DE2456603A1

DE2456603A1 - Fluessige zusammensetzungen fuer das szintillationszaehlverfahren

Info

Publication number: DE2456603A1
Application number: DE19742456603
Authority: DE
Inventors: Joel Mervin Kauffmann
Original assignee: New England Nuclear Corp
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1975-06-05
Also published as: SE7414841L; CH617270A5; NL7415595A; JPS544278B2; US3939094A; CA1038756A; US4124527A; JPS5625470B2; JPS50114279A; SE421455B; JPS5493683A; GB1477375A

Description

NEW ENGLAND NUCLEAR CORPORATION

575 Albany Street

Boston, Massachusetts 02118/V.St.A.

Unser Zeichen; N 632

Flüssige Zusammensetzungen für das Szintillationszählverfahren

Wenn ein geladenes atomares oder nukleares Teilchen durch Materie tritt, gibt es seine Energie zur Ionisierung und'Erregung der Moleküle des Materials ab. Diese Ionisierung und/oder Erregung bildet die Grundlage für die meisten Geräte, welche für den Nachweis und die Messung solcher Teilchen verwendet werden. Ähnliche Geräte werden auch zum Nachweis von ungeladenen Strahlungen verwendet, welche sekundär während ihres Durchgangs durch die Materie geladene Teilchen erzeugen. Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und Neutronen sind Beispiele für ungeladene Strahlungen. Die verschiedenen Typen von Geräten zur Feststellung von Strahlung können in drei Kategorien unterteilt werden: Dosimeter, Geräte zur Sichtbarmachung einer Spur und Zähler, z.B. Szintillationszähler.

Dr.Hä/Mk

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In Szintillationszähler! wird die in einem geeigneten Feststoff, einer Flüssigkeit oder einem Gas durch energiereiche, geladene oder ungeladene Teilchen erzeugte Floureszenzemission von einer oder mehreren Photovervielfacherröhren oder anderen lichtempfindlichen Vorrichtungen festgestellt. Strahlungen und Teilchen, zu deren Feststellung Szintillationszähler verwendet werden, sind z.B. Neutronen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronen (ß-Strahlen), Positronen, Protonen, Deuteronen, Tritonen, Alphateilchen, Spaltprodukte, Mesonen und andere Kernteilchen. Der Szintillationsyorgang ist die Umwandlung von zur Ionisierung und Erregung einer Substanz abgegebener Energie in Fluoreszenzemission. Eine Substanz, welche diese gesamte Umwandlung ergibt, wird ein Szintillator genannt und kann sich in jedem Aggregatzustand befinden, d.h. im Zustand eines Feststoffs, einer Flüssigkeit oder eines Gases.

Sowohl organische als auch anorganische Stoffe wurden als Szintillatoren in Szintillationszähler!! verwendet. Die frühesten Szintillatoren waren anorganische Stoffe, z.B. Willemit, Barium-Platincyanid, brauner Diamant und Zinksulfid. Ein primärer Nachteil der anorganischen Stoffe beruht darin, daß sie nur als kleine Kristalle und Kristallpulver zur Verfügung stehen und so als multikristalline Schirme verwendet werden müssen, die für ihre eigene Lumineszenz in Dicken von über etwa 0,1 mm undurchlässig sind. Ferner können sie infolge ihrer allgemeinen Unlöslichkeit nicht in Form von Lösungen verwendet werden.

Viele neue organische Stoffe wurden auf ihre Verwendung als Szintillatoren in Szintillationszählern getestet. Eine der

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bedeutensten Verbesserungen besteht in der Feststellung, daß organische Szintillatorlösungen an Stelle von Feststoffen verwendet werden können, so daß keine grossen, reinen, kristallinen Blöcke mehr nötig sind. Ferner wurde gefunden, daß der Szintillatorlösung oder dem "Cocktail" zur Messung eine zu testende Substanz, z.B. ein mit radio-

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aktivem Material, z.B. C , markierter Stoff, direkt zugesetzt werden kann.

