileri, eşik enerjiler ve minimum Coulomb bariyeri enerjileri de göz önünden bulundurulmalıdır. Ayrıca bombardıman sırasında oluşacak enerji düşüşünün de SRIM-TRIM ile modellenmesi ve bu düşüşün ne kadar olabileceği hesaplanmıştır.
Bombardıman sonrası belirli bir soğuma süresi beklendikten sonra oluşacak ana izotop olan 44Ti'ün hedef sisteminden ayrılması işlemi gerçekleştirilmesi simüle edilmiştir. Ayırma ve saflaştırma çalışmalarının optimizasyonu inaktif Ti ve Sc kullanılarak yapılmıştır. Bunun için bir reçine sistemi tasarlanmıştır. Bu reçine sistemi literatür bilgilerine dayanarak göre hydroxamate veya dowex reçinesidir. Kimyasal ayırma optimizasyonu yapıldıktan sonra safsızlıklardan arındırılıp HPLC sisteminde incelenmesi mümkün hale gelmiştir. 
Kullanıma hazır duruma gelen 44Ti daha sonra jeneratöre yüklenmek üzere anyon değişim kromatografisi yöntemi ile elusyon işlemleri başlatılmıştır. Jeneratör, 99Mo/99mTc jeneratörü ile benzer özellik gösterdiğinden kullanımının kolay olacağı bilinmektedir. Elde edilen 44Sc kimyasal saflık analizi için yine HPLC sistemi ile incelenmiştir.

Abstract:
Recently, interest in new PET radionuclides has been increasing. The production forms, usage areas and studies of these isotopes, which have metallic characteristics in particular, are developing more and more every day. Experiments with such probes, which can provide convenient half-life, diagnostic and therapeutic ease of use, are often available in international studies. The fact that the generator products are suitable for their operation in these areas has provided a different interest in this area.
Each generator has a specific lifetime. The longer they are, the simpler the use. The chosen 44Ti main isotope for this study has a half-life of about 60 years and will work well for many years with this single generator. The 44Sc, which has derived from this generator, has taken an important step towards becoming an ideal PET radionuclide because it has a half-life of about 4 hours and does positron emission.
First, the production of 44Ti, the main radioisotope, has considered. The target material to be used for this would be the oxidized nanocomposites of 45Sc. The desired reaction for production is (p,2n) reaction, and other possible isotopes can be reduced to negligible level after a certain cooling time. The production has carried out in a proton accelerator (cyclotron) and the energy, flux, angle and duration of the proton beam has calculated using specific modeling codes. At the top of them is the Empire3.2/Malta code. This code gives specific reaction cross-sections for the desired reaction at certain energies. In these cross-sections, the activity rates that occurred as a result of irradiation with MATLAB code has also calculated. Which isotopes can be formed can also be determined by means of Empire3.2/Malta. The reaction binding energies, threshold energies and minimum Coulomb barrier energies must also be considered to be all of these. In addition, the modeling of the energy drop (stopping power) during bombardment with SRIM-TRIM and how much of this decrease can be calculated.
After the bombardment, the main isotope 44Ti has separated from the target system after a certain cooling-down period has elapsed. Separation and purification optimizations has done using inactive Ti and Sc. A resin system has designed for this which is planned as hydroxamate or dowex resin according to literature information. Once the chemical separation has done, it was possible to purify it from the impurities and examine it in the HPLC system.
The elution process has started by the anion exchange chromatography method to load the generator to the ready state. The generator has thought to be easy to use since it shows similar characteristics with the 99Mo/99mTc generator. The resulting 44Sc has further analyzed by HPLC system for chemical purity analysis.