DE202006020604U1 - Column system for producing a solution with high specific activity - Google Patents
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Abstract
Generator für radioaktive Substanzen mit einer Chromatographiesäule (3), die eine stationäre Phase und ein daran adsorbiertes Mutternuklid umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des adsorbierten Mutternuklids mindestens 10% der maximalen Adsorptionskapazität der stationären Phase umfaßt.generator for radioactive Substances with a chromatography column (3), which is a stationary phase and a parent nuclide adsorbed thereto, characterized that the Amount of adsorbed mother nuclide at least 10% of the maximum adsorption capacity the stationary one Phase includes.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung radioaktiver Lösungen, insbesondere für medizinische Anwendungen, wie die Brachytherapie (Angioplastie) und die Onkologie (Tumortherapie, Knochentumor-Schmerztherapie, Behandlung von Lungen- und Lebertumoren) und insbesondere einen Generator für radioaktive Substanzen.The The present invention relates to an apparatus for manufacturing radioactive solutions, especially for medical applications, such as brachytherapy (angioplasty) and oncology (tumor therapy, bone tumor pain therapy, Treatment of lung and liver tumors) and in particular one Generator for radioactive substances.
Ein Beispiel einer Anwendung radioaktiver Substanzen in der Nuklearmedizin ist die Angioplastie. Dabei wird ein Ballonkatheter mit einem Dilatationsballon zum Aufweiten verengter oder verschlossener Blutgefäße verwendet. Um eine Wiederverengung oder Restenose der erweiterten Blutgefäße zu verhindern, wird häufig ein Stent, der gegebenenfalls zur Freisetzung von Medikamenten eingerichtet ist, in das Blutgefäß implantiert. Eine alternative Methode zur Vermeidung einer Restenose besteht darin, den Dilatationsballon mit einer radioaktiven Flüssigkeit zu füllen, die die Gefäßwände durch die Strahlung lokal verödet, um eine Narbenbildung und damit die Restenose zu vermeiden.One Example of a use of radioactive substances in nuclear medicine is the angioplasty. This is a balloon catheter with a dilatation balloon used to dilate narrowed or occluded blood vessels. To prevent re-narrowing or restenosis of dilated blood vessels becomes common a stent that may be set up to release medication is implanted in the blood vessel. An alternative method of preventing restenosis exists in it, the dilatation balloon with a radioactive fluid to fill, through the vessel walls locally destroying the radiation, to avoid scarring and thus restenosis.
Für eine Vielzahl therapeutischer Anwendungen, wie auch die Angioplastie, ist Rhenium-188 von großem Interesse. Rhenium-188 kann auf einfache Weise und ohne Trägermaterialien aus dem Zerfall des langlebigen Mutternuklids Wolfram-188 (T1/2 = 64,9 Tage) gewonnen werden. Zur Gewinnung am Behandlungsort kann Rhenium-188 aus einem Generator mit einer Chromatographiesäule als Natriumperrhenat oder als Perrheniumsäure eluiert werden.For a variety of therapeutic applications, including angioplasty, rhenium-188 is of great interest. Rhenium-188 can be obtained in a simple manner and without carrier materials from the decomposition of the long-lived parent nuclide tungsten-188 (T 1/2 = 64.9 days). For recovery at the treatment site, rhenium-188 can be eluted from a generator with a chromatography column as sodium perrhenate or as perrhenic acid.
Dabei
wird zunächst
Wolfram-188 enthaltendes Wolfram in der Form von Wolframat (WO4 2–) an der festen Phase
der Chromatographiesäule,
die beispielsweise durch Aluminiumoxid gebildet wird, adsorbiert.
Das an der Säule
adsorbierte Wolfram-188 zerfällt
in Rhenium-188 und kann aus dem Generator mit einer sterilen isotonischen
Salzlösung
(0,9% NaCl) eluiert werden. Das Zerfallschema von Wolfram-188 ist
in
Für die Angioplastie ist eine hohe spezifische Aktivität (die spezifische Aktivität ist die Radioaktivität pro Menge der Lösung, in der die radioaktive Substanz enthalten ist) im Bereich zwischen 4 und 9 GBq/ml (100–250 mCi/ml) erforderlich. Die spezifische Aktivität der eluierten Lösung hängt einerseits von der spezifischen Aktivität des verwendeten radioaktiven Materials, die u. a. durch den Gehalt an Wolfram-188 im Wolfram bestimmt ist, und andererseits vom verwendeten Generator ab.For angioplasty is a high specific activity (the specific activity is the Radioactivity per Amount of solution, in which the radioactive substance is contained) in the range between 4 and 9 GBq / ml (100-250 mCi / ml). The specific activity of the eluted solution depends, on the one hand, on the specific activity the radioactive material used, the u. a. by the salary at Wolfram-188 in tungsten, and on the other hand of the used Generator off.