In den letzten Jahren wurde die Flüssigkeits-Szintillationszählung eine sehr populäre Methode zur Messung energiearmer beta-Strahler, z.B.¹ C,^S und ^H (Tritium). Flüssigkeits-Szintillationszählung (FSZ) erfolgt in der Regel durch Vereinigen, Lösen, Dispergieren oder Löslichmachen einer zu analysierenden radioaktiven Probe in einem flüssigen Szintillator unter Bildung einer Zählprobe. Jeder radioaktive Zerfall kann zur Erzeugung eines Lichtpulses iühren und diese werden dann in einer geeigneten Einrichtung, wie Vorstehend erwähnt, gezählt. Ein Maß für den Erfolg der Analyse ist die Fähigkeit, die gleiche Anzahl Zählungen pro Zeiteinheit von einer gegebenen Probe über eine bestimmte Zeit hinweg zu erhalten, wobei man selbstverständlich den natürlichen radioaktiven Zerfall des Materials vor sich gehen läßt. Ein Maß für die Empfindlichkeit und die Brauchbarkeit der Analyse ist die sogenannte "Zähleffektivität¹¹ die allgemein wie folgt definiert wird:

.beobachtete Zählungen pro Zeiteinheit χ 100 ■ ^tatsächliche Zerfallsvorgänge pro Zeiteinheit

Die üblichen Bestandteile eines flüssigen Szintillators sind das Lösungsmittel und ein oder mehrere Fluore (fluoreszierende Stoffe, Phosphore). Das Lösungsmittel ist in der Regel eine aromatische Flüssigkeit, z.B. ein Alkylbenzol.

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Sein Zweck besteht darin, die durch die radiaktoven Zerfallsvorgänge erzeugte Erregungsenergie zu absorbieren und auf den Fluor zu übertragen. Der Fluor (der manchmal auch als Szintillatorgelöstes bezeichnet wird) wandelt die übertragene Energie in elektromagnetische Strahlung um. Wenn ein Fluor diese Strahlung bzw. Fluoreszenzlicht bei den Wellenlängen der größten Empfindlichkeit der zur Verfügung stehenden Lichtmeßvorrichtung nioht erzeugt, kann ein zweiter Fluor (der manchmal als Wellenlängenumsetzer oder sekundäres Szintillatorgelöstes bezeichnet wird) zugesetzt werden. Dieser absorbiert das Licht von dem ersten oder primären Fluor und sendet es mit längeren Wellenlängen wieder aus, die dann der Empfindlichkeit der Lichtmessvorrichtung angepaßt sein sollen, was zu einer höheren Zähleffektivität führt.

Einer der Hauptnachteile der üblichen aromatischen Lösungsmittel besteht jedoch darin, daß sie nicht das Zählen von wässrigen Proben in homogenen Medien zulassen. Die meisten biologisch interessanten und viele für Umweltfragen interessante Proben sind wässrig und enthalten Salze, Proteine und/oder Saccharide. Wenn solche Proben einem flüssigen Szintillator zugegeben werden, der überwiegend aus einem aromatischen Lösungsmittel besteht, bildet sich in dem Behälter für die Probe eine nicht-mischbare Schicht aus, die eine genaue oder eine reproduzierbare Bestimmung der radioaktiven Zerfallsvorgänge verhindert. Der mittlere Wegstreckenbereich eines bei einer Tritiumzersetzung erzeugten beta-Teilchens beträgt etwa 1,2 Mikron in Wasser und die mittlere Wegstrecke des

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aus einer C-Zersetzung herrührenden beta-Teilchens beträgt etwa 12 Mikron. Wenn das Teilchen das aromatische Lösungsmittel nicht innerhalb eines so kleinen Abstands von seinem Entstehungspunkt in der wässrigen Phase erreichen kann, resultiert aus der Zersetzung keine Szintillation oder Zählung.

