Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА РЕАКЦИИ Tc

Изобретение относится к способу и устройству для получения продукта реакции ^99mTc. ^99mTc используется, в частности, при получении медицинских изображений, например при получении изображений SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография).

Обычный коммерчески доступный генератор ^99mTc является прибором для экстракции метастабильного изотопа ^99mTc из источника, который содержит распадающийся ⁹⁹Мо, например, с помощью экстракции растворителем или хроматографии.

В свою очередь, ⁹⁹Мо получают в большинстве случаев в способе, в котором в качестве мишени применяется высокообогащенный ²³⁵U. За счет облучения мишени нейтронами возникает ⁹⁹Мо в качестве продукта распада. Однако на основании международного соглашения в будущем будет все труднее работать с реакторами с высокообогащенным ураном, что может привести к трудностям при поставке радионуклидов для получения изображений SPECT.

В US 5802438 раскрыт способ получения ^99mTc посредством облучения мишени из металлического Мо в окружении реактора.

В HU 53668 (А2) и HU 37359 (А2) описаны способы, в которых ^99mTc получают с помощью процессов сублимации.

Задачей изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых можно получать содержащий ^99mTc продукт реакции.

Задача изобретения решена с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные модификации изобретения состоят в признаках зависимых пунктов формулы изобретения.

Способ согласно изобретению получения содержащего ^99mTc продукта реакции содержит следующие стадии:

- обеспечение подлежащей облучению мишени из металла ¹⁰⁰Мо,

- облучение мишени из металла ¹⁰⁰Мо пучком протонов, который имеет энергию, которая пригодна для индуцирования ядерной реакции ¹⁰⁰Мо(р,2n)^99mTc, при этом за счет облучения индуцируют ядерную реакцию ¹⁰⁰Мо(р,2n)^99mTc,

- нагревание мишени из металла ¹⁰⁰Мо до температуры свыше 300єС, в частности свыше 400єС,

- извлечение возникающего ^99mTc в мишени из металла ¹⁰⁰Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над нагретой мишенью из металла ¹⁰⁰Мо с образованием оксида технеция ^99mTc.

Оксид технеция ^99mTc можно отводить с помощью газового потока газа кислорода и тем самым удалять от мишени из металла ¹⁰⁰Мо.

Изобретение основывается на понимании того, что в мишени из металла ¹⁰⁰Мо можно непосредственно получать ^99mTc, когда мишень из металла ¹⁰⁰Мо облучают пучком протонов с подходящей энергией, например в диапазоне 20-25 МэВ. Таким образом, ^99mTc получают непосредственно на основе ядерной реакции, которая происходит за счет взаимодействия пучка протонов с атомами молибдена в соответствии с ядерной реакцией ¹⁰⁰Мо(р,2n)^99mTc.

Полученный таким образом ^99mTc экстрагируют с помощью процесса сублимации. Для этого мишень из металла ¹⁰⁰Мо с ^99mTc нагревают до температуры свыше 300єС. Когда газ кислород направляют на мишень из металла ¹⁰⁰Мо, то ^99mTc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция ^99mTc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О₂->Tc₂O₇. Молибден мишени также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием МоО₃. Однако поскольку оксид молибдена является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью из металла ¹⁰⁰Мо газом кислородом и может быть отведен.

При этом облучение протонами и отделение ^99mTc с помощью газа кислорода может происходить одновременно с нагреванием мишени из металла ¹⁰⁰Мо или последовательно.

Для ускорения протонов до указанной энергии необходим обычно лишь один единственный ускорительный блок средней величины, который можно также использовать и устанавливать на месте. ^99mTc можно создавать с помощью описанного способа локально вблизи или, соответственно, в окружении желаемого места использования, например в условиях больницы. В противоположность обычным, не локальным способам получения, которые требуют использования больших установок, таких как ядерные реакторы, и сопровождаются связанной с этим проблемой распределения, локальное получение решает многие проблемы. Ядерно-медицинские отделы могут планировать свою работу независимо друг от друга и не зависят от сложной логистики и инфраструктуры.

Предпочтительно, пучок протонов ускоряют до энергии от 20 МэВ до 25 МэВ. За счет ограничения максимальной энергии максимально 35 МэВ, в частности до 30 МэВ и, в частности, до 25 МэВ, предотвращается инициирование за счет слишком высокой энергии пучка частиц ядерных реакций, которые приводят к нежелательным продуктам реакции, например другим изотопам Тс, отличным от ^99mTc, которые затем необходимо снова удалять с большими затратами труда.

Мишень из металла ¹⁰⁰Мо может быть выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере 5 МэВ, в частности по меньшей мере 10 МэВ. Таким образом, энергию пучка протонов можно поддерживать в диапазоне, в котором возникающие ядерные реакции остаются контролируемыми и в котором минимизируются нежелательные продукты реакции.

В одном варианте выполнения дополнительно выполняют стадию:

- подачи возникшего и отведенного оксида технеция ^99mTc в щелочь, в частности в едкий натр, или в раствор соли, в частности раствор соли натрия, для образования пертехнетата ^99mTc.

