DE10344101B3 - Producing carrier-free arsenic-72, e.g. useful for positron emission tomography, comprises irradiating target to produce selenium-72 and generating arsenic-72 by radioactive decay - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von trägerfreiem 72As und eine Vorrichtung zur automatischen Herstellung von trägerfreiem 72As und trägerfreiem 72As(III)-Halogenid, welche in der Chemie und Radiopharmazie sowie Nuklearmedizin verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Gewinnung von und Synthesechemie mit trägerfreiem (im Folgenden bezeichnet mit "no-carrier-added" bzw. "nca") 72As und 72As(III)-Halogeniden.The invention relates to a method for producing carrier-free 72 As and a device for the automatic production of carrier-free 72 As and carrier-free 72 As (III) halide, which are used in chemistry and radiopharmaceuticals and nuclear medicine. In particular, the invention relates to the production of and synthetic chemistry with carrier-free (hereinafter referred to as "no-carrier-added" or "nca") 72 As and 72 As (III) halides.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist es möglich, biochemische Prozesse in vivo zu quantifizieren. Dazu sind beispielsweise neurobiologisch oder tumorbiologisch relevante Moleküle mit solchen geeigneten Radioisotopen zu markieren, die eine hohe Positronen-Emissionsrate haben. Diese Positronen treffen in unmittelbarer Nähe ihres Emissionsortes auf Elektronen und werden beim Zusammenstoß mit diesen vernichtet. Die dabei entstehende Annihilationsstrahlung besteht zum größten Teil aus zwei γ-Strahlen mit einer Energie von jeweils 511 keV. Die beiden Photonen werden in einem Winkel von 180 Grad ausgestrahlt. Diese Tatsache ermöglicht, tomographisch den Ort des Zusammenstoßes zu berechnen. Mit Hilfe einer Koinzidenzschaltung werden die beiden Photonen von zwei gegenüberliegenden Detektoren registriert. Die erhaltenen Informationen werden mit Hilfe tomographischer Algorithmen in Bilder und Zeit-Aktivitäts-Daten umgerechnet. Wendet man die PET zum Beispiel beim Menschen an, liefern die dabei entstehenden Aufnahmen Informationen über Stoffwechselvorgänge einzelner Organe.With With the help of positron emission tomography (PET) it is possible to do biochemical Quantify processes in vivo. These are, for example, neurobiological or molecules relevant to tumor biology with such suitable radioisotopes to mark that have a high positron emission rate. This Positrons strike in the immediate vicinity of their emission location Electrons and are destroyed when they collide with them. The the resulting annihilation radiation exists for the most part from two γ-rays with an energy of 511 keV each. The two photons will broadcast at an angle of 180 degrees. This fact enables tomographically calculate the location of the collision. With help a coincidence circuit, the two photons are from two opposite Detectors registered. The information received is shared with Using tomographic algorithms in images and time activity data converted. If you use PET in humans, for example, deliver the resulting recordings provide information about individual metabolic processes Organs.
Die meisten PET-Pharmaka enthalten kurzlebige Radioisotope wie zum Beispiel Fluor-18, Kohlenstoff-11, Stickstoff-13 oder Sauerstoff-15. Sind die zu untersuchenden Vorgänge viel langsamer als die Halbwertszeit der genannten Radioisotope, können die mit solchen Radioisotopen markierten Radiopharmaka nicht eingesetzt werden. Ein längerlebiges Radioisotop könnte in solchen Fällen sehr hilfreich sein, langsam ablaufende Stoffwechselvorgänge zu untersuchen.The Most PET drugs contain short-lived radioisotopes such as Fluorine-18, carbon-11, nitrogen-13 or oxygen-15. are the processes to be examined much slower than the half-life of the radioisotopes mentioned, can they Radiopharmaceuticals labeled with such radioisotopes are not used become. A long-lived radio isotope could in such cases It can be very helpful to examine slow metabolic processes.