Wolfram-188 wird mittels einer (2n, 2γ) Reaktion aus angereichertem Wolfram-186 hergestellt. Die Wahrscheinlichkeit für diese Reaktion ist niedrig, da der Wirkungsquerschnitt für die (2n, 2γ) Reaktion von Wolfram-186 nur 36 Barn und der Wirkungsquerschnitt für die (n, γ)-Reaktion von Wolfram-187 nur 70 Barn beträgt. Darüber hinaus muß zur Erzeugung von Wolfram mit einer hohen spezifischen Aktivität ein Reaktor mit hohem Neutronenfluß von mehr als 1015 n cm–2 s–1 verwendet werden. Es sind daher nur einige wenige Reaktoren für die Herstellung von Wolfram-188 geeignet.Tungsten-188 is prepared by a (2n, 2γ) reaction from enriched tungsten-186. The probability of this reaction is low because the cross section for the (2n, 2γ) reaction of tungsten-186 is only 36 barn and the cross section for the (n, γ) reaction of tungsten-187 is only 70 barn. In addition, to produce tungsten with high specific activity, a high neutron flux reactor greater than 10 15 cm -2 s -1 must be used. Therefore, only a few reactors are suitable for the production of tungsten-188.
Typischerweise, wie auch bei der oben gezeigten Elution liegt die spezifische Aktivität des verwendeten Wolfram zwischen 5 und 6 Ci/g. Niedrigere spezifische Aktivitäten erwiesen sich als ungeeignet für Wolfram-188/Rhenium-188-Generatoren, da dann eine für medizinische Anwendungen ausreichende spezifische Aktivität des Eluats nur mit einer aufwendigen Konzentrierung erreicht werden kann, während die spezifische Aktivität des Eluats nicht durch Verwendung von größeren Mengen an Wolfram mit niedriger spezifischer Aktivität oder größeren Säulen erhöht werden kann, da dabei das Volumen der eluierten Lösung ebenfalls ansteigt.typically, as with the elution shown above, the specific activity of the used Tungsten between 5 and 6 Ci / g. Lower specific activities proved unsuitable for Tungsten-188 / rhenium-188 generators, then one for medical Applications sufficient specific activity of the eluate only with an elaborate Concentration can be achieved while the specific activity of the eluate not by using larger quantities can be increased to tungsten with low specific activity or larger columns, as doing so Volume of the eluted solution also increases.
Nachteilig bei den bekannten Elutionsverfahren ist daher, daß Wolfram mit einer hohen spezifischen Aktivität, d. h. Wolfram, das einen hohen Anteil an Wolfram-188 enthält, verwendet werden oder eine Fraktionierung oder eine Konzentrierung des Eluats erfolgen muß, um ein für die Angioplastie geeignetes Eluat mit hoher spezifischer Aktivität zu erhalten.adversely in the known elution is therefore that tungsten with a high specific activity, d. H. Wolfram, the one contains high content of tungsten-188, be used or a fractionation or concentration the eluate must one for To obtain the angioplasty suitable eluate with high specific activity.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ohne Fraktionieren oder Konzentrieren ein Eluat mit einer hohen spezifischen Aktivität erhalten werden kann.Therefore It is the object of the present invention to provide a device to provide with without fractionating or concentrating Eluate with a high specific activity can be obtained.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Generator für radioaktive Substanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These Task is solved through a generator for radioactive substances having the features of claim 1. Other preferred embodiments are in the dependent claims specified.
Erfindungsgemäß wird ein Generator für radioaktive Substanzen mit einer Chromatographiesäule bereitgestellt, die eine stationäre Phase und ein daran adsorbiertes Mutternuklid umfaßt, wobei die Menge des absorbierten Mutternuklids mindestens 10% der maximalen Absorptionskapazität der stationären Phase umfaßt. Die Menge des adsorbierten Mutternuklids kann auch 20%, 40% und vorzugsweise 60% der maximalen Absorptionskapazität der stationären Phase oder mehr umfassen.According to the invention is a Generator for provided radioactive substances with a chromatography column, the one stationary Phase and a mother nuclide adsorbed thereto, wherein the amount of absorbed mother nuclide is at least 10% of the maximum absorption capacity the stationary one Phase includes. The amount of adsorbed mother nuclide can also be 20%, 40% and preferably 60% of the maximum absorption capacity of the stationary phase or more.
Es wird dadurch möglich, im Generator Wolfram mit einer geringeren spezifischen Aktivität, wie beispielsweise einem geringeren Gehalt an Wolfram-188 zu verwenden, um ein Eluat mit derselben spezifischen Aktivität, wie bei einem Generator des Stands der Technik zu erhalten. Des weiteren kann beim erfindungsgemäßen Generator die Zeitdauer zwischen Neubefüllungen mit radioaktivem Material gegenüber Generatoren des Stands der Technik verlängert werden und es ist möglich, ohne Fraktionieren eine für nuklearmedizinische Anwendungen verwendbare Rhenium-188-Lösung mit sehr hoher spezifischer Aktivität zu erhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die stationäre Phase in der Chromatographiesäule Aluminiumoxid (Al2O3) und das daran absorbierte Mutternuklid Wolfram-188, das in Rhenium-188 zerfällt.It thereby becomes possible to use in the generator tungsten having a lower specific activity, such as a lower content of tungsten-188, in order to obtain an eluate having the same specific activity as in a generator of the prior art. Further, in the generator of the present invention, the time between refilling radioactive material with respect to prior art generators can be extended, and it is possible to obtain, without fractionation, a very high specific activity rhenium-188 solution useful for nuclear medicine applications. In a preferred embodiment, the stationary phase in the chromatography column comprises alumina (Al 2 O 3 ) and the parent nuclide tungsten-188 absorbed thereon, which decomposes into rhenium-188.
Das
in
Dies bedeutet für W-188/Re-188-Generatoren, daß Wolfram mit einer niedrigeren spezifischen Aktivität und somit Wolfram mit einem geringeren Anteil von Wolfram-188 im Verhältnis zu stabilen Isotopen des Wolframs verwendet werden kann als bei W-188/Re-188-Generatoren des Stands der Technik. Dadurch können die Kosten für die Herstellung des Wolframs reduziert werden. Des weiteren kann die Zeitdauer in der der Generator vor einem Wiederbefüllen benutzt werden kann, gegenüber einem W-188/Re-188-Generator des Stands der Technik verlängert werden. Andererseits können bei Verwendung von Wolfram mit einem hohen Anteil an stabilen Isotopen des Wolframs Rhenium-188-Lösungen mit einer sehr hohen spezifischen Aktivität ohne zusätzliches Fraktionieren oder Konzentrieren erhalten werden.This means for W-188 / Re 188 generators that tungsten with a lower specific activity and thus tungsten with one lower proportion of tungsten-188 in relation to stable isotopes of the tungsten can be used as in W-188 / Re-188 generators of the state of the technique. Thereby can the price for the production of tungsten can be reduced. Furthermore, can the length of time the generator uses before refilling can be, opposite a W-188 / Re-188 generator of the prior art. On the other hand when using tungsten with a high content of stable isotopes of tungsten rhenium-188 solutions with a very high specific activity without additional fractionation or Concentration can be obtained.
Eine höhere spezifische Aktivität des Eluats wird erzielt, indem ein größerer Anteil der verfügbaren Adsorptionsoberfläche der festen Phase mit Mutternukliden belegt wird, so daß mit derselben Menge eines Lösungsmittels mehr Tochternuklide eluiert werden können. Dies geschieht unter anderem unter Optimierung eines oder mehrerer der Parameter, umfassend die Beladungsdauer, die Wolframkonzentration, den pH-Wert und den Wolfram-Oxidationszustand.A higher specific activity of the eluate is achieved by allowing a greater proportion of the adsorbent surface available solid phase is covered with mother nuclides, so that with the same Amount of a solvent more daughter nuclides can be eluted. This happens under including optimizing one or more of the parameters the loading time, the tungsten concentration, the pH and the Tungsten oxidation state.
Die Chromatographiesäule kann mit Aluminiumoxid (Al2O3) als stationärer Phase befüllt werden. Als stationäre Phase in der Chromatographiesäule sind neben Aluminiumoxid andere geeignete Materialien, wie beispielsweise Kieselgel, Zirkoniumoxid, Manganoxid, Tinanoxid und deren Gemische, denkbar.The chromatography column can be filled with alumina (Al 2 O 3 ) as a stationary phase. As a stationary phase in the chromatography column, other suitable materials besides alumina, such as silica gel, zirconium oxide, manganese oxide, tin oxide and mixtures thereof, are conceivable.
Die Chromatographiesäule kann auch mit einer radioaktiven Substanz bzw. einem Mutternuklid in einer Lösung befüllt werden. Bei dem Mutternuklid handelt es sich vorzugsweise um Wolfram-188 enthaltendes Wolfram, das als Wolframat (WO4 2–) an Aluminiumoxid absorbiert und in die Chromatographiesäule eingebracht wird, wobei das darin enthaltene Wolfram-188 in Rhenium-188 zerfällt. Es sind jedoch auch andere radioaktive Substanzen denkbar, wie beispielsweise Molybdän-99, das in Technetium-99 zerfällt, und Strontium-82, das in Rubidium-82 zerfällt.The chromatography column can also be filled with a radioactive substance or a mother nuclide in a solution. The parent nuclide is preferably tungsten-containing tungsten, which is absorbed as tungstate (WO 4 2- ) on alumina and introduced into the chromatography column, with the tungsten-188 contained therein decomposing into rhenium-188. However, other radioactive substances are conceivable, such as molybdenum-99, which decomposes into technetium-99, and strontium-82, which decomposes into rubidium-82.
Ein Oxidieren der radioaktiven Lösung vor einem Befüllen der Säule kann mit H2O2 und vorzugsweise 30%igem H2O2 erfolgen. Des weiteren kann nach dem Oxidieren das Säuern der Lösung mit HCl erfolgen.Oxidation of the radioactive solution before filling the column can be done with H 2 O 2 and preferably 30% H 2 O 2 . Furthermore, after the oxidation, the acidification of the solution can be carried out with HCl.
Vorzugsweise erfolgt das Eluieren mit einer 0,9%igen NaCl-Lösung als Lösungsmittel. NaCl eignet sich gut für radiomedizinische Anwendungen, da es für den menschlichen Körper verträglich ist.Preferably the elution is carried out with a 0.9% NaCl solution as solvent. NaCl is suitable good for Radiomedical applications, since it is compatible with the human body.
Auch das Konzentrieren des Eluats kann erfolgen, wodurch eine noch höhere spezifische Aktivität erreicht wird.Also The concentration of the eluate can be carried out, whereby an even higher specific activity is reached.
Schließlich kann zur Erzielung einer höheren spezifischen Aktivität auch das Fraktionieren des Eluats erfolgen.Finally, can to achieve a higher specific activity also the fractionation of the eluate done.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die spezifische Aktivität des Wolframs mindestens 5 Ci/g. Beim erfindungsgemäßen Generator kann jedoch auch Wolfram-188 enthaltendes Wolfram mit 2,5–3,5 Ci/g als Quelle für Rhenium-188 für die Angioplastie verwendet werden, ohne daß es notwendig ist, das Eluat zu fraktionieren oder zu konzentrieren.According to one preferred embodiment comprises the specific activity of tungsten at least 5 Ci / g. In the generator according to the invention can but also tungsten containing 188 tungsten with 2.5-3.5 Ci / g as a source for Rhenium-188 for the Angioplasty can be used without the eluate being necessary to fractionate or concentrate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Chromatographiesäule des Generators ein Volumen von mindestens 2,4 cm3, bevorzugt mindestens von 3,5 cm3 und besonders bevorzugt von 4,7 cm3 oder mehr.According to a further preferred Ausfüh The chromatography column of the generator comprises a volume of at least 2.4 cm 3 , preferably at least 3.5 cm 3 and particularly preferably 4.7 cm 3 or more.
Des weiteren kann der Generator eine Pumpe umfassen, mit der eine Lösung durch die Chromatographiesäule gepumpt werden kann. Die Pumpe kann durch ein evakuiertes steriles Glasgefäß ersetzt werden.Of Further, the generator may include a pump, with a solution through the chromatography column can be pumped. The pump can be evacuated by a sterile Glass vessel to be replaced.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Generator ein abgeschirmtes Gehäuse, in dem die Chromatographiesäule aufgenommen ist.According to one another preferred embodiment comprises the generator has a shielded housing in which the chromatography column is housed is.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchenThe Invention will be described below with reference to a preferred embodiment with reference to the drawings, in which
Im
folgenden wird der erfindungsgemäße Generator
anhand einer beispielhaften Ausführungsform
eines Wolfram-188/Rhenium-188-Generator-Systems beschrieben. In
In
Der Anstieg der spezifischen Aktivität tritt besonders bei einer Erhöhung der Menge des an der Chromatographiesäule adsorbierten Mutternuklids von 9% auf 60% auf, während bei einer Änderung der Menge des absorbierenden Mutternuklids zwischen 1% und 9% keine merkliche Veränderung der spezifischen Aktivität zu erkennen ist. Durch Erhöhen der Wolfram-Menge von 9% auf 60% ist es somit möglich, dieselbe spezifische Aktivität mit einem wesentlich geringeren Anteil an Wolfram-188 an der Gesamtmenge des Wolframs, mit der die Chromatographiesäule befüllt wird, zu erreichen. Beispielsweise kann der Anteil von Wolfram 188 an der Gesamtmenge in dem Maße reduziert werden, wie die Menge des an der fes ten Phase der Chromatographiesäule adsorbierten Wolframs erhöht wird. Andererseits kann bei Verwendung von Wolfram mit gleichbleibender spezifischer Aktivität eine höhere spezifische Aktivität des Eluats ohne zusätzliches Fraktionieren oder Konzentrieren erhalten werden.Of the Increase in specific activity especially occurs with an increase the amount of parent nuclide adsorbed on the chromatography column of 9% to 60% on while in case of a change the amount of absorbent mother nuclide between 1% and 9% none noticeable change the specific activity can be seen. By elevating It is thus possible for the same amount of tungsten from 9% to 60% activity with a much lower proportion of tungsten-188 in total of the tungsten filling the chromatographic column. For example, can the proportion of tungsten 188 in the total reduced to the extent are adsorbed as the amount of the fes th phase of the chromatography column Wolframs increased becomes. On the other hand, when using tungsten with more constant specific activity a higher one specific activity of the eluate without additional Fractionation or concentration can be obtained.
In
In
In
Der
beispielhaft dargestellte Wolfram-188/Rhenium-188-Generator hat
eine Wolfram-188 Aktivität
von 111 GBq. Zur Herstellung des Generators werden 8g trockenes
Aluminiumoxid, zu dem ein Acetatpuffer als Stabilisierungsmittel
hinzugefügt
wird, in eine Chromatographiesäule
aus Quarzglas eingebracht, in der bodenseitig ein Filter angeordnet
ist. Das oberhalb des Aluminiumoxids verbleibende Volumen der Säule wird
mit Glaswolle aufgefüllt
und die Säule
wird mit zwei Septa (oben und unten) abgedichtet. Anschließend wird
die Chromatographiesäule
in der Abschirmung
Das Wolfram-188 ist in einer Natriumwolframatlösung (Na2 188WO4) enthalten, in der die spezifische Aktivität des Wolframs-188 ca. 200 GBq/g betragt. Die Lösung wird zunächst mit der stöchiometrischen Menge an Wasserstoffperoxid (H2O2 30%) oxidiert und dann zu pH = 3 mit Chlorwasserstoffsäure (HCL, 4M) gesäuert.The tungsten 188 is contained in a solution of sodium tungstate (Na 2 188 WO 4 ) in which the specific activity of tungsten-188 is about 200 GBq / g. The solution is first oxidized with the stoichiometric amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 30%) and then acidified to pH = 3 with hydrochloric acid (HCL, 4M).
Danach wird die Chromatographiesäule mit der Wolfram-188 enthaltendem Lösung befüllt, indem die Lösung mit Hilfe einer Vakuumpumpe durch die Chromatographiesäule gesaugt wird.After that becomes the chromatography column filled with the tungsten-containing solution by adding the solution with Using a vacuum pump sucked through the chromatography column becomes.
Die
Säule wird
dann mit 15 ml eines Stabilisierungsmittels gespült. Danach wird die Säule mit mehreren
ml einer Salzlösung
(NaCl 0,9%) gespült. Anschließend ist
der Generator einsatzbereit. Es kann ein Elutionsprofil entsprechend
einer in
Die Effizienz des Generators beträgt anfangs ca. 80% des verfügbaren Rhenium-188 und liegt für zumindest 2 Halbwertszeiten von Wolfram-188 im Bereich von 70–80%.The Efficiency of the generator is initially about 80% of the available Rhenium-188 and is for at least 2 half lives of tungsten-188 in the range of 70-80%.
An der dargestellten Ausführungsform der Erfindung können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, zu verlassen.At the illustrated embodiment of the invention Numerous modifications are made without the scope of the To leave the invention as defined by the claims.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale können einzeln und in jeder beliebigen Kombination für die Erfindung von Bedeutung sein.The in the description, the claims and The drawing reproduced features can individually and in any Combination for the Invention be of importance.
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