CN113866813B - 一种尿素c-14胶囊中c-14的放射性核纯度分析方法 - Google Patents

一种尿素c-14胶囊中c-14的放射性核纯度分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于放射性物质分析技术领域，涉及一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法。所述的分析方法基于TDCR Cerenkov测量技术，包括如下步骤：(1)拟合关系曲线的获得；(2)样品测量；(3)结果计算。利用本发明的尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，能够基于TDCR Cerenkov测量技术，在准确校正60Co的Cerenkov探测效率的基础上操作简单的准确分析尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度。

Description

一种尿素C-14胶囊中C-14的放射性核纯度分析方法
技术领域
本发明属于放射性物质分析技术领域，涉及一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法。
背景技术
幽门螺杆菌(Hp)可引发多种胃疾病，已被世界卫生组织列为第一类致癌因子。世界各国都在开展Hp的诊断及治疗方法研究。碳-14呼气试验是当前国内外专家一致推荐的Hp诊断方法，具有灵敏度高、特异型强、无痛、无创、快速简便、无交叉感染的优点，在临床上已被广泛推广使用。当患者服用[14C]胶囊后，如患者的胃内存在Hp感染，Hp可产生高活性的尿素酶将尿素水解为氨和14C标记的CO2气体，CO2进入血液经呼气排出，通过检测呼气中的14C标记的CO2的含量即可判断患者是否存在幽门螺杆菌感染。
为了确保尿素[14C]胶囊药品的质量，需检测和测定原料药和制剂中14C的纯度及杂质的含量。美国药典(United States Pharmacopoeia,USP)中明确要求尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度不低于99.9％，并使用液闪计数器完成尿素[14C]胶囊中放射性核纯度测量。
根据14C和14C尿素生产工艺，尿素[14C]胶囊中含有的潜在放射性核素杂质主要包括55Fe、35S、45Ca和60Co。其中，35S和45Ca为半衰期较短的低能β核素，最大β衰变能略高于14C，它们的食入剂量系数也与14C接近；55Fe为电子俘获核素，其食入剂量系数明显低于14C；而60Co是半衰期长达5.27年的高能β-γ核素，其食入剂量系数比14C高了5倍以上。结合高纯氮化铝原料的化学纯度、辐照及冷却时间，[14C]尿素胶囊生产工艺和剂量评估结果，60Co在杂质核素造成的剂量贡献中很可能占绝大部分，需要重点测量，以保证尿素[14C]胶囊的放射性核纯度满足要求。当胶囊中14C的放射性核纯度不低于99.9％时，其中杂质核素(特别是60Co)所导致的食入剂量也将不超过14C自身引起剂量的1％。
当粒子的速度大于光在该介质中的传播速度时，该粒子产生可直接被光电倍增管探测的Cerenkov光。水溶液中，产生Cerenkov光的能量阈值是0.263MeV。Cerenkov测量技术可避免低能beta核素、Alpha核素干扰及尿素胶囊中的高活度14C产生的韧致辐射本底。60Co属于高能β-γ核素，其β衰变分支中99.88％的最大β衰变能为317.88keV，所产生的Cerenkov光效率很低；而其1173keV和1332keV的γ衰变(分支比>99.8％)可引发能量高于0.263MeV的高能康普顿电子，从而产生Cerenkov光。14C属于低能beta核素，在水溶液中不产生Cerenkov光，但会通过韧致辐射产生连续x射线谱。基于Cerenkov测量技术，无需化学分离处理，无需在样品中添加闪烁液，利用商用液闪计数器可以直接测量尿素[14C]胶囊中60Co活度，且不受高活度14C的β衰变干扰。相对于γ谱分析，Cerenkov法测量60Co时的绝对计数效率更高且本底更低，因此更为灵敏。如果尿素[14C]中含有60Co，通过测定尿素[14C]胶囊溶液中的Cerenkov光信号，可完成60Co活度的测量，进而计算放射性核纯度。
然而，尿素[14C]胶囊溶解于水后，溶液呈现深黄色，这将严重降低60Co的Cerenkov探测效率。如何准确校正60Co的Cerenkov探测效率成为关键步骤，且该方法还必须适用于大批量样品测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，以能够基于TDCR Cerenkov技术，在准确校正60Co的Cerenkov探测效率的基础上操作简单的准确分析尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，所述的分析方法基于TDCR Cerenkov测量技术，包括如下步骤：
(1)拟合关系曲线的获得：向不同液闪瓶中加入不同量的黄色色素溶液，再分别加入HCl溶液后混合均匀作为不同的模拟样品(色素浓度范围0～90mg/L)，用液闪仪测量不同模拟样品的空白Cerenkov计数，之后向各模拟样品中分别加入一定量的60Co，用液闪仪再次测量不同模拟样品的Cerenkov计数，并计算各模拟样品的60Co探测效率、TDCR值，在此基础上得到拟合的60Co的Cerenkov探测效率ε对于净TDCR值的关系曲线；
(2)样品测量：取尿素[14C]胶囊，以水溶解为实测样品后用液闪仪测量，计算其中14C的活度浓度，并在用液闪仪测量实测样品Cerenkov计数后通过步骤(1)得到的拟合关系曲线得到实测样品的探测效率，进而计算实测样品中60Co的活度浓度；
(3)结果计算：根据步骤(2)得到的实测样品中14C的活度浓度与60Co的活度浓度计算尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度。
按照美国药典要求，必须分别准确测量尿素[14C]胶囊中14C和杂质核素活度。14C液闪测量技术已经非常成熟，常规商用液闪技术器都可测量14C活度。而常规的60Co测量技术采用γ谱仪测量，与Cerenkov测量技术相比，此技术60Co探测效率低，效率校正复杂且准备度不高。
TDCR作为一种绝对测量技术，可不借助外部标注源自动校正液闪探测效率，大大简化效率校正步骤，广泛应用于液闪探测领域。TDCR技术应用于Cerenkov测量将大大简化Cerenkov探测效率校正步骤。TDCR Cerenkov测量技术已经广泛应用于高能beta核素(90Sr/90Y、32P)测量领域。本发明创造性的将TDCR Cerenkov技术引入到尿素[14C]胶囊放射性核纯度检验中，利用TDCR液闪计数器准确测定尿素[14C]胶囊中14C放射性活度，并使用TDCR技术校正60Co的Cerenkov探测效率。首先配制一系列不同淬灭度的60Co标准源样品，计算各个样品的TDCR值和60Co的Cerenkov探测效率，进而拟合60Co的Cerenkov探测效率与TDCR值的关系曲线，建立60Co的TDCR Cerenkov效率校正曲线；测量样品时，通过测定样品TDCR值，完成尿素[14C]胶囊溶液中60Co的Cerenkov效率校正，计算尿素[14C]胶囊溶液中60Co的活度，进而计算尿素[14C]胶囊中14C放射性核纯度。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中步骤(1)中，所述的黄色色素溶液为柠檬黄溶液。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中步骤(1)中，每ml模拟样品中加入60Co的量为5.0-50Bq。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中步骤(1)中，所述的60Co探测效率的计算公式为：
其中：
ε60Co为60Co探测效率；
Dbls为60Co样品的二重计数；
Dblb为空白样品的二重计数；
T为样品的测量时间；
A0为60Co活度的理论值。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中步骤(1)中，所述的TDCR值的计算公式为：
其中：
TDCRnet为净TDCR值；
Dbls和Tpls样品的二重计数和三重计数；
Dblb和Tplb为空白样品的二重计数和三重计数。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中步骤(3)中，尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度的计算公式为：
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中所述的液闪仪为Hidex 300SL液闪仪。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其中所述的液闪仪测量的时间为20-60分钟。
本发明的有益效果在于，利用本发明的尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，能够基于TDCR Cerenkov测量技术，在准确校正60Co的Cerenkov探测效率的基础上操作简单的准确分析尿素[14C]胶囊中14C的放射性核纯度。
本发明与γ谱仪测量相比，具备以下3个优点：
1)60Co探测效率高，最高可达到8％，而且本底低，有利于避免高活度14C的韧致辐射干扰，因此探测灵敏度优于γ谱仪测量，能有效减少测量时间；
2)可自动校正样品(浓度、密度、体积)对探测效率的影响，样品制备简单；
3)可实现连续测量样品，不用频繁换取样品，非常适合分析大批量样品。
附图说明
图1为60Co的Cerenkov谱图。
图2为实施例1中得到的60Co的TDCR Cerenkov效率校正曲线。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1：
(一)60Co的TDCR Cerenkov探测效率校正曲线
使用Hidex 300SL液闪仪测量60Co的放射性溶液样品，其Cerenkov图谱如图1所示，图谱主要的分布道数为20-350，实际测量中选取这部分的计数从而计算60Co活度。
拟合60Co的TDCR Cerenkov探测效率校正曲线步骤：
(1)向不同20ml PE液闪瓶中加入不同量的柠檬黄溶液；
(2)各加入0.1M HCl溶液至样品总体积20ml，混合均匀(色素浓度范围0～90mg/L)；
(3)使用Hidex 300SL液闪仪测量各模拟样品的空白计数，测量时间为20分钟；
(4)向各模拟样品加入100Bq的60Co(准确称重以得到60Co的准确活度)，高淬灭度的模拟样品加入130Bq的60Co(准确称重以得到60Co的准确活度)；
(5)使用Hidex 300SL液闪仪第二次测量各模拟样品，测量时间为20分钟；
(6)根据公式(1)计算各个模拟样品的60Co探测效率；
其中：
ε60Co为60Co的探测效率；
Dbls为60Co样品的二重计数；
Dblb为空白样品的二重计数；
T为样品的测量时间，s；
A0为60Co活度的理论值。
(7)根据公式(2)计算各个模拟样品的净TDCR值；
其中：
TDCRnet为净TDCR值；
Dbls和Tpls样品的二重计数和三重计数；
Dblb和Tplb为空白样品的二重计数和三重计数。
(8)拟合60Co的Cerenkov探测效率对于净TDCR值的关系曲线。
如图2所示，20ml体系中60Co的TDCR Cerenkov探测效率校正曲线如公式(3)，具有较高的相关性(R2＝0.9875)。测量中得到模拟样品的净TDCR值，就可通过公式(3)计算模拟样品的60Co探测效率。
ε＝0.0566*ln(TDCRnet)+0.119 (3)
(二)14C放射性核纯度分析
取1粒或多粒尿素[14C]胶囊(深圳市中核海得威生物科技有限公司生产)，以适量水微热溶解制备待测样品，用TDCR液体闪烁计数准确测定待测样品中14C的活度浓度，并用Cerenkov计数测量待测样品中60Co的活度浓度；估算样品中14C的放射性核纯度，不应低于99.9％。
1、样品中60Co(及其他高能β-γ核素)活度分析
(1)将一粒[14C]胶囊与3ml去离子水转移至7ml液闪瓶，加热60℃，制备尿素[14C]胶囊样品液(约含2.78E+04Bq的14C)；
(2)转移0.5ml的尿素[14C]胶囊样品液(约4.63E+03Bq的14C)至20ml PE液闪瓶；准确称量获得尿素[14C]胶囊样品液质量；
(3)加入超纯水稀释样品至其总重量为20g，混合均匀；
(4)20g的超纯水作为空白样品；
(5)使用Hidex 300SL测量样品的Cerenkov计数，测量时间为20分钟；
(6)根据公式(3)计算样品的探测效率，进而计算样品中60Co活度；
(7)如果样品计数接近本底值，则根据公式(4)估算尿素[14C]胶囊样品中60Co(及其他高能β-γ核素)活度浓度上限值。
其中：
k＝1.645(即95％的置信水平)；
B为分析流程的空白样品计数；
T为样品的探测时间；
ε为核素的探测效率；
R为分析流程的化学回收率；
f为最终测量样品占总样品量的百分比；
W为样品质量，g。
本实验中不涉及化学分离流程，R和f都为100％；0.5ml尿素[14C]胶囊样品液稀释样品中的60Co的探测效率ε为7.6±0.4％。
2、样品中14C活度的液闪测量
(1)转移0.1ml的尿素[14C]胶囊样品液(约930Bq的14C)至7ml PE液闪瓶；准确称量尿素[14C]胶囊样品液质量；
(2)加入6.9ml闪烁液，混合均匀，得到尿素[14C]胶囊样品；
(3)空白样品制备由0.1ml超纯水与6.9ml闪烁液混合均匀；
(4)使用Hidex 300SL TDCR液闪仪测量样品，测量时间为5分钟；计算样品中14C的活度浓度；
(5)根据公式(5)计算尿素[14C]胶囊中[14C]的放射性核纯度的下限。
(三)实例验证
1、制备尿素[14C]胶囊溶液
将一粒尿素[14C]胶囊与3ml去离子水转移至7ml液闪瓶，加热60℃，制备尿素[14C]胶囊样品液(约含2.78E+04Bq的14C)，样品编号14C-S0，情况见表1。
表1尿素[14C]胶囊样品液
2、60Co活度测量
根据上节，测量0.5ml尿素[14C]胶囊样品液中60Co活度，结果见表2。
表2 0.5mL尿素[14C]胶囊稀释液中60Co的测量结果
3、尿素[14C]胶囊放射性核纯度
根据上节，计算尿素[14C]胶囊样品液中14C活度浓度，根据公式(5)计算尿素[14C]胶囊中14C放射性活度浓度，计算结果见表3，满足尿素[14C]胶囊中14C放射性核纯度大于99.9％的要求。
表3尿素[14C]胶囊放射性核纯度
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种尿素14C胶囊中14C的放射性核纯度分析方法，其特征在于：所述的分析方法基于TDCR Cerenkov测量技术，包括如下步骤：
(1)拟合关系曲线的获得：向不同液闪瓶中加入不同量的黄色色素溶液，所述黄色色素溶液为柠檬黄溶液；再分别加入HCl溶液后混合均匀作为不同的模拟样品，用液闪仪测量不同模拟样品的空白Cerenkov计数，之后向各模拟样品中分别加入60Co，用液闪仪再次测量不同模拟样品的Cerenkov计数，并计算各模拟样品的60Co探测效率、TDCR值，在此基础上得到拟合的60Co的Cerenkov探测效率ε对于净TDCR值的关系曲线；
所述的60Co探测效率的计算公式为：
其中：
ε60Co为60Co探测效率；
Dbls为60Co样品的二重计数；
Dblb为空白样品的二重计数；
T为样品的测量时间；
A0为60Co活度的理论值；
所述的TDCR值的计算公式为：
其中：
TDCRnet为净TDCR值；
Dbls和Tpls样品的二重计数和三重计数；
Dblb和Tplb为空白样品的二重计数和三重计数；
(2)样品测量：取尿素14C胶囊，以水溶解为实测样品后用液闪仪测量，计算其中14C的活度浓度，并在用液闪仪测量实测样品Cerenkov计数后通过步骤(1)得到的拟合关系曲线得到实测样品的探测效率，进而计算实测样品中60Co的活度浓度；
(3)结果计算：根据步骤(2)得到的实测样品中14C的活度浓度与60Co的活度浓度计算尿素14C胶囊中14C的放射性核纯度，计算公式为：
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：步骤(1)中，每ml模拟样品中加入60Co的量为5.0-50Bq。
3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：所述的液闪仪为Hidex300SL液闪仪。
4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：所述的液闪仪测量的时间为20-60分钟。
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