Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m облученным нейтронами молибденом-98

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способам получения технеция-99m для медицинской диагностики.

Количество молибдена, которое может быть нанесено на колонку генератора, определяется произведением сорбционной емкости оксида по молибдену W на его массу m_OX. На практике задача нанесения требуемой массы активированного молибдена решается за счет подготовки оксида к адсорбции, которая, как правило, состоит в его кислотной обработке, в результате чего происходит активация поверхности с образованием активных центров адсорбции, на которых в зависимости от рН среды создаются гетерокомплексы с различным количеством атомов молибдена. Например, по способу, предложенному в работе (Abrashkin S., Heller-Grossman L., Schafferman A., Davis M.A. 99mTc Generators: the Influence of the Radiation Dose on the Elution Yield. // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1978. - № 29. - P. 395), нейтральный оксид алюминия (фирмы Fluka 507С) промывают 1 М и 0,1 М растворами соляной кислоты до рН 4. А в способе (Molinski V.J. A Review of ^99mTc Generator Technology // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1982. - v.33 - p. 811-819) оксид алюминия перед проведением адсорбции молибдена обрабатывают 0,1 М раствором НСl или HNO₃ до рН 1-2. Вместе с тем, к недостаткам этих способов следует отнести то, что они не гарантируют надежного связывания молибдена на сорбенте в силу неопределенности конечного состояния оксида после его обработки кислотой.

Известен способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 [RU 2403640 С2, МПК G21G 1/06 (2006.01), опубл. 10.11.2010], выбранный в качестве прототипа, включающий обработку оксида алюминия кислотой, предварительно определяя количество кислоты из выражения:

m_NCl=m_n^к⋅m_OX,

где m_n^к - удельная масса кислоты, необходимой для полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия,

m_OX - масса оксида,

внесение навески оксида алюминия в хроматографическую колонку и последующее нанесение на него раствора молибдена, последующую промывку колонки водой по 20 мл и физраствором по 15 мл для удаления непрореагировавшего молибдена.

В этом способе решена задача определения количества кислоты для обработки оксида алюминия перед проведением адсорбции молибдена, которое обеспечивает максимальную сорбционную емкость выбранного оксида. Максимальное количество активных центров адсорбции и соответственно максимальная адсорбция молибдена достигается на оксиде с предельным поглощенным количеством кислоты. Оксиды с такой подготовкой обеспечивают устойчивую адсорбцию молибдена, препятствующую его «проскоку» в готовый препарат. В процессе адсорбции на поверхности оксида одновременно происходит распад исходных (входящих в колонку) полианионов молибдена на более мелкие фрагменты, например ионы парамолибдата Мo₇О₂₄^6-, включающие 7 атомов молибдена, которые распадаются до димеров или простейших молибдат-ионов МoО₄² с последующим их перераспределением на свободные активные центры. При этом распад будет тем больше, чем меньше адсорбируемая масса. Согласно расчетам, сделанным на основании зависимости изменения максимальной адсорбции молибдена от его введенной массы, приведенной в работе (Скуридин B.C., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А. и др. Исследование элюационных характеристик генераторов технеция-99м на основе адсорбированного на оксиде алюминия (n, γ) ⁹⁹Мо.// Известия ВУЗов, ж. Физика, т. 52, № 11/2. - 2009 - С. 361-367), при изменении массы молибдена в пределах от 0,177 до 0,070 г происходит снижение степени полимеризации молибдена в адсорбированной молекуле в 1,6 раз. Поэтому процесс их перераспределения на вакантных центрах оксида и последующей стабилизации на поверхности требует определенного времени выдержки колонки до начала проведения ее технологической промывки. В противном случае происходит смыв адсорбированного молибдена с поверхности оксида. В этом заключается недостаток прототипа.

Таким образом, до настоящего времени остается нерешенной задача определения необходимого и достаточного времени выдерживания колонки после ее зарядки до начала проведения ее технологической промывки.

Технический результат от предлагаемого изобретения состоит в снижении потерь используемого молибдена при изготовлении генераторов технеция-99m.

Предложенный способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98, так же, как в прототипе, включает обработку оксида алюминия предельным количеством кислоты, необходимым для полного прекращения ее взаимодействия с оксидом, внесение навески обработанного оксида алюминия в хроматографическую колонку, нанесение на него раствора молибдена и последующую промывку колонки водой и физраствором.

