Способы получения радионуклидов для ядерной медицины

0,1 М НСl и пропускается через колонку с катионо-обменным сорбентом для

удаления органических примесей и фосфатов. Элюат и промывные растворы (НСl)

объеденяются вместе, испаряютися до суха и растворяются для получения

конечного продукта в соответствии с требованиями потребителя. Выше

описанный метод регулярно исплользуется с1987 г. в Окриджской Национальной

Лаборатории. Обычно получают от 5 до15 Ки 90Y в 10 мл. 0,1 М НСl. Примесь

90Sr в конечном продукте не превышает 0,015 %, а общее количество примесей

тяжелых металлов меньше чем 20 ppm.

Экстракция фосфороорганическими экстрагентами, особенно Д2ЭГФК

считается наиболие эффективным методом выделения 90Y. Коэффициент

разделения может быть 106

В 70-80 г. г. Малинин использовал экстракционно-хроматографический

метод для разделения 90Y - 90Sr . Тефлон, пропитанный Д2ЭГФК, используется

как сорбент. Вследствие различных коэффициентов распределения радиоактивный

Y полностью отделяется от Sr с помощью маленьких обьемов экстрагентов и

концентрируется в верхнем слое колонки. Коэффициент распределения (Д)

составляет около 104 в 0,1 М НCl для более полного удаления следов Sr .

Реэкстракция 90Y из колонки осуществляется 6 М НСl. Скорости подачи

растворов составляют 1-5 мл/мин. Этот метод разделения не менее 10 3.

Коэффициент разделения может достигать (103)3=109 . Когда разделение

повторяется еще раз. Из нашего опыта многолетнего использования этого

метода мы можем заключить, что коэффициент разделения может быть не менее

чем 2,5*1011 , когда очистка повторяется 3 раза, так что содержание 90Sr в

конечном продукте не превышает 4*1010 % . Количество примеси 90Sr в этих

экспериментах определялось (после каждой колонки) как прямыми измерениями

90Sr после выдержки образцов до полного распада 90Y Y-90 в течении 2-3

месяцев, так и путем добавления 85Sr как (- индикатора на каждой стадии

очистки. Метод получения 90Y, описанный выше, был очень простым в работе.

Но выход продукта на каждой стадии очистки был равен 60-80%. Поэтому

конечный выход как правило составлял 35-40%. Кроме того, общее время

выделения составляло 18-20 часов, что приводило к значительным потерям 90Y

вследствии распвда.

Мы решили использовать полупротивоточный центрифужный экстрактор для

улучшения разделения. Вышеупомянутая методика обеспечивает наиболее

эффективное обеспечение всех рутинных экстракционных операций, таких как

выделение, концентрирование и разделение с наименьшим количеством

экстрвкционных стадий.

Характеристические особенности полупротивоточного метода экстракции.

Этот метод заклучается в непрерывной подаче экстрагента в исходный

водный раствор, содержащий компоненты, которые должны быть экстрагированы.

Проходя через смешанную камеру и сепаратор ( см. рис.1) экстрагент

экстрагирует последовательно компоненты смеси в соответствии с уменьшением

их коэффициентов распределения (Д2,Д1 ). Органическая фаза может

промываться таким же образом, но в током случае менее экстрагируемый

компонент вымывается первым (1/ Д1,1/ Д2 ). Оба процесса могут быть описаны

следующими уравнениями:

WД2

(ag = C/C0 = exp(-——————) (1)

V0 (1+rag*Д2)

Промывка

V*1/Д1

(0 = с/c0 = exp ( - ———————— )

(2)

W0(1+r0*1/Д1)

Где: (ag,, (0 – относительные концентрации экстрагируемых или промываемых

компонентов в водной (в случае экстракции) и в органической ( в случае

промывки) фазах;

С,C0 - исходная и конечная концентрации экстрагируемых компонентов;

с,c0 - исходная и конечная концентрации промываемого компонента;

Д1,Д2 – коэффициенты распределения;

W – скорость подачи экстрагента;

W0 – исходный объем экстрагента;

V0 - исходный объем водной фазы;

V – скорость подачи промывного раствора;

rag r0 , - фазовоеотношение в эмульсии при экстракции и промывке

соответственно:

rag = W / V0 ; r0 = V / W0

Рис.1 Первый центрифужный экстрактор генератора Y-90 (экстракция промывка)

[pic]

1. Вращающийся корпус.