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Um dies zu umgehen wurden zwei Methoden entwickelt. Die eine bestand in der Verwendung von zusätzlichen Lösungsmitteln, z.B. Methanol oder Dioxan, die sowohl mit Wasser als auch mit aromatischen Lösungsmitteln mischbar sind. Das ermöglichte eine genauere Zählung wässriger Proben in homogener Lösung, vorausgesetzt, daß die Proben klein genug und sehr verdünnt waren. Diese Systeme mit mehreren Lösungsmitteln besitzen jedoch eine Anzahl von Nachteilen, einschließlich

(a) daß die Menge der behandelbaren Probe begrenzt ist;

(b) daß das Salz, Protein, Saccharid oder andere interessierende wasserlösliche Bestandteile nur in ganz begrenzten Konzentrationsbereichen zugegen sein können; (c) daß das typische zugesetzte Lösungsmittel entflammbar und flüchtig ist und (d) daß das typische zugesetzte Lösungsmittel und insbesondere p-Dioxan flüchtig ist und seine Dämpfe giftig sind. Die zweite versuchte Methode bestand in der Verwendung von oberflächenaktiven Stoffen und Emulgiermitteln, so daß die wässrige Probe in dem für die Zählung verwendeten Behälter tatsächlich entweder in Form einer kolloidalen Lösung oder in Form einer echten Dispersion oder Emulsion einer Vielzahl geeignet kleiner Zellen, vorlag. So wurden zur Messung wässriger Proben verbreitet Zusammensetzungen akzeptiert, die aus Fluoren, Alkylbenzollösungsmitteln und aethoxilierten Alkylphenoldetergentien, z.B. den von Rohm & Haas erhältlichen vom Tritontyp, bestanden. Ihre Nachteile sind unter anderem Begrenzungen in Bezug auf die in den Cocktail einbringbare Menge der wässrigen Probe und schwer vorhersagbare Temperatureinflüsse auf die Löslichkeit oder die Dispergierbarkeit der Probe. Verwiesen wird auf D.I. Chapman and J. Marcroft, 22 Int. J.Appl. Radlaf. Isotopes 371 (1971). Ein weiterer Nachteil besteht in dem schwer vorhersehbaren Einfluß der Zeit auf die Stabilität der Probe. Ein weiteres Problem ist der Einfluß der Art und Weise der Herstellung auf die Zähleffektivität.

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Bei Chapman et al und anderen wurde festgestellt, daß für reproduzierbare Ergebnisse die Probe und der vorstehend beschriebene Szintillator auf 40⁰C erwärmt, gründlich gemischt und dann ohne weiteres Mischen langsam abgekühlt werden müssen. Diese Art von System wird vieler Orts beschrieben, z.B. in der US-PS 3 573 218 und in dem Artikel von R.I. Lieberman und A.A.Moghissi, 21 Int.J.April.Radiat. Isotopes 319 (1970) sowie in den darin angezogenen Literaturstellen. Bei all den beschriebenen Beispielen dieses Systems variiert die Kapzität der Probe stark mit der Temperatur und in störender Weise auch mit der Zeit.

Ein weiteres Problem bei bekannten^Emulgiermittel enthaltenden Cocktails, wie sie in der Literatur beschrieben oder auf dem Markt sind, ist deren Neigung, falsche Zählungen infolge von Phosphoreszenz zu ergeben, wenn die Zählprobe im Tageslicht oder unter Fluoreszenzlicht hergestellt wird. Das ist wahrscheinlich auf Verunreinigungen in den Emulgiermitteln zurückzuführen. Es bedarf langer und störender Wartezeiten, bevor das Zählen begonnen wird.

Von den analythischen Systemen, bei denen eine Szintillationszählung wässriger Proben zur Anwendung kommt, ist die Löslichkeit der Probe in dem Szintillationscocktail für diejenigen am wichtigsten, die als Radioimmunprüfmethoden eingestuft werden können, z.B. die Methoden, wie sie ausführlicher in D.S. Skelley et al., "Radioimmunoassay", 19 Clinical Chemistry 146 (1973) beschrieben sind. Die Radioimmunprüfung (Radioimmunoassay) ist eine derzeitig unübertroffene Methode zur Ultramikroanalyse von Komponenten biologischer Stoffe. In der Regel umfaßt sie die Analyse eines Serums, das Antikörper oder ein anderes Material mit chemisch spezifischen Bindungsstellen enthält, mit einem radioaktiv-markiert en Antigen oder einer anderen Flüssigkeit,,