Он является предпочтительным, содержащим ^99mTc продуктом реакции, поскольку пертехнетат ^99mTc можно легко распределять и подвергать дальнейшей обработке, и он может служить исходной базой для изготовления радиофармпрепаратов, например меток SPECT.

В случае едкого натра реакция происходит в соответствии с уравнением: Tc₂O₇+2NaOH->2NaTcO₄+H₂O.

Избыточный O₂, который остается от газа кислорода и проходит через жидкость, можно очищать и снова подавать в поток газа, например, в замкнутом циркуляционном контуре.

В одном предпочтительном варианте выполнения мишень из металла ¹⁰⁰Мо находится в виде фольги, в частности штабеля из нескольких расположенных друг за другом в направлении облучения слоев фольги. Таким образом, можно особенно эффективно получать ^99mTc, и дополнительно к этому легче нагревать мишень из металла ¹⁰⁰Мо до требуемой для сублимации температуры. Возможны альтернативные виды, например, мишень из металла ¹⁰⁰Мо может находиться в виде пудры, в виде трубок, в виде решетчатой структуры, в виде шариков или в виде металлической пены.

Для этого мишень из металла ¹⁰⁰Мо может удерживаться с помощью термически изолирующей подвески, например, из усиленной с помощью G20 эпоксидной смолы.

За счет облучения пучком протонов можно уже достигать нагревания до желаемой температуры, поскольку пучок протонов сам передает энергию в мишень из металла ¹⁰⁰Мо. При необходимости можно устанавливать температуру мишени из металла ¹⁰⁰Мо посредством согласования друг с другом энергии и/или интенсивности пучка протонов и/или силы газового потока, который можно регулировать, например, с помощью клапана, или посредством управления одной или несколькими этими величинами. Таким образом, можно согласовывать друг с другом подвод тепла с помощью пучка протонов и отвод тепла через подвеску и посредством конвективного охлаждения. Тем самым можно устанавливать равновесную температуру мишени из металла ¹⁰⁰Мо.

В частности, нагревание мишени из металла ¹⁰⁰Мо можно осуществлять лишь за счет облучения пучком протонов. Дополнительные нагревательные приспособления не требуются обязательно.

В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла ¹⁰⁰Мо можно нагревать с помощью тока, который пропускают через мишень из металла ¹⁰⁰Мо, т.е. с помощью контура тока, например, посредством возникающего при этом резистивного нагрева. Посредством управления контуром электрического тока можно простым образом устанавливать подлежащую достижению температуру.

В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла ¹⁰⁰Мо может быть расположена в камере, например в керамической камере, которую нагревают с целью нагревания мишени из металла ¹⁰⁰Мо. За счет этого можно также достигать и устанавливать необходимую для сублимации температуру.

Устройство согласно изобретению для получения содержащего ^99mTc продукта реакции содержит:

- мишень из металла ¹⁰⁰Мо,

- ускорительный блок для создания пучка протонов, предназначенного для направления на мишень из металла ¹⁰⁰Мо, при этом пучок протонов имеет энергию, которая способна при облучении мишени (15) из металла ¹⁰⁰Мо пучком (13) протонов индуцировать ядерную реакцию ¹⁰⁰Мо(р,2n)^99mTc,

- подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень из металла ¹⁰⁰Мо для образования оксида технеция ^99mTc,

- отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция ^99mTc.

Кроме того, в одном варианте выполнения устройство может содержать:

- жидкостную камеру со щелочью, в частности с едким натром, или раствором соли, предназначенную для направления в нее оксида технеция ^99mTc для образования пертехнетата ^99mTc.

Кроме того, устройство может содержать нагревательное приспособление для нагревания мишени из металла ¹⁰⁰Мо до температуры свыше 400єС.

Предшествующее и последующее описание отдельных признаков, их преимуществ и их действия относится как к устройству, так и к способу, без явного упоминания этого; в каждом отдельном случае при этом раскрываемые признаки могут быть существенными для изобретения также в других комбинациях.

Ниже приводится более подробное пояснение вариантов выполнения изобретения с предпочтительными модификациями согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения, которые, однако, не имеют ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата ^99mTc;

фиг.2 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата ^99mTc;

фиг.3 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата ^99mTc;

фиг.4 - вид фольги из металла ¹⁰⁰Мо;

фиг.5-9 - схематичные изображения мишени из металла ¹⁰⁰Мо в различных вариантах выполнения; и

фиг.10 - блок-схема с обзором стадий способа согласно одному варианту выполнения способа.

На фиг.1 показан вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата ^99mTc.

Ускорительный блок 11, например циклотрон, ускоряет протоны до энергии примерно 20-25 МэВ. Затем протоны в виде пучка 13 протонов направляются на мишень 15 из металла ¹⁰⁰Мо, которая облучается пучком протонов. Мишень 15 из металла ¹⁰⁰Мо выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере примерно 10 МэВ.

В данном случае показана мишень 15 из металла ¹⁰⁰Мо в виде множества расположенных друг за другом в направлении облучения слоев металлической фольги 17, которые расположены перпендикулярно направлению прохождения пучка. Как показано на фиг.4, поверхность фольги 17 больше профиля поперечного сечения пучка 13 протонов.