2. Центральная фиксированная трубка для подачи и удаления исходного

раствора 90Sr

3. Трубка для подачи и удаления промывного реагента

4. Трубка для удаления экстракта.

5. Экстракционная камера

6. Промывная камера

7. Камера удаления экстракта

8. Камера смешения

9. Мешалка

10. Сепаратор экстракционной камеры

11. Камера смешения

12. Мешалка

13. Сепоратор промывной камеры

Рис. 2 Второй центрифужный экстрактор генератора 90Y (промывка и

реэкстракция)

[pic]

1. Вращающийся корпус

2. Фиксированная оболочка

3. Центральная фиксированная трубка для подачи экстракта и промывного

раствора и удаления отработанного экстракта

4. Трубка гидрозатвора

5. Экстракционная камера

6. Мешалки

7.и 8. Сепаратор с гидрозатвором

9. Проход для удаления промывного раствора и реэкстракта

10. Коллектор для удаления промывного раствора и реэкстракта

11. Патрубок для удаления промывного раствора и реэкстракта

Основным преимуществом полупротивоточного экстрактора является то, что

наименее экстрагируемый или промываемый компонент может быть отделен с

любой частотой в одну стадию.

Операции:

1. Экстракция основного продукта.

2. Промывка экстракта.

3. Сбор экстракта.

4. Полупротивоточная промывка от примесей.

5. Удаление промывного раствора и конечного продукта.

Радионуклиды и реагенты

Использовались 0,5 М раствор азотной кислоты, 0,1 М и 6,0 М растворы

соляной кислоты. Они были приготовлены из комерческих химически чистых

(chemical grade) реактивов и дважды дионизированной воды. Раствор 90Sr без

носителя был поставлен В/О “Изотоп”. Раствор 90Sr был предварительно очищен

экстракцией Д2ЭГФК : он был пропущен через колонку с тефлоном с нанесенной

Д2ЭГФК или центрифужный экстрактор после первого контакта с Д2ЭГФК, как

будет описано ниже. Растворы 85Sr и 88Y, поставленные В/О

“Изотоп” были использованы для более точного определения коэффициентов

распределения иттрия и стронция в системах HNO3 - Д2ЭГФК и Д2ЭГФК – HCl, а

также для определения коэффициента очистки 90Y от 90Sr.

-7-

Выделение и очистка 90Y

Таблица 3.

Распределение 90Y (88Y) в опытах на центрифужном экстракторе.

|Характеристика растворов после |Относительная активность,% |

|каждой стадии разделения | |

|Исходный раствор 90Y в 0,5 М |100 |

|НNО3, 130 мКи | |

|Исходный раствор 90Y после |0,01 |

|экстракции | |

|Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в |(100 |

|додекане | |

|Экстракт после реэкстракции 90Y |0,75 |

|Промывка 0,1 м НСl |6*10-4 |

|Реэкстракция 6,0 М НСl |98 |

Таблица4.

Распределение 90Sr (85Sr)в опытах на центрифужном экстракторе.

|Характеристика растворов после |Относительная активность,% |

|каждой стадии разделения | |

|Исходный раствор 90Sr в 0,5 М |100 |

|НNО3, 120 мКи | |

|Исходный раствор 90Y после |99,99 |

|экстракции | |

|Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в |0,01 |

|додекане | |

|Экстракт после промывки 0,5 М |(1*10-4 |

|НNО3 | |

|Промывка 0,1 м НСl |(1*10-7 |

|Реэкстракция 6,0 М НСl |(1*10-9 |

Таблица 5.