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die von den Bindungsstellen des zu analysierenden Materials gebunden werden. Die Mischung wird so lange gealtert oder "inkubiert" daß diese Bindung eintreten kann und das überschüssige Antigen oder die überschüssige Flüssigkeit wird von dem zu analysierenden Material abgetrennt. Dieses Material wird zu einem Szintillationscocktail gemischt und der Szintillationszählung unterworfen. Ein Vergleich des Zählergebnisses mit geeigneten Kontrollen oder Standardmischungen ermöglicht eine genaue Bestimmung sehr kleiner Stoffmengen in biologischen Proben. Zum Beispiel können winzige Mengen menschliches Plasma, Urin oder Serum unter Anwendung von Radioimmunprüf methoden auf Anteile an Digoxin, Digitoxin, Angiotensin, Steroide und viele andere Stoffe getestet werden. Eine große Anzahl von Ausrüstungen für Radiοimmunprüfungen für solche Materialien sind im Handel zu haben, z.B. die Digoxin [ h] Radioimmunprüfausrüstung von der New England

125 Nuclear Corp., die Schwarz/Mann Angiotensin- J-Ausrüstung, die von der Schwarz/Mann Abteilung von Becton Dickinson Corporation hergestellt wird und NEN General Steroids Pak, ebenfalls von der New England Nuclear Corp, Für den Fachmann bedeutet der Ausdruck "Radioimmunoassay" (nachstehend RIA) keine Beschränkung auf Antikörper und Antigene umfassende Analysen, vielmehr schließt dieser Ausdruck ganz allgemein konkurrierende Bindungsprozesse ein, einschließlich der von Skelley et al., supra als "konkurrierende.Proteinbindungsanalyse" bezeichneten usw.

RIA bildet den größten Prüfstein für Szintillationsdetergentien oder -emulgiermittel, da RIA-Proben eine oder mehrere Substanzen enthalten, die mit den bekannten flüssigen Szintillatoren nicht-homogene Lösungen ergeben; es sind dies anorganische Phosphate oder andere Salze oder Puffer,

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menschliches Serum oder Rinderserumalbumin. Insbesondere bilden flüssige Szintillatoren, die 25 bis 50 Vol.-96 aethoxilierte Nony!phenole, wozu die Emulgiermittel vom iritontyp gehören, enthalten, keine homogenen Lösungen Oder noch nicht einmal gleichmässige Mikroemulsionen mit normalen Gehalten RIA-Proben. Stattdessen erscheint ein bis zu 3 mm hohes Sediment, wenn 1 bis 2 ecm üblicher RIA-Proben zu typischen Mengen, z.B. 10 bis 15 ecm, flüssiger Szintillatorcocktail zugegeben werden, die Alkylphenolderivate und andere Arten von Elmugiermitteln enthalten. Manchmal bilden sich völlig getrennte flüssige Phasen aus und/oder kristalline Feststoffe fallen aus, was die bisherigen FSZ-Methoden für das Zählen von RIA-Proben ungeeignet macht oder mit zweifelhafter Genauigkeit behaftet. Ein weiteres Problem bei den¹ bekannte Emulgiermittel enthaltenden Cocktails besteht in der Bestimmung der Zähleffektivität auf automatischer Basis, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn eine große Anzahl von RIA-Proben gezählt werden soll. Die Verwendung der automatischen äusseren Standardvorrichtungen, die in viele technische Fiüssigkeitsszintillationszähler eingebaut sind, ist dann ungenau, wenn diese emulgiermittelhaltigen Cocktails bei nicht genau vorhersagbaren Gehalten an wässriger Probe Verwendet werden. Diese Probleme treten oft erst auf, nachdem die Zählprobe mehrere Stunden stand und oft nur, wenn die Zähltemperatür von der Herstellungstemperatur abweicht.

AUs vorstehendem ergibt sich, daß viele Schwierigkeiten bezüglich der bekannten wässrigen Szintillationscocktails existierten und daß diese Schwierigkeiten größer wurden und noch weitere entstanden, wenn man versuchte, bekannte Szintillationscocktailzusammensetzungen für komplexe wässrige Proben zu verwenden, wie sie bei der RIA-Analyse erhalten werden.