Arsen-72ist ein potentielles PET-Radioisotop zur Untersuchung langsam ablaufender Stoffwechselvorgänge. Die Halbwertszeit von Arsen-72beträgt 26 h und es emittiert mit einer hohen Rate von 88% Positronen mit Eβ+ max. = 2,5 MeV. Es kann direkt über verschiedene Kernreaktionen an Zyklotronen produziert werden; z. B. über die Reaktionen 72Ge(p,n), 72Ge(d,2n), 69Ga(α,n), 71Ga(α,3n), 71Ga(3He,2n).Arsenic-72 is a potential PET radioisotope for the study of slow metabolic processes. The half-life of arsenic-72 is 26 h and it emits positrons with E β + max at a high rate of 88% . = 2.5 MeV. It can be produced directly via various nuclear reactions on cyclotrons; z. B. via the reactions 72 Ge (p, n), 72 Ge (d, 2n), 69 Ga (α, n), 71 Ga (α, 3n), 71 Ga ( 3 He, 2n).
Zur Herstellung kurzlebiger Radioisotope verwendet man entweder Nuklear-Reaktoren oder ein Zyklotron, welches dann aber in der Nähe des Tomographen stehen muss. Eine Alternative zur Erzeugung vor Ort ist die Darstellung mit Hilfe eines Isotopen-Generators. Der Vorteil des Generators liegt darin, dass die Produktion des in der Regel relativ langlebigen Generator-Mutterisotops nicht in der Nähe des PET-Tomographen stattfinden muß.to Production of short-lived radioisotopes uses either nuclear reactors or a cyclotron, which must then be near the tomograph. An alternative to generating on-site is by using of an isotope generator. The advantage of the generator is that the production of the generally relatively long-lived generator isotope is not in the vicinity of the PET tomograph must take place.
Arsen-72
entsteht auch bei dem radioaktiven Zerfall von Selen-72. Selen-72
mit einer Halbwertszeit von 8,5 d dient somit als Generator-Mutterisotop für 72As. Das 72Se selbst
läßt sich
ebenfalls über
verschiedene Kernreaktionen herstellen. Dazu zählen vor allem Spallationsreaktionen
mit Protonen, beispielsweise an RbBr, wie in den Dokumenten
Bislang ist ein Generatorprinzip publiziert worden [S.H. Al-Kouraishi, G.G.J. Boswell, Int. J. Appl. Rad. Isot. 29 (1978) 607], das auf einer säulenchromatographischen Elution des 72As beruht, während 72Se als Se0 auf dem Säulenmaterial verbleibt. Dazu wird 72Se vorher mit Se- Trägerzusatz reduziert. Die Elutionsausbeuten betragen 70 %, was auf den Se-Trägergehalt zurückzuführen ist. Das Elutionsvolumen ist mit ca. 15 ml sehr groß.A generator principle has been published to date [SH Al-Kouraishi, GGJ Boswell, Int. J. Appl. Rad. Isot. 29 (1978) 607], which is based on column chromatographic elution of the 72 As, while 72 Se remains as Se 0 on the column material. For this, 72 Se is reduced beforehand with Se carrier additive. The elution yields are 70%, which is due to the Se carrier content. The elution volume is very large at approx. 15 ml.
Zwei
weitere 72Se/72As-Generatorprinzipien sind
in den Dokumenten
Gemäß der
Im Hinblick auf diese Nachteile stellt sich für die Erfindung die Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung von trägerfreiem 72As und eine Vorrichtung zur Herstellung von trägerfreiem 72As und trägerfreiem 72As(III)-Halogeniden in solchen Formen zu schaffen, die für anschließende nca 72As-Synthesen und Verweudung als Radiopharmaka für PET-Untersuchungen und Radiotherapeutika (analoge Chemie mit 77As) geeignet sind.In view of these disadvantages, the object of the invention is to provide a method for producing carrier-free 72 As and a device for producing carrier-free 72 As and carrier-free 72 As (III) halides in those forms which are suitable for subsequent nca 72 As - Syntheses and waste are suitable as radiopharmaceuticals for PET examinations and radiotherapeutics (analog chemistry with 77 As).
Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von trägerfreiem 72As durch folgende Verfahrensschritte:
- (a) Bestrahlen eines Targets aus Germanium oder Germaniumverbindungen, mit natürlicher Isotopenzusammensetzung des Germaniums oder isotop angereichertem Germanium,
- (b) chemisches Abtrennen von 72Se von dem bestrahltem Target,
- (c) Reduktion von trägerfreiem 72Se zu 72Se(0),
- (d) Überführen und Fixieren des trägerfreien 72Se(0) auf einen Radionuklidgenerator in Gestalt einer Festphasenextralctionskartusche, auf der 72As durch radioaktiven Zerfall von 72Se(0) generiert wird, und
- (e) chemisches Abtrennen des trägerfreien 72As von 72Se(0) mit Hilfe eines protogenen Lösungsmittels.