Слои металлической фольги 17 удерживаются с помощью термически изолирующей подвески 19, которая может быть изготовлена, например, из усиленной G20 эпоксидной смолы.

Пучок 13 протонов взаимодействует с мишенью 15 из металла ¹⁰⁰Мо в соответствии с ядерной реакцией ¹⁰⁰Мо(р,2n)^99mTc, в результате которой затем получают непосредственно ^99mTc.

При этом интенсивностью пучка 13 протонов управляют так, что в слои металлической фольги 17 передается при облучении настолько много термической энергии, что слои металлической фольги 17 дополнительно нагреваются до температуры свыше 400єС.

Из источника кислорода направляют газ кислород через клапан 21, который управляет газовым потоком, над ^99mTc.

При таких температурах создаваемый в слоях металлической фольги 17 технеций ^99mTc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция ^99mTc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О₂->Tc₂O₇. ¹⁰⁰Мо также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием ¹⁰⁰МоО₃. Поскольку МоО₃ является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью 15 из металла ¹⁰⁰Мо газом кислородом и может быть отведен.

Газовый поток, передаваемая пучком 13 протонов энергия и потери тепла через подвеску мишени 15 из металла ¹⁰⁰Мо согласованы друг с другом так, что достигается и поддерживается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.

Содержащий оксид технеция газ затем направляется в жидкостную колонну 23, в которой содержится раствор соли или щелочь, и завихряется там, так что за счет реакции оксида технеция с раствором образуется пертехнетат ^99mTc, например пертехнетат натрия в случае едкого натра или раствора соли натрия. В случае едкого натра реакция может проходить в соответствии с уравнением Tc₂O₇+2NaOH->2NaTcO₄+H₂O.

Затем возникающий пертехнетат ^99mTc можно применять в качестве исходной базы для изготовления радиофармацевтиков, например, меток SPECT.

Поднимающийся в жидкостной колонне 23 кислород О₂ можно снова подавать к подающему газ впуску, например в замкнутом циркуляционном контуре 25.

На фиг.2 показан вариант выполнения, который, по существу, соответствует показанному на фиг.1 варианту выполнения.

Этот вариант выполнения имеет приспособление 27, с помощью которого можно пропускать электрический ток через слои металлической фольги 17, т.е. слои металлической фольги 17 являются частью контура тока. Ток, который проходит через слои металлической фольги 17, резистивно нагревает металлическую фольгу 17. Таким образом, можно просто управлять температурой, до которой нагревается металлическая фольга 17, так что слои металлической фольги 17 достигают необходимой для процесса экстракции сублимацией температуры.

На фиг.3 показан другой вариант выполнения, который по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом выполнения имеет нагревательное приспособление 29 в камере облучения, которая может быть, например, из керамики, с помощью которого создается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.

Показанные на фиг.1-3 варианты выполнения для нагревания металлической фольги 17 можно также комбинировать друг с другом.

На фиг.1-3 мишень из металла ¹⁰⁰Мо выполнена в виде металлической фольги. Возможны другие варианты выполнения, схематично показанные на фиг.5-9.

На фиг.5 мишень из металла ¹⁰⁰Мо выполнена в виде множества трубок.

На фиг.6 мишень из металла ¹⁰⁰Мо выполнена в виде пудры.

На фиг.7 показана мишень из металла ¹⁰⁰Мо в виде множества шариков.

На фиг.8 показана мишень из металла ¹⁰⁰Мо в виде блока металлической пены.

На фиг.9 показаны мишени из металла ¹⁰⁰Мо в виде решетки.

Все эти варианты выполнения имеют общим то, что мишень 15 из металла ¹⁰⁰Мо имеет большую поверхность, которая может реагировать с подаваемым газом кислородом. Это приводит к эффективной экстракции оксида технеция ^99mTc.

На фиг.10 показана блок-схема с обзором стадий способа, которые выполняют в одном варианте выполнения способа.

Сначала обеспечивают мишень из металла ¹⁰⁰Мо (стадия 41).

Затем мишень облучают пучком протонов, который ускорен до энергии от 10 МэВ до примерно 25 МэВ (стадия 43).

После облучения мишени мишень нагревают до температуры свыше 400єС (стадия 45), для того чтобы с помощью процесса экстракции сублимацией экстрагировать образованный в мишени ^99mTc.

Для этого над мишенью направляют газ кислород (стадия 47), при этом сублимируют и отводят образовавшийся оксид технеция ^99mTc (стадия 49).

Из оксида технеция ^99mTc можно с помощью едкого натра или раствора соли натрия получать пертехнетат ^99mTc.

Перечень позиций

11 Ускорительный блок

13 Пучок протонов

15 Мишень из металла ¹⁰⁰Мо

17 Металлическая фольга

19 Подвеска

21 Клапан

23 Жидкостная колонна

25 Циркуляционный контур

27 Контур тока

29 Нагревательное приспособление

41 Стадия 41

43 Стадия 43

45 Стадия 45

47 Стадия 47

49 Стадия 49

51 Стадия 51