Согласно изобретению после нанесения на колонку раствора молибдена через 60-120 мин проводят промывку колонки последовательно водой и физраствором, содержащим перекись водорода в соотношении 15:1.

В течение 60-120 мин выдержки колонки до начала проведения ее технологической промывки происходит перераспределение ионов парамолибдата Мo₇О₂₄^6- на вакантных центрах оксида и их последующая стабилизация на поверхности сорбента оксида алюминия. При меньшем времени выдержки колонки случае происходит смыв адсорбированного молибдена с поверхности оксида. Проведение промывки колонки более чем через 120 мин технологически нецелесообразно, так как нарушается режим первого элюирования ввиду полного накопления технеция-99m в генераторной системе, которое составляет 23 ч.

Результатом устойчивой адсорбции молибдена на оксиде алюминия в генераторной колонке является не только время выдерживания колонки после ее зарядки, но и состав промывочных жидкостей. Введение перекиси водорода в элюент при технологической промывке колонок после их зарядки способствует более прочной адсорбции молибдена на оксиде алюминия. Это объясняется тем, что Н₂О₂ является окислителем, присутствие которого в адсорбционной системе позволяет поддерживать наиболее реакционноспособное состояние молибдена в данной генераторной системе «Мо-Аl₂О₃».

Соотношение 15:1 физраствора и перекиси водорода в промывочной жидкости является оптимальным, так как большее количество перекиси водорода негативно сказывается на качестве конечного продукта - натрия пертехнетата.

В таблице 1 представлены результаты определения количеств молибдена в промывных жидкостях, содержащих перекись водорода.

В таблице 2 представлены результаты определения содержания молибдена в промывочных жидкостях без добавления перекиси водорода.

Осуществление заявленного способа рассмотрим на конкретном примере.

Навеска хроматографического оксида Al₂O₃ для колоночной хроматографии (0,063-0,200 мм) фирмы «Мерк» массой 125 г была напрямую обработана в отдельном стакане объемом 1 л 0,055 М раствором НСl из расчета 3,95⋅10^-4 моль на 1 г Al₂O₃. Реакцию взаимодействия кислоты с оксидом Al₂O₃ от ее начала до полного прекращения контролировали с помощью рН-метра. Завершению процесса соответствовало значение рН раствора над оксидом 5,5. После раствор отфильтровали, а оксид Al₂O₃ просушили в шкафу при температуре 110°С в течение 2 ч. Затем навески оксида Al₂O₃ массой по 7,8-8 г поместили в 15 подготовленных хроматографических колонок и провели их зарядку радиоактивным раствором натрия полимолибдата, ⁹⁹Мо с концентрацией молибдена 0,034 г/мл (рН 3). Через колонки №1-5 пропустили по 2,5 мл раствора с общей массой молибдена 0,085 г. Через колонки №6-10 - по 3,5 мл раствора с массой молибдена 0,119 г и через колонки №11-15 - по 5 мл раствора с массой молибдена 0,170 г.

После зарядки колонок провели их технологическую промывку для удаления остатков непрореагировавшего молибдена последовательно порциями по 10 мл воды и по 15 мл смеси 0,9% раствора NaCl, содержащего Н₂О₂ в соотношении 15:1. При этом колонки №1, №6 и №11 промыли через 15 мин после зарядки (Δt=15 мин), колонки №2, №7 и №12 промыли через Δt=35 мин, а колонки №3, №8 и №13 - через Δt=60 мин, колонки №4, №9 и №14 через - Δt=90 мин, а колонки №5, №10 и №15 - через Δt=120 мин.

После провели определение в промывных водах количеств «проскочившего» через колонки молибдена m_Mo методом эмиссионного спектрального анализа с использованием многоканального анализатора с индуктивно-связанной плазмой. Результаты определения приведены в таблице 1.

Для сравнения после зарядки колонок провели их технологическую промывку последовательно порциями по 10 мл воды и по 15 мл 0,9% раствора NaCl без добавления перекиси водорода. Результаты представлены в таблице 2.

Из полученных данных следует, что технологическая промывка колонок, выполняемая через 15 мин после их зарядки без введения в реакционную систему окислителя - перекиси водорода, приводит к непроизводительной потере молибдена на уровне 3-5%, что потребует последующей регенерации этого дорогостоящего обогащенного продукта из жидких отходов производства.

Предлагаемый способ изготовления позволяет получать высокий выход технеция-99m из колонок с малой адсорбированной массой молибдена.