- (a) irradiation of a target made of germanium or germanium compounds with natural isotope composition of germanium or isotope-enriched germanium,
- (b) chemically separating 72 Se from the irradiated target,
- (c) reduction from unsupported 72 Se to 72 Se (0) ,
- (d) transferring and fixing the unsupported 72 Se (0) to a radionuclide generator in the form of a solid phase extraction cartridge on which 72 As is generated by radioactive decay of 72 Se (0) , and
- (e) chemical separation of the carrier-free 72 As from 72 Se (0) using a protogenic solvent.
Die Verfahrensschritte (a) bis (e) werden mit trägerfreiem 72Se ausgeführt, können aber ebenso mit geträgertem 72Se durchgeführt werden.The process steps (a) to (e) are performed with carrier-free 72 Se, but may be carried out as well-supported 72 Se.
Die weitere Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 9.The Further features of the method result from the features of claims 3 to 9.
Im Rahmen der zu lösenden Aufgabe wird auch ein Verfahren zur Weiterverarbeitung von trägerfreiem 72As, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 8, zu trägerfreiem 72As(III)-Halogenid, durch folgende Verfahrensschritte angegeben:
- (a) Hinzufügen eines Halogenids wie KI zu dem trägerfreiem 72As, das als Eluat mit Hilfe von konzentrierter Flußsäure HFkonz gewonnen wurde,
- (b) Erwärmen der konzentrierten Flußsäure HFkonz und des Eluats auf eine Temperatur von 35 bis 45 °C und Einwirken der konzentrierten Flußsäure HFkonz über eine Zeitspanne von 10 bis 15 min bis zur Bildung von Arsenhalngenid,
- (c) Überführen und Fixieren des Arsenhalogenids auf einer Festphasenextraktionskartusche, die vor dem Aufgeben der Lösung von Arsenhalogenid gemäß Schritt (b) mit einem organischen Lösungsmittel und Wasser konditioniert wird,
- (d) Spülen mit einem organischen Lösungsmittel, wie Chloroform oder Ethanol, der aufgegebenen Lösung von Arsenhalogenid, und
- (e) Trocknen des eluierten Arsenhalogenids mit einem Trocknungsmittel, wie Calciumchlorid. in einer Trocknungskartusche und Auffangen des Arsenhalogenids in einem Produktgefäß.
- (a) adding a halide, such as KI to the carrier-free 72 As, which was obtained as an eluate using concentrated hydrofluoric acid HF conc
- (b) heating the concentrated hydrofluoric acid HF conc. and the eluate to a temperature of 35 to 45 ° C. and exposure to the concentrated hydrofluoric acid HF concentrated over a period of 10 to 15 min until arsenic halide genide is formed,
- (c) transferring and fixing the arsenic halide on a solid phase extraction cartridge which is conditioned with an organic solvent and water before the solution of arsenic halide according to step (b) is applied,
- (d) rinsing with an organic solvent such as chloroform or ethanol, the applied solution of arsenic halide, and
- (e) drying the eluted arsenic halide with a drying agent such as calcium chloride. in a drying cartridge and collecting the arsenic halide in a product container.
Als Target zur Erzeugung des Mutternuklides für einen 72Se/72As Radionuklidgenerator wird natürliches Germanium oder hochangereichertes 70Ge verwendet werden. Die Darstellung des 72Se erfolgt hier über (α,2n)- oder (3He,3n)-Reaktionen an Germanium oder Germanium-Verbindungen. Das bestrahlte Germaniumtarget wird beispielsweise in HFkonz bei einer Temperatur von 50 °C gelöst. Dabei bildet sich [GeF6]2-. Das in der Lösung vorhandene 72Se wird ohne Se-Trägerzusatz zu 72Se(0) reduziert. Der wesentliche Unterschied zu dem oben genannten Verfahren gemäß S. H. Al-Kouraishi und G. G. J. Boswell „An Isotope Generator for 72As", International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol. 29, Seiten 607–609 (1978) ist damit der Verzicht auf Selen-Trägerzugabe. Dieses trägerfreie 72Se(0) wird auf einer Festphasenextraktionskartusche fixiert.Natural germanium or highly enriched 70 Ge is used as the target for generating the mother nuclide for a 72 Se / 72 As radionuclide generator. The 72 Se is represented here via (α, 2n) or (3He, 3n) reactions on germanium or germanium compounds. The irradiated germanium target is, for example, dissolved in HF conc at a temperature of 50 ° C. This forms [GeF 6 ] 2 -. The 72 Se present in the solution is reduced to 72 Se (0) without the addition of Se carrier. The main difference from the above-mentioned method according to SH Al-Kouraishi and GGJ Boswell "An Isotope Generator for 72 As", International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol. 29, pages 607-609 (1978) is thus the elimination of selenium - Carrier addition: This carrier-free 72 Se (0) is fixed on a solid phase extraction cartridge.
