СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕХНЕЦИЯ-99m ИЗ ОБЛУЧЕННОГО НЕЙТРОНАМИ МОЛИБДЕНА-98
METHOD OF MAKING CHROMATOGRAPHIC GENERATOR OF TECHNETIUM-99m FROM NEUTRON-IRRADIATED MOLYBDENUM-98

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способам получения технеция-99m для медицины.
99
99
99m
2
3
Короткоживущий радионуклид технеций-99m является дочерним продуктом β-распада изотопа Мо. Для его быстрого отделения от Мо и последующего медицинского применения чаще всего используются малогабаритные устройства - хроматографические генераторы технеция [патент RU №2171512 С2, 27.07.2001]. Они представляют собой небольшую хроматографическую колонку, заполненную сорбентом (оксид алюминия AlO), на который наносят молибден-99. Все это вместе с подводящими и отводящими иглами-коммуникациями помещается в защитный контейнер и транспортируется в медицинские учреждения, где элюирование технеция-99m из генератора осуществляют 0,9% раствором натрия хлорида (физраствор) в виде готового препарата для внутривенного введения - натрия пертехнетата, Tc.
99
99
98
99
14
2
99
Для «зарядки» генераторов требуется Мо с высокой удельной активностью. В мировой практике, в том числе и в России, его выделяют из продуктов деления урана-235. При таком способе производства образуется большое количество сопутствующих радиоактивных долгоживущих отходов, представляющих высокую экологическую опасность и требующих последующей переработки и утилизации. Альтернативный и, практически, безотходный способ получения Мо состоит в облучении нейтронами реактора молибденовых мишеней, реакция Mo(n,γ)Mo. При среднем потоке тепловых нейтронов 1·10 н/см·с из обогащенных мишеней может быть получена удельная активность Мо 6-8 Ки/г, что, в принципе, достаточно для производства хроматографических генераторов.
99
98
99
Подобная технология была реализована в СССР на реакторе ИЯФ АН Уз ССР в начале 90-х годов, а также в 2003 г. в России на реакторе ИРТ-Т НИИ ядерной физики при Томском политехническом университете, где для повышения удельной активности Мо по реакции Мо(n,γ)Мо 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].
99
4
-5
В облученных молибденовых мишенях на каждый образовавшийся нуклид Мо приходится примерно 10-10 атомов стабильного молибдена-98 - носителя. Поэтому для изготовления из такого сырья генератора с номинальной активностью технеция-99m 0,5 Ки (18,5 ГБк) и более, на колонку генератора необходимо адсорбировать порядка 200 мг молибдена, что требует использования колонок увеличенных размеров.
99
2
3
2
3
Известен способ изготовления генератора технеция-99m из (n,γ)Мо [Михеев Н.Б., Волкова Н.Л., Румер И.А. и др. Генератор технеция-99m. // Радиохимия, 1971, т.13, №4.-с.631-633], в котором решается задача нанесения на колонку с оксидом AlO большого количества молибдена за счет использования в качестве сорбируемой формы раствора предельного фосфорномолибдата. Способ позволяет сорбировать свыше 670 мг молибдена (по металлу) на колонку с массой оксида AlO более 10 г. Вместе с тем, как показали наши исследования и как отмечено в ряде работ [например, Steigman J. Chemistry of the Alumina Column // Int. J. Apl. Radiat. Isot, 1982, V.33, p.829-834], присутствие стабильного молибдена заметно влияет на величину выхода технеция-99m из генератора. Кроме того, использование колонок больших размеров приводит к расширению элюационного профиля генератора. Последнее означает, что для полного выделения технеция-99m из генераторной колонки требуется в несколько раз большее количество физраствора, чем из аналогичных генераторов на основе продукта деления урана-235. Соответственно, снижается и объемная активность препарата, что также является недостатком способа.
99
Известен способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 авторов настоящей заявки, выбранный в качестве прототипа [патент РФ N 2276102, приоритет 29.11.04, бюл. №13, 2006], в котором решается задача определения необходимой и достаточной массы молибдена, обеспечивающей требуемую активность технеция-99m, выделяемого из генератора. В соответствии с этим способом, на оксид алюминия наносят молибден с известной удельной активностью Мо и в таком количестве, что заданная активность технеция-99m достигается при полном элюировании генератора некоторым предельным объемом физраствора, дальнейшее увеличение которого не приводит к повышению активности выделяемого радионуклида. При этом получаемая величина объемной активности препарата определяется как отношение выделенной активности технеция-99m к общему объему физраствора, пропущенного через колонку генератора. Одним из возможных путей повышения объемной активности при заданных габаритах хроматографической колонки является сужение ее элюационного профиля. Однако такая возможность в способе-прототипе не учитывается, что и определяет его недостаток.
Таким образом, до настоящего времени остается нерешенной задача получения максимально высокой объемной активности препарата технеция-99m, выделяемого из генератора с большой адсорбированной массой молибдена.
Технический результат от предлагаемого изобретения состоит в получении генератора на основе облученного нейтронами молибдена-98 с узким элюационным профилем выделения технеция-99m.
Э
I
i
i
i
i
Поставленная техническая задача решается следующим образом. Так же как и в известном способе, на хроматографическую колонку с оксидом алюминия наносят предварительно определенную массу молибдена. В отличие от него определяют элюационный выход технеция-99m из генераторов с различной адсорбированной массой молибдена, затем из полученной калибровочной зависимости экстраполяцией находят массу молибдена, соответствующую максимальному выходу технеция-99m из генератора В=1, как m=ехр[(1-а)/в], где а и в - коэффициенты калибровочной зависимости B=а+в·lnm где B - элюационный выход технеция-99m из генератора при адсорбированной массе молибдена m.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - изменение выхода технеция-99m в зависимости от объема физраствора, пропущенного через колонки генераторов с различной адсорбируемой массой молибдена: 70 мг (кривая 1) и 150 мг (кривая 2);
Э
Mo
фиг.2 - зависимость изменения выхода технеция-99m В от логарифма массы молибдена m;
I
фиг.3 - элюационная кривая генератора с адсорбированной массой молибдена m=0,235 г.
3
2
3
В качестве примера на фиг.1 приведены элюационные кривые изменения выхода технеция-99m в зависимости от объема физраствора, пропущенного через колонки генераторов с различной адсорбируемой массой молибдена: 70 мг (кривая 1) и 150 мг (кривая 2). Колонки имеют одинаковый объем 7,3 см. В качестве адсорбента использовался кислотный оксид AlO для колоночной хроматографии (0,063-0,200 мм) фирмы «Мерк», предварительно обработанный соляной кислотой и отмытый водой до рН 3. Масса оксида в колонках составляла 8,1 г.
99
3
3
99m
Из представленных элюационных кривых следует, что с увеличением адсорбированной массы молибдена элюационный профиль генератора сужается. Так, если в первом случае для полного выделения технеция-99m требуется объем физраствора 20 мл, то во втором - 14 мл. Объясняется это следующим. Как известно, адсорбция молибдена осуществляется на активных центрах оксида алюминия. При их неполном заполнении молибденом оставшиеся вакантные центры оказывают «тормозящее» действие на скорость вымывания технеция-99m из генератора, что и приводит к расширению его элюационного профиля. В соответствии с этим возникает задача в определении необходимой массы молибдена, при которой достигается наиболее узкий профиль генератора и, как следствие, максимальный выход технеция-99m в оптимальном объеме физраствора. Этот объем в последующем может быть рекомендован в Инструкции по эксплуатации генератора. Например, для генераторов, изготовленных на основе Мо - продукта деления урана-235 со стандартной колонкой 2,8 см - рекомендуемый объем элюента составляет 5 мл. А для генератора, изготовленного их облученного нейтронами молибдена-98 с колонкой более 10 см, этот объем может быть равен 70 мл [Molinski V.J. A Review of Tc Generator Technology // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1982. - v.33. - p.811-819].
В таблице 1 приведены значения объемной активности препарата, рассчитанные из зависимостей фиг.1 для различных объемов физраствора, пропущенного через генераторные колонки. Исходная активность технеция-99m в генераторах составляла 20 ГБк.