Определение 90Y от 90Sr методом полупротивоточного центрифугирования.

|Исходная|Выход 90Y|Выход 90Y |Примесь |Потери 90Y|Конечная |

|активнос|из |из |90Sr |после |активност|

|ть |1экстракто|2экстрактора|*109,% |испарения,|ь 90Y, |

|90Sr, |ра, % |, % | |% |мКи. |

|мКи. | | | | | |

|88,1 |99,3 |97,8 |4,4 |9,8 |83,1 |

|166,2 |98,9 |97,7 |1,2 |13,1 |139,6 |

|127,0 |96,8 |98,3 |0,8 |8,8 |110,2 |

|132,4 |94,3 |97,2 |(0,2 |7,5 |112,2 |

|265,9 |93,6 |98,5 |7,0 |11,4 |218,0 |

|121,6 |97,0 |97,3 |(0,2 |10,5 |192,7 |

Это средние результаты из 8-12 опытов после загрузки нового раствора

90Sr. Коэффициенты очистки 90Y от 90Sr расчитанные после добавления 85Sr на

каждой стадии.

-8-

Генератор Y-90 Высокой радионуклиднои частоты на основе колонки с

катионитом .

Часто для разделения Y-90 и Sr-90 используют генераторные системы.

Один из типов генератора представляет собой колонку с катионитом, на

котором сорбирован Sr-90. Y-90 вымывают 100 мл. 0.5 % раствора лимонной

кислоты с рН=5.5. Выход Y-90 около 98%. Примесь Sr-90 возрастает вследствие

радиационного разрушения смолы. В другом варианте генератора колонку

заполняют катионитом дауэкс 50*4 и насыщают пиридин-итратным буферным

раствором с рН=4. Sr-90 сорбируют на колонке и смывают накопившийся Y-90

мл. такого же буферного раствора. Выход Y-90 95%, примесь Sr-90 меньше 10-4

%. Для более глубокой очистки элюат пропускают через вторую колонку такого

же типа. При этом примесь Sr-90 снижается до 10-5 %.

В работе [11] Sr-90 сорбировали на смоле дауэкс-50W и вымывали Y-90

раствором трилона Б с рН=6-9 и концентрацией 0.5 мг./мл. Выход Y-90

составлял (60-70)%, примесь Sr-90 в элюате (10-4 % . В этой работе в

качестве сорбента использовали хроматографическую окись алюминия. В колонке

было два слоя сорбента активный и защитный. Активный слой приготавливали

взбалтыванием окиси алюминия с водно-спиртовым или водно- .етоновым

раствором с рН=5-7, в котором находился Sr-90 без носителя. Сорб.ия

стронция происходила количественно. В качестве элюента для Y-90 применяли

трибутилфосфат, насыщенный 13 моль/л раствором азотной кислоты. Выход - Y

90 составлял 90%, радионуклидная чистота 99.9%.

В основу технологии разделения Sr-90 и Y-90 мы положили экстрак.ионно-

хроматографический метод, обеспечивающий многократное экстрагирование с

помощью растворителя, распределенного тонким слоем на поверхности зерен

инертного наполнителя колонки. В качестве такого наполнителя использовали

зерна фторопласта-4, а в качестве экстрагента - Д2ЭГФК. Разделение Y и Sr

основано на большом различии коэффициентов распределения этих элементов

между экстрагентом и слабым солянокислым водным раствором. При кислотности

раствора (0.1 моль/л. коэффициент распределения между органической и водной

фазами для Y достигает 10 4,а для Sr он составляет лишь около 10-2 .В

результате Y концентрируется в тонком верхнем слое колонки, а Sr

практически не экстрагируется, оставаясь в растворе. После промывания

колонки 0.1 моль/л. раствором соляной кислоты для удаления следов Sr

элюируют Y 90 6 моль/л. раствором соляной кислотой.

Одна колонка обеспечивает очистку Y в (103 раз. При повторении

очистки на второй и третей колонках коэффициент очистки составит не менее

109 . Эффективность очистки Y-90 от Sr-90 мы проверяли вначале на отдельных

колонках . исходный раствор Sr-90 + Y-90 в 0.1 моль/л. НСl пропускали со

скоростью 60-70 капель/мин. Y-90 элюировали 60 мл. 6 моль/л. раствора НСl.

Количество примеси Sr-90 определяли после распада Y -90 на 4((-счетчике.

Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6

Результаты экспериментов по разделению Y-90 Sr -90 на отдельных колонках

(фторопласт-4 + Д2ЭГФК)

|Характеристика |Характеристика раствора|Выход Y-90 ,% |Коэффициен|

|исходного раствора|Y-90 после разделения | |т очистки |

|Sr-90 +Y-90 |на колонке (на момент | |Y-90 от |

| |отделения от Sr-90) | |Sr-90 |

|Объем,|Объемная |Объем, |Объемная | | |

|мл |активность |мл |активность | | |

| |мКи/мл | |мКи/мл | | |

|1 |5,0 |10 |0,51 |100,0 |1,6*104 |

|5 |2,7 |10 |1,1 |81,4 |5,0*103 |

|5 |2,7 |6 |1,7 |75,5 |8,0*103 |

|6 |2,0 |4 |2,0 |66,0 |1,8*103 |

|5 |2,7 |7 |1,4 |81,5 |4,3*103 |

|6 |2,0 |3 |3,21 |80,0 |4,1*103 |

Выбор того или иного генератора можно делать исходя из того какие цели

преследует потребитель.

Пять лет эксплуатации оборудования описано выше позволяет сделать

вывод о надежности работы центрифужных экстракторов. В течении всего этого

времени мы не имели каких либо отрицательных результатов при получении

радиофармпрепаратов и их клиническом использовании. Принимая во внимание

литературные данные о радиоционной стабильности Д2ЭГФК можно надеется, что

имеется возможность использования этого метода для выделения гораздо

больших количеств Y-90 .

Довольно короткое время переработки наряду с удовлетворительным

качеством получаемого продукта можно считать главным преимуществом этого

метода. Кроме того, этот процесс может быть полностью автоматизирован.

Описание технологического процесса получения Y-90 в ГЛ.

Исходным для выделения иттрия-90 является раствор стронция-90 в 0,1 М

азотной кислоте, объем 135 мл., активность стронция-90 от5 до10 Ки выдержка

между переработками от 10 до 12 дней. В ГК-117 хранисся 5 порций.

Предварительно сорбционным методом спектрометрическим анализа в

растворе стронция-90 посторонние радионуклиды не обнаружены.

Иттрий-90 извлекают из исходного водного раствора стронция-90

экстракцией 0,25 М раствором Д"ЭГФК в додекане на центрифужном экстракторе.

В этом же экстракторе на его второй ступени производят отмывку

органического экстракта иттрия-90 от следовых количеств стронция-90, после

чегоэкстракт иттрия-90 поступает во второй экстрактор. В этом экстракторе

производят глубокую отмывку иттрия-90 от стронция-90 из азотной кислоты 0,

1 М раствором соляной кислоты изотермической чистоты.

Далее, на этом экстракторе иттрий-90 реэкстрагируют 6 М соляной

кислотой также изотермической.

Объемы:

. Исходный-135 мл

. Промывной 0,1 М азотная кислота от 35 - 40 мл

. Экстрагент 50 мл

. Промывной растворт 0,1 М солянай кислота -100 мл

Реэкстрагент 6 М соляная кислота 50 мл

Реэкстракт иттрия-90 поступает на операцию отгонки соляной кислоты

методом упарки, после чего раствор разбавляют от 0,05 до 0,1 М соляной

кислоты.

Для доочистки иттрия-90 от химических примесей проводят сорбционную

очистку иттрия-90 с использованием катионита КРС-6 спец.

очистки, а также 0,1 М и 6,0 М соляной кислоты изотермированной в кварце.

Десорбат иттрия-90 передают в БТ (бокс тяжелый) где производят отбор

проб для проведения радиохимического анализа, упарку под разряжением для

отгонки соляной кислоты, доведение кислотности до 0,05-0,1 М по соляной

кислоте и расфасовку.

Технологическая инструкция

Иттрий-90 является (-излучателем Еmax = 2,27 МэВ, T1/2 = 64 ч.,

группа "В" радиационной опасности по НРБ-96.

Иттрий-90 является дочерним продуктом (-распада стронция-90 (T1/2 =

28,88 лет.) и выделяется из растворов стронция выдерженных от 10 до 12 сут.

Производительность

Разовая операция по переработке до 10 Ки стронция-90.

В год 52 переработки с поставкой заказчику от 2 до 10 Ки иттрия-90 ( 100-

500 Ки/год)

Сырье

Стронций-90 выдержанный в течении 10-12 сут. Стронций-90

предварительно очищен сорбционным методом от посторонних радионуклидов.

Активность стронция-90 от5 до 10 Ки в объеме 135 мл в 0,1 М р-ре азотной

кислоты.

Участок

ГК-117 вГЛ и ее операторская два бокса БТ и БЛ типа 1БП1-ОС

БТ - оснащен шпаговыми манипуляторами.

БЛ - оснащен резиновыми перчатками.

В ГК

- хранение

- Экстракционное выделение Y-90 на центрифужном полупротивоточном

экстракторе.

- Отмывка Y-90 4 М соляной кислотой, на ЦППЭ2

- Сорбционная доочистка Y-90 на катионите КУ-2

- Упарка раствора Y-90 и передача в БТ.

В БТ

- Отбор проб и передача в БЛ

- Упаковка готового продукта к отправкеY-90 в первичную гермоемкость

В БЛ

- РХ анализ Y-90

- Упаковка

-11-

Список литературы

1. Н.В. Куренков, Ю.Н. Шубин; Радионуклиды в ядерной медицине, (получение и

использование),Обнинск;ФЭИ-1993г.

2. А.Б. Малинин, Л.Н. Курчатова. И.Н.Тронова и др. Генератор Y-90 высокой

радионуклидной частоты,Радиохимия,N 4,1984г.

3. Mark L. Dietz and E. Philip Horwitz, Improved Chemistri for the

Production of Y-90 for Medical Application, Appl. Radiat. Isotops.

Vol.43,No.9. pp. 1093-1101.,1992.

4. Н.В.Куренков, Ю.Н. Шубин, Радионуклиды в ядерной медицине, реферат

5. G.E.Kodina,G.V.Korpusov,A.T.Filynin, Extractive Y-90-Generator,

abstract.

6. В.А. Халкин, В.В. Цупко-Ситников,Н.Г.Зайцева, Радионуклиды для

радиотерапии. Актиний-225;

свойства,получение,применение.,Радиохимия,1997,т.39,N6.

7. J.S.Wike,C.E.Guyer,D.W.Ramey,B.P.Philips,Chemistri for Commercial Scale

Production of Y-90 for Medical Research, Appl. Radiat. Isotops.

Vol.41,No.9. pp. 861-865,1990.

8. Тарасов Н. Ф. Состояние и проблемы отечественной радиофармацевтики.

Медрадиология, 1989, №6, стр. 3-8

9. Звонова И.А. и др. Лучевые нагрузки от радиофармацевтики.] Москва.

ЦНИИатоминформ, 1984.

10. Ruth T. J., Pate B.D., Robertson r., Porter J.K.Radionuclide Production

for Biosciencec. Review. Nucl.

11. Михеев Н.Б. Радиохимия 1969 т.11 N1 с. 126-127.

12. Med. Biol.,1989, v.16, №4, pp. 323-336.

-----------------------

Раствор Sr-90 в0,1 М азотной кислоте

Слив в спецканализацию

Реэкстракция Y-90, 6 М соляной кислотой

Промывочный раствор

Органический экстрагент

Промывка экстрагента 0,1 М соляной кислотой

Хранение

Промывочный раствор Sr-90

Органический экстракт Y-90

Промывка 0,1 М азотной кислотой

Хранение, накопление Y-90

Водно-хвостовой раствор Sr-90

Экстракт Y-90

Экстракция Y-90 0,25 М Д2ЭГФК в додекане из 0,1 М азотной кислоты

Слив в спецканализацию

Расфасовка, упаковка.

РХЧ раствора

Подготовка к сорбции Y-90 для след.партии.

Упарка раствора Y-90 разбавленл. 0,05 М соляной кислотой

Катионит КРС-6

Десорбат

Y-90

Слив в спецканализацию

Рафинат и пром. растворы

Промывка сорбата 0,1 М раствором соляной кислоты

Десорбция Y-90, 6 М соляной кислотой

Сорбция Y-90 на катионите

Корректировка раствора для сорбции на КРС-6

Страницы: 1, 2