Zur zyklischen Abtrennung des trägerfreien 72As von 72Se und zur Umwandlung von nca 72As zu nca 72As(III)-Halogeniden, wobei nca trägerfrei (no carrier added) bedeutet, wird eine Vorrichtung zur automatischen Herstellung von trägerfreiem 72As und trägerfreiem 72As(III)Halogenid eingesetzt, enthaltend:
- (a) ein erstes Reaktionsgefäß, das mit einer Anzahl von Eingabeeinrichtungen und einer Inertgaszufuhr verbunden ist,
- (b) einen Radionuklidgenerator, der mit dem ersten Reaktionsgefäß in Verbindung steht,
- (c) eine Zufuhrleitung, die den Ausgang des Radionuklidgenerators mit dem Eingang eines zweiten Reaktionsgefäßes verbindet, dessen Eingang mit den Eingabeeinrichtungen in Verbindung ist,
- (d) eine Festphasenextraktionskartusche, die an den Ausgang des zweiten Reaktionsgefäßes angeschlossen ist;
- (e) ein Abfallgefäß, das mit dem Radionuklidgenerator verbunden ist,
- (f) ein Produktgefäß, das über eine Trocknungseinrichtung an den Ausgang der Festphasenextraktionskartusche angeschlossen ist, und
- (g) eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Reaktionsgefäße, des Radionuklidgenerators und der Festphasenextraktionskartusche.
- (a) a first reaction vessel connected to a number of input devices and an inert gas supply,
- (b) a radionuclide generator in communication with the first reaction vessel,
- (c) a supply line connecting the output of the radionuclide generator to the input of a second reaction vessel, the input of which is connected to the input devices,
- (d) a solid phase extraction cartridge connected to the outlet of the second reaction vessel;
- (e) a waste vessel connected to the radionuclide generator,
- (f) a product vessel connected to the exit of the solid phase extraction cartridge via a drying device, and
- (g) a heater for heating the reaction vessels, the radionuclide generator and the solid phase extraction cartridge.
Das durch das auf der Festphasenextraktionskartusche fixierte 72Se generierte 72As kann mit verschiedenen protogenen Lösungsmitteln, z.B. HFkonz von der Kartusche eluiert werden. Mit HFkonz sind 60% der Aktivität schon im ersten Milliliter Eluat, im Gegensatz zu 15 ml bei dem Verfahren gemäß S. H. Al-Kouraishi und G. G. J. Boswell „An Isotope Generator for 72As", International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol. 29, Seiten 607–609 (1978) separierbar. Dieser Vorgang kann bei Bedarf jederzeit zur Gewinnung des Generatorprodukts ausgeführt werden.The 72 As generated by the 72 Se fixed on the solid phase extraction cartridge can be concentrated from the cartridge with various protogenic solvents, eg HF. With HF konz , 60% of the activity is already in the first milliliter of eluate, in contrast to 15 ml in the method according to SH Al-Kouraishi and GGJ Boswell "An Isotope Generator for 72 As", International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol. 29 , Pp. 607-609 (1978) se parierbar. This process can be carried out at any time to obtain the generator product.
Im
Gegensatz zu den bis jetzt bekannt gewordenen Verfahren ermöglichen
die erfindungsgemäßen Verfahren,
das nca 72As in eine für weitere chemische Synthesen
praktikable Form überzuführen. Hierzu
werden zu dem Generatoreluat geringe Mengen eines Halogenids (z.B.
KI) hinzugefügt.