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Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung verbesserter flüssiger Szintillatoren für die Szintillationszählung, welche die Messung von Zählproben mit einem verhältnismässig grossen Wasseranteil mit grösserer Genauigkeit und Fehlerfreiheit als bisher ermöglichen. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung von Zusammensetzungen für FSZ, die gegenüber der Reihenfolge oder der Art und Weise der Zugabe der Probe unempfindlich sind. Die Erfindung betrifft ferner FSZ-Zusammensetzungen, die bei Verwendung mit wässrigen Proben eine Flüssigkeit . ergeben, deren Aussehen das einer homogenen Lösung oder einer homogenen Mikroemulsion oder -dispersion ist. Die Erfindung schafft ferner Zusammensetzungen für FSZ, deren Fähigkeit, große wässrige Proben in homogen erscheinender Lösung zu halten, verhältnismässig unabhängig von der Temperatur innerhalb des üblichen Bereichs von O bis 3O⁰C ist. Ferner variiert bei den FSZ- Zusammensetzungen gemäß der Erfindung die Mischbarkeit mit Wasser nicht wesentlich über den gesamten Bereich ihrer Wassergehalte, wodurch eine Bezugnahme auf und die Heranziehung komplizierter Phasendiagramme vermieden wird. Die Erfindung betrifft ferner Zusammensetzungen für FSZ, deren Entflammbarkeit, Flüchtigkeit, Geruch und die Entstehung giftiger Dämpfe aussergewöhnlich gering sind. Die erfindungsgemässen FSZ-Zusammensetzungen lassen alle Methoden zur Bestimmung der FSZ-Effektivität in üblicher Weise und unter Erzielung genauer Ergebnisse zu. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für die Herstellung einer FSZ-Probe, wobei das zu analysierende Material lediglich durch Schütteln der Bestandteile bei üblichen Raumtemperaturen von 15 bis 35⁰C ausreichend dispergiert oder gelöst wird. Die erfindungsgemässen FSZ-Zusammensetzungen ergeben stabile Lösungen oder gleichförmige Mikroemulsionen mit: RIA-Proben zur Bestimmung von Steroidhormonen, anderen RIA-Proben verschiedener Arten, anorganischen Salzen ein-

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schliesslich Alkalimetallphosphaten, menschlichen und anderen Seren, Blutfraktionen, einschliesslich Rinderserum-Albumin und vielenanderen interessantenProben. Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen für FSZ zeigen keine oder nur eine geringe durch Licht induzierte Phosphoreszenz und ermöglichen das Zählen der Probe genau ,innerhalb aussergewöhnlich kurzer Zeit nach der Herstellung. Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen für FSZ zeigen eine außergewöhnlich hohe Zähleffektivität, wie sie vorstehend definiert ist, für große,

wässrige Proben, insbesondere für die Isotopen- H und J, ohne Jedoch auf diese beschränkt zu sein.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden Erfindungsbeschreibüng ersichtlich.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung die Verwendung bestimmter Emulgiermittel oder bestimmter Kombinationen von Emulgiermitteln, in Szintillationscocktails, die über einen weiten Temperaturbereich für eine große Vielzahl und die verschiedenartigsten Größen wässriger Proben brauchbar und äusserst wirksam sind. Solche Emulgiermittel sind im allgemeinen Blockpolymerisate der folgenden Strukturformel:

HOtCH₂-CH₂-O]_x- [QH-CH₂-0]_y- [CH₂-CH₂-o]_z-H

Diese Blockpolymerisate besitzen einen hydrophoben Mittelteil der Kette aus Oxypropylen-Bindungen, erhalten durch Addition von Propylenoxid an die beiden Hydroxylgruppen eines Propylenglykolkerns, wobei beide Enden des Mittelteils der Kette in hydrophile Poly(oxyaethylen)-Gruppen enden. Das Verfahren zur Herstellung dieser Polymerisate ist beispielsweise in der US-PS 2 674 619 beschrieben.

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Die Länge des hydrophoben Mittelteils der Kette kann beliebig gesteuert werden und variiert von etwa 800 bis 3000 oder 4000 im Molekulargewicht. Die hydrophilen Poly(oxyaethylen)-Endgruppen besitzen eine geregelte Länge, so daß sie etwa 10 bis 80 Gew.-% des fertigen Moleküls darstellen. Die brauchbarsten Glieder dieser Gruppe von Copolymerisaten besitzen eine Poly("oxypