CN220026628U - 一种放射性核素Ga-68分离纯化系统 - Google Patents
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Abstract
一种放射性核素Ga‑68分离纯化系统，包括第一三通阀及与第一三通阀之间通过控制阀连通的气源；所述第一萃取柱出口连接第二多通阀入口，第二多通阀的多个出口分别连接第二三通阀、第一收集瓶和第二收集瓶；还包括第三多通阀，所述第三多通阀的多个入口分别连接第二三通阀、第四试剂瓶和第五试剂瓶；第四多通阀的多个出口分别连接第三收集瓶、第四收集瓶和第五收集瓶；所述纯化系统还包括与各个三通阀、多通阀、控制阀和注射泵控制连接的控制器。本实用新型通过采用两级萃取柱盛装不同的色谱树脂，采用PLC控制系统设置操作程序用以控制各阀门开闭，能做到全自动操作以达到降低操作人员受照剂量率，减少辐照伤害。
Description
技术领域
本实用新型属于材料技术领域，涉及放射性核素提取,具体涉及一种放射性核素Ga-68分离纯化系统。
背景技术
正电子发射计算机断层显像（PET）利用发射正电子核素标记的药物进行显像，可用于病灶组织的代谢研究和肿瘤显像诊断，具有较好的灵敏度和分辨率，68Ga作为经典的正电子核素物理半衰期为68分钟，适用于标记小化合物、生物大分子以及纳米及微米微粒，主要用于肿瘤显像、心肌灌注、肺灌注、炎症和感染显像，合适的半衰期减少对人体辐照伤害，药物标记过程条件温和、简单快捷，因此得到了全球范围的广泛研究与使用。
传统生产68Ga的方法采用Ge-68/Ga-68发生器系统，68Ge经衰变制备68Ga，经淋洗后可直接得到68Ga洗脱溶液，但是该方法主要问题是母核68Ge的残留干扰以及产率随时间延长而下降，并且无法做到应对市场需求的批量生产。另一种方法采用回旋加速器通过质子轰击68Zn固体靶或者68Zn液体靶溶液，发生68Zn（p，n）68Ga反应制备出放射性核素68Ga，该方法可实现批量生产，辐照后的固体靶进行溶解得到的68Ga溶液，或者辐照后的液体靶直接得到的68Ga溶液，都需要经过分离出母液中的68Zn和其他微量金属杂质得到高放化纯的68Ga才能进行药物标记，因此稳定、高效的68Ga分离纯化技术在回旋加速器批量生产68Ga的过程中尤为重要。
专利号“CN 101890297 A”中的“一种放射性核素镓-68的浓缩分离纯化方法”只描述了Ge-68/Ga-68发生器的淋洗和制备68Ga的方法，并没有讲解回旋加速器生产的68Zn/68Ga溶液的分离纯化方案，也没有讲解相应具体使用的分离纯化装置系统结构。专利号“CN113144225 A”中的“一种高放射性核纯的68Ga-GaCl3溶液的制备方法及应用”描述了回旋加速器生产68Ga的分离纯化方法，其分离纯化方法核心技术为选用的阳离子交换柱以苯乙烯-二乙烯基苯聚合物为基质，键合苯磺酸作为固定相，以氢离子作为交换平衡离子，再以氢溴酸丙酮水溶液作为杂质洗脱液，并以3M以上的HCl溶液作为68Ga的洗脱液，该方法得到的68Ga-Cl3产品溶液中HCl浓度过高，不适用于后端标记药物或直接注射，并且也没有讲解提供一种分离纯化放射性核素68Ga的具体装置系统。
实用新型内容
为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型公开了一种放射性核素Ga-68分离纯化系统。
本实用新型所述放射性核素Ga-68分离纯化系统，包括第一三通阀及与第一三通阀之间通过控制阀连通的气源、第二三通阀和第一多通阀；
所述第一多通阀的多个入口分别与第一三通阀、第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶连接，第一多通阀的出口与第一萃取柱入口连接；
所述第一萃取柱出口连接第二多通阀入口，第二多通阀的多个出口分别连接第二三通阀、第一收集瓶和第二收集瓶；
还包括第三多通阀，所述第三多通阀的多个入口分别连接第二三通阀、第四试剂瓶和第五试剂瓶，第三多通阀的出口连接第二萃取柱入口；
第二萃取柱出口连接第四多通阀的入口，第四多通阀的多个出口分别连接第三收集瓶、第四收集瓶和第五收集瓶；
每个试剂瓶均附属有用于加压注射的注射泵；
所述纯化系统还包括与各个三通阀、多通阀、控制阀和注射泵控制连接的控制器。
优选的，所述气源出口处连接有流量控制器。
优选的，第一萃取柱和第二萃取柱盛放的色谱树脂分别为ZR树脂和TK200树脂。
本实用新型还公开了一种放射性核素Ga-68分离纯化方法，包括如下步骤：
步骤1.打开气源，并打开第一三通阀，将第一试剂瓶中的原料溶液吸入，将溶液注入到第一萃取柱中；
步骤2.关闭第一三通阀，调节第二多通阀、第二三通阀、第三多通阀使第一萃取柱中的流出液流入到第一收集瓶中；
步骤3.打开第一三通阀，将第一多通阀与第二试剂瓶联通，将第二试剂瓶中的第一洗脱液吸入，然后将稀硝酸溶液注入到第一萃取柱中，随后关闭第一三通阀；
步骤4.调节第二多通阀、打开第二三通阀、调节第三多通阀使第一萃取柱中的流出液流入第二收集瓶中；打开第一三通阀、调节第一多通阀将第一多通阀与第三试剂瓶联通，将第三试剂瓶中的第二洗脱液吸入到第一萃取柱中；
步骤5.调节第二多通阀、第二三通阀、第三多通阀使第一萃取柱中的流出液流入第二萃取柱中，调节第三多通阀、第四多通阀，使第二萃取柱中的流出液流入第三收集瓶中；
步骤6.调节第三多通阀连接第四试剂瓶，将第四试剂瓶中的萃取液注入第二萃取柱中；调节第三多通阀、第四多通阀，使第二萃取柱中的流出液流入第四收集瓶中。
步骤7.调节第三多通阀连接第五试剂瓶，将第五试剂瓶中的去离子水注入第二萃取柱中；调节第三多通阀、第四多通阀，使第二萃取柱中的流出液流入第五收集瓶中。
优选的，所述步骤3中第一洗脱液为稀硝酸。
优选的，所述步骤4中第二洗脱液为稀盐酸。
优选的，所述步骤5中萃取液为氯化钠和盐酸的混合溶液。
优选的，每个溶液传输过程结束后都会通过第一三通阀或第二三通阀控制氮气对相应管道进行吹扫。整个流程结束后，将所有阀门复位，并关闭氮气阀门 。
本实用新型通过采用两级萃取柱盛装不同的色谱树脂，对在回旋加速器上辐照后的靶材料中的各种元素和/核素进行分离以及萃取后得到合适的可直接用于药物标记的放射性核素68Ga。在分离纯化的过程中采用注射泵作为动力装置按程序依次将各种试剂注入对应分离纯化柱，通过多通阀门进行管道通路切换，将各步骤产生的液体分别分装到对应的收集瓶中。使用氮气流动装置对管路液体流动提供动力并吹扫残存溶液，进一步可采用PLC控制系统设置操作程序用以控制各阀门开闭，形成一套完整的用于分离纯化放射性核素68Ga的装置系统。既能满足配套回旋加速器生产68Ga的分离纯化工艺，又能做到全自动操作以达到降低操作人员受照剂量率，减少辐照伤害。此外，自动化流程还可以提高分离纯化效率，大大缩减整个分离纯化过程所需要的时间，对于特别是短半衰期的核素如68Ga而言具有重要意义。
附图说明
图1为本实用新型所述放射性核素68Ga分离纯化系统的一个具体实施方式示意图；
图中附图标记名称为：1-氮气源；2-控制阀；3-流量控制器；4-第一三通阀；5-第一多通阀；6-第一试剂瓶；7-第一注射泵；8-第二试剂瓶；9-第二注射泵；10-第三试剂瓶；11-第三注射泵；12-第一分离纯化柱；13-第二多通阀；14-第二三通阀；15-第一收集瓶；16-第二收集瓶；17-第四试剂瓶；18-第四注射泵；19-第五试剂瓶；20-第五注射泵；21-第三多通阀；22-第二分离纯化柱；23-第四多通阀；24-第三收集瓶；25-第四收集瓶；26-第五收集瓶。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型公开了一种放射性核素68Ga分离纯化系统，包括第一三通阀及与第一三通阀之间通过控制阀连通的气源、第二三通阀和第一多通阀；
所述第一多通阀的多个入口分别与第一三通阀、第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶连接，第一多通阀的出口与第一萃取柱入口连接；
所述第一萃取柱出口连接第二多通阀入口，第二多通阀的多个出口分别连接第二三通阀、第一收集瓶和第二收集瓶；
还包括第三多通阀，所述第三多通阀的多个入口分别连接第二三通阀、第四试剂瓶和第五试剂瓶，第三多通阀的出口连接第二萃取柱入口；
第二萃取柱出口连接第四多通阀的入口，第四多通阀的多个出口分别连接第三收集瓶、第四收集瓶和第五收集瓶；
每个试剂瓶均附属有用于加压注射的注射泵；
所述纯化系统还包括与各个三通阀、多通阀、控制阀和注射泵控制连接的控制器。
如图1所示,本实用新型在提取放射性核素的一个典型实施方式如下:
开机之前，向各个试剂瓶注入原料，其中第一试剂瓶6用于储存回旋加速器辐照68Zn固体靶后溶解制备的68Ga待分离纯化原料溶液，或者回旋加速器辐照68Zn液体靶后制备的68Ga待分离纯化原料溶液，第二试剂瓶8用于储存稀硝酸溶液，第三试剂瓶10用于储存盐酸溶液，第四试剂瓶17用于储存含有氯化钠和盐酸的混合溶液，所述第五试剂瓶19用于储存去离子水。
步骤1.打开氮气源1，调节氮气压力到设定值。并打开第一三通阀4，将第一多通阀5调节与第一注射泵7联通，通过第一注射泵7将第一试剂瓶6中的原料溶液吸入，然后通过第一注射泵7将溶液注入到第一萃取柱12中；
原料溶液通过第一萃取柱，目的在于将68Ga全部吸附在ZR树脂上，此外也会有部分的68Zn吸附在ZR树脂上。
步骤2. 关闭第一三通阀4，调节第二多通阀13、第二三通阀14、第三多通阀21使第一萃取柱12中的流出液流入到第一收集瓶15中；
步骤3.打开第一三通阀4，调节第一多通阀5与第二注射泵9联通，通过第二注射泵9将第二试剂瓶8中的稀硝酸溶液吸入，然后通过第二注射泵将稀硝酸溶液注入到第一萃取柱12中，随后关闭第一三通阀4；
稀硝酸作为第一洗脱液将吸附在ZR树脂上的68Zn同位素，淋洗下来，所述稀硝酸浓度为0.5-4摩尔每升。
步骤4.