Es bildet sich eine nca 72AsI3-Lösung, die über eine
weitere Festphasenextraktionskartusche aufgegeben wird, wobei das
nca 72AsI3 zu mehr
als 99 % an der stationären
Phase fixiert bleibt. Zur Entfernung der HF wird die Kartusche mit
Argon aus einer Inertgaszufuhr
An Hand der einzigen Figur wird die Vorrichtung zur automatisierten Herstellung von trägerfreiem 72As und von trägerfreien 72As(III)-Halogeniden erläutert.The device for the automated production of carrier-free 72 As and carrier-free 72 As (III) halides is explained on the basis of the single figure.
Die
Vorrichtung enthält
zwei Reaktionsgefäße
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Ein über (3He,xn) bestrahltes 100 mg Germaniumoxidtarget
wird zur Abtrennnung des 72Se zunächst in
3 ml HFkonz, zugeführt über die Eingabeeinrichtung
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass ein sehr einfaches und schnelles Verfahren zur Darstellung von trägerfreiem 72AsI3 an einem trägerfreien 72Se/72As-Radionuklidgenerator zur Verfügung steht. Das nca 72Se wird dabei zuerst auf naßchemischem Weg von bestrahlten Germaniumtargets abgetrennt. Es erfolgt die Trennung 72Se/72As in einer einfach aufgebauten Vorrichtung, die Synthese von 72As(III)-Halogeniden, bzw. generell die automatisierte Herstellung von trägerfreiem *AsX3; (*=70, 71, 72, 74, 76, 77; X=Cl, Br, I), sowie nachfolgende Synthesen von nca As-Pharmaka damit.The advantage of the invention is that a very simple and fast method for displaying carrier-free 72 AsI 3 on a carrier-free 72 Se / 72 As radionuclide generator is available. The nca 72 Se is first separated from irradiated germanium targets using the wet chemical method. 72 Se / 72 As is separated in a simply constructed device, the synthesis of 72 As (III) -Ha logenides, or generally the automated production of carrier-free * AsX 3 ; (* = 70, 71, 72, 74, 76, 77; X = Cl, Br, I), as well as subsequent syntheses of nca As pharmaceuticals.
Die Erfindung beinhaltet dabei ein Generatorkonzept, in dem das 72Se trägerfrei auf einer Festphasenextraktionskartusche fixiert bleibt, und 72As als 72As(III)-Halogenid in einem organischen Lösungsmittel gewonnen werden kann. Die 72As-Trennausbeuten liegen höher als 60 % in einem Milliliter, die 72Se-Kontaminationen final unter 0,001%.The invention includes a generator concept in which the 72 Se remains fixed on a solid phase extraction cartridge and 72 As can be obtained as 72 As (III) halide in an organic solvent. The 72 As separation yields are higher than 60% in one milliliter, the 72 Se contaminations are finally below 0.001%.
Des Weiteren sind die Verfahrensschritte und die Vorrichtung zur automatisierten Herstellung von trägerfreiem 72AsI3 auf andere Arsenisotope und weitere As(III)-Halogenide (*AsX3; *=70, 71, 72, 74, 76, 77; X=Cl, Br, I) übertragbar.Furthermore, the process steps and the device for the automated production of carrier-free 72 AsI 3 on other arsenic isotopes and other As (III) halides (* AsX 3 ; * = 70, 71, 72, 74, 76, 77; X = Cl, Br, I) transferable.
Für das trägerfreie Arsenhalogenid wird ein Arsenisotop aus der Gruppe mit den Atomgewichten 70, 71, 72. 74, 76, 77 ausgewählt. Trägerfreie Arsenhalogenide *AsX3 mit * = 70, 71, 72. 74 und X = Cl, Br, I werden zur Herstellung von Radiopharmaka für die Positronen-Emissions- Tomographie verwendet, während Arsenhalogenide mit * = 76, 77 und X = Cl, Br, I bei der Herstellung von Radiotherapeutika Anwendung finden.For the carrier-free arsenic halide, an arsenic isotope is selected from the group with atomic weights 70, 71, 72, 74, 76, 77. Carrier-free arsenide halides * AsX 3 with * = 70, 71, 72, 74 and X = Cl, Br, I are used for the production of radiopharmaceuticals for positron emission tomography, while arsenic halides with * = 76, 77 and X = Cl, Br, I are used in the manufacture of radiotherapeutic agents.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120403 |