I
Э
Из таблицы 1 следует, что, несмотря на различие элюационных профилей, в обоих случаях наиболее высокая объемная активность элюата достигается в объеме 7-10 мл. Отсюда в качестве оптимального может быть выбран объем 8,5 мл. Далее массу молибдена, обеспечивающую максимальный выход технеция-99m в этом объеме, находят из калибровочной кривой изменения выхода технеция-99m B от адсорбируемой массы молибдена для предельного случая B=1.
Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения.
14
2
99
Мo
Навеску обогащенного до 98,6% молибдена-98 массой 1,2 г облучают в канале реактора с потоком нейтронов 1,1·10 н/см·с в течение 100 ч. После «охлаждения» мишени в течение 10 ч ее растворяют в 5 мл 5 М раствора NaOH с добавление 0,5 мл перекиси водорода, а затем переводят в полимолибдат с рН 3 путем введения в полученный раствор 18,5 мл 1 М раствора соляной кислоты. Удельная активность Мо в растворе составляет 7,2 Ки/г (266,5 ГБк/г), концентрация молибдена C=1,2/24=0,050 г/мл.
3
i
i
i
На предварительно подготовленные 4 хроматографические колонки объемом 7,3 см с оксидом алюминия массой 8,1 г, обработанным соляной кислотой и отмытым водой до рН 3, наносят 2,0; 2,6; 3,0 и 3,4 мл раствора полимолибдата, что соответствует адсорбированным массам молибдена 0,10; 0,13; 0,15 и 0,17 г. После выдержки генераторов в течение 22 ч - времени равновесного накопления технеция-99m проводят их элюирование последовательно двумя порциями физраствора объемом 8,5 и 11,5 мл из расчета, что в суммарном объеме достигается полное выделение технеция-99m из колонок. Затем измеряют активность полученных элюатов с помощью дозкалибратора. Результаты измерений представлены в таблице 2. В последнем ее столбце приведены значения выхода технеция-99m B в 1 смыве, рассчитанные из отношения активности 1 смыва к суммарной активности 1 и 2 смывов. По данным таблицы 2 строят зависимость изменения выхода технеция-99m B от логарифма массы молибдена m, которая представлена на фиг.2. Зависимость описывается линейным соотношением:
где а и в - некоторые коэффициенты калибровочной зависимости, которые для рассматриваемого случая соответственно равны 1,482 и 0,333.
I
Mo
I
Экстраполируя кривую фиг.2 до значения B=1, находим, что этому предельному случаю соответствует lnm=-1,45. Отсюда масса молибдена, при которой достигается максимальный элюационный выход технеция-99m в заданном объеме физраствора 8,5 мл, составляет 0,235 г. В аналитическом виде этот результат может быть получен из уравнения (1) путем приравнивания его 1. В соответствии с этим: ln m=(1-а)/в. Отсюда:
I
m=ехр[(1-а)/в]=ехр[(1-1,482)/0,333]=0,235.
I
Подтверждением заявляемых положений является элюационная кривая генератора с адсорбированной массой молибдена m=0,235 г, представленная на фиг.3. Из нее следует, что в объеме 8,5 мл достигается выход 0,99 при общей ширине элюационного профиля генератора 9 мл.
Предлагаемый способ позволяет определять адсорбированную массу молибдена, обеспечивающую максимальный выход технеция-99m из генератора.
Таблица 1
m<sub>Мо</sub>, г/v, мл
Объемная активность, ГБк/мл
3
5
7
8,5
10
12
14
16
18
20
0,070
0,73
1,1
1,33
1,42
1,45
1,41
1,31
1,2
1,1
1,0
0,150
1,39
1,91
2,06
2,00
1,86
1,63
1,42
Таблица 2
№ генератора
m<sub>i</sub>, г
Активность <sup>99m</sup>Tc, ГБк
B<sub>i</sub>
1 смыв (8,5 мл)
2 смыв (11,5 мл)
1
0,10
13,3
5,2
0,72
2
0,13
19,2
4,8
0,80
3
0,15
23,5
4,2
0,85
4
0,17
27,8
2,6
0,89