[18F]flor üretiminde kullanılan [18O]H2O'in saflaştırılması ve analizi
Purification and analysis of [18O]H2O used for the production of [18F]fluoride
Yazar: DENİZ KIVRAKDAL
Danışman: PROF. DR. NURAY YILDIZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
[18F]Flor nükleer tıpta görüntüleme amacıyla kullanılan pozitron yayıcı bir radyoizotoptur. Bu izotop parçacık hızlandırıcılarda (siklotron) 18O'ce zenginleştirilmiş suyun [18O]H2O (zenginleşme oranı %95-97 olan) proton bombardımanı ile elde edilmektedir. Elde edilen [18F]Flor bir kimyasal sentez işleminden sonra hastada görüntülenmesi hedeflenen organa gidebilecek kimyasal forma getirilir. Gerek ışınlama gerek kimyasal sentez işlemleri 18O'ce zenginleştirilmiş suyun kirlenmesine neden olur. Aynı suyun tekrar kullanılması [18O]H2O içindeki bu safsızlıklar nedeniyle siklotronda hedefin zarar görmesine ve düşük [18F]Flor verimine neden olabilir. [18O]H2O pahalı olduğu için üretim merkezleri açısından yeni [18O]H2O satın alma yerine ışınlanmış suyu tekrar kullanmak daha avantajlıdır.Bu çalışmada ışınlanmış [18O]H2O'de bulunan, organik safsızlıkların analizleri Gaz Kromatografi(GC), iyonik safsızlıkların analizi İyon Kromatografi (IC) ve Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi, radyonüklidik safsızlıkların analizi ise Çok Kanallı Analizör ile yapılmıştır. Yapılan analizler sonucu iyonik safsızlıkların kabul edilebilir sınırlar içinde olduğu, radyonüklidik safsızlıkların ise bulunmadığı saptanmıştır. Işınlanmış [18O]H2O'de belirlenen organik safsızlıkların giderilmesi için ozonlama, ultrasonikasyon, UV ve damıtma yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemler ayrı ayrı ve birleştirilmiş olarak örneklere uygulanmıştır.Organik safsızlıkların giderilmesi için belirlenen yöntemler ilk olarak hazırlanan model çözeltilere uygulanmıştır. Model çözeltilerde 4 saat ozonlama işlemi ile asetonun tamamı, etanolun % 35'i ve asetonitrilin ise % 90'ının giderildiği görülmüştür. Ancak ozonlama ile organik maddeler okside olurken CO2 ve H2O oluşmaktadır. H2O oluşumu, [18O]H2O içindeki O-18 derişimini düşürdüğü için bir dezavantajdır. Bu yüzden ozonlamanın O-18 derişimine etkisini görmek için bu işlem, kullanılmış [18O]H2O örneğine uygulanmıştır. Ozonlama süresince belli zaman aralıklarında örnekler alınmıştır. Alınan örnekler içindeki O-18 derişimi gravimetrik analiz yöntemiyle belirlenmiş ve en uygun ozonlama süresinin 10 dk olduğuna karar verilmiştir. Ultrasonikasyon işlemi ilk olarak bir saat boyunca model çözeltilere uygulanmış ve asetonun % 60'ı, etanolun % 10'u ve asetonitrilin % 40'ının giderildiği görülmüştür. İşlem, kullanılmış [18O]H2O örneğine de uygulanmış ve gravimetrik analiz yöntemi kullanılarak O-18 derişimi belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucu bir saat ultrasonikasyon işleminin O-18 derişimini büyük ölçüde değiştirmediği görülmüştür. Damıtma yöntemi kullanılmış [18O]H2O örneğine uygulanmış ancak madde kaybının fazla olması nedeniyle yöntem, ozonlama ve ultrasonikasyon işlemlerinden sonra giderilmeyen organik maddeleri uzaklaştırmak için kullanılmıştır. Ozonlama+damıtma ve ultrasonikasyon+damıtma işlemleri sonucu organik safsızlıkların tamamen giderildiği görülmüştür. Ozon+ultrasonikasyon yöntemi ile ise O-18 derişiminde çok az bir düşüş ile aseton ve asetonitrilin tamamı, etanolun ise % 30'u giderilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre ozon+ultrasonikasyon yönteminin ışınlanmış [18O]H2O'i saflaştırmak için en uygun olduğuna karar verilmiştir. Bu yöntemle saflaştırılan [18O]H2O ile [18F]flor ve [18F]FDG üretimi yapılmıştır. Yapılan üretimler sonucu saflaştırılmış [18O]H2O ile % 69 verim elde edilirken, yeni [18O]H2O ile % 72 verim elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ışınlanmış [18O]H2O içindeki safsızlıklar giderilerek tekrar kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
[18F]fluoride is a positron emmitting radioisotope which is used in nuclear medicine for scanning. It is produced in particle accelerators (cyclotron) by proton bombardment of 18O enriched water (%95-97). [18F]fluoride obtained from the cyclotron is put in a chemical form which is taken up by the targeted organ in the body for imaging. Irradiation and chemical synthesis cause 18O enriched water to be polluted. These impurities can damage the cyclotron target and decrease the [18F]flor yield when it is used again for bombardment. Because of its high cost,using purified irradiated water is more advantageous than buying fresh [18O]H2O.In this study, analysis of organic impurities was performed by gas chromotography (GC), analysis of ionic impurities was performed by ion chromotography and atomic absorption spectroscopy (AAS) and analysis of radionuclidic impurities was performed by multi channel analyser (MCA). Results of the analysis show that amount of ionic impurities was in specification limits and radionuclidic impurities didn?t exist. For removing defined organic impurities in irradiated [18O]H2O, ozonation, ultrasonication, UV and distillation methods were used. These methods were applied separately and combined.The methods that were used for removing organic impurities, were applied to prepared model solutions. With four hours ozonation that applied to model solutions, complete acetone, 35 % of ethanol, 90 % of acetonitrile was removed. But when organic compounds were oxidized, CO2 and H2O were formed. Forming H2O is a disadvantage because it decreases O-18 concentration in [18O]H2O. To see the effects of ozonation to O-18 concentration, this method was applied to irradiated [18O]H2O. During the ozonation, in defined periods samples were taken. O-18 concentration in taken samples was determined by gravimetric analysis and it was decided that optimum ozonation period was 10 minutes. Ultrasonication method was applied to model solutions and 60 % of acetone, 10 % of ethanol and 40 % of acetonitrile were removed. Method was applied to irradiated [18O]H2O sample and determined O-18 concentration by gravimetric analysis. Results of the analysis showed that ultrasonication method didn?t change the O-18 concentration so much. Distillation method was applied to irradiated [18O]H2O samples. Due to material loss, distillation was applied after ozonation and ultrasonication for the impurities which can?t be removed by only ozonation and only ultrasonication. It was observed that all of the organic impurities were removed by ozone+distillation and ultrasonication+distillation methods but it requires that a serial distillation because of material loss. By ozone+ultrasonication method with a little decrease of O-18 concentration, acetone and acetonitrile removed completely and 30 % of ethanol removed.It is decided that ozone+ultrasonication is the most appropriate method to purify irradiated [18O]H2O. [18F]fluoride and [18F]FDG were produced by the [18O]H2O that is purified by this method. 69 % [18F]FDG yield was observed by purified [18O]H2O and 72 % [18F]FDG yield was observed by fresh [18O]H2O. These results show that irradiated [18O]H2O can be used after removing impurities.