调节第二多通阀13、打开第二三通阀14、调节第三多通阀21使第一萃取柱12中的流出液流入第二收集瓶16中。打开第一三通阀4、调节第一多通阀5将第一多通阀5调节与第三注射泵11联通，通过第三注射泵11将第三试剂瓶10中的盐酸溶液吸入，然后通过第三注射泵11将盐酸溶液注入到第一萃取柱12中；
本步骤中，盐酸酸溶液作为第二洗脱液通过第一萃取柱后将ZR树脂上的68Ga，全部洗脱下来。所述稀盐酸浓度为0.5-3摩尔每升。
步骤5.调节第二多通阀13、第二三通阀14、第三多通阀21使第一萃取柱12中的流出液流入第二萃取柱22中的TK200树脂，调节第三多通阀21、第四多通阀23，使第二萃取柱22中的流出液流入第三收集瓶24中。
步骤6.调节第三多通阀21，通过第四注射泵18将第四试剂瓶17中的氯化钠和盐酸的混合溶液注入第二萃取柱22中。调节第三多通阀21、第四多通阀23，使第二萃取柱22中的流出液流入第四收集瓶25中。其中氯化钠和盐酸的混合溶液中，盐酸浓度为1-3摩尔每升，氯化钠为1-2摩尔每升。
由于洗脱液酸度太高，实际应用中并不适用，因此进一步利用TK200树脂进行萃取，该树脂在2M浓度的盐酸中很好保留镓，最后用纯水进行洗脱，从而得到合适的镓溶液产品。经过两级置换，实现68Ga的分离纯化。
步骤7.调节第三多通阀21，通过第五注射泵20将第五试剂瓶19中的去离子水注入第二萃取柱22中。调节第三多通阀21、第四多通阀23，使第二萃取柱22中的流出液流入第五收集瓶26中；最终步骤7中得到了纯化后的68Ga。
每个溶液传输过程结束后都会通过第一三通阀4或第二三通阀14控制氮气对相应管道进行吹扫。整个流程结束后，将所有阀门复位，并关闭氮气阀门。
本实用新型通过采用两级分离纯化柱盛装不同的色谱树脂，对在回旋加速器上辐照后的靶材料中的各种元素和核素进行分离以及萃取后得到合适的可直接用于药物标记的放射性核素68Ga。
在分离纯化的过程中采用注射泵作为动力装置按程序依次将各种试剂注入对应分离纯化柱，通过多通阀门进行管道通路切换，将各步骤产生的液体分别分装到对应的收集瓶中。使用氮气流动装置对管路液体流动提供动力并吹扫残存溶液，进一步可采用PLC控制系统设置操作程序用以控制各阀门开闭，形成一套完整的用于分离纯化放射性核素68Ga的装置系统。
本实用新型既能满足配套回旋加速器生产68Ga的分离纯化工艺，又能做到全自动操作以达到降低操作人员受照剂量率，减少辐照伤害。此外，自动化流程还可以提高分离纯化效率，大大缩减整个分离纯化过程所需要的时间，对于特别是短半衰期的核素如68Ga而言具有重要意义。
前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种放射性核素Ga-68分离纯化系统，其特征在于,包括第一三通阀及与第一三通阀之间通过控制阀连通的气源、第二三通阀和第一多通阀；
所述第一多通阀的多个入口分别与第一三通阀、第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶连接，第一多通阀的出口与第一萃取柱入口连接；
所述第一萃取柱出口连接第二多通阀入口，第二多通阀的多个出口分别连接第二三通阀、第一收集瓶和第二收集瓶；
还包括第三多通阀，所述第三多通阀的多个入口分别连接第二三通阀、第四试剂瓶和第五试剂瓶，第三多通阀的出口连接第二萃取柱入口；
第二萃取柱出口连接第四多通阀的入口，第四多通阀的多个出口分别连接第三收集瓶、第四收集瓶和第五收集瓶；
每个试剂瓶均附属有用于加压注射的注射泵；
所述纯化系统还包括与各个三通阀、多通阀、控制阀和注射泵控制连接的控制器。
2.如权利要求1所述的放射性核素Ga-68分离纯化系统，其特征在于，所述气源出口处连接有流量控制器。
3.如权利要求1所述的放射性核素Ga-68分离纯化系统，其特征在于，第一萃取柱和第二萃取柱盛放的色谱树脂分别为ZR树脂和TK200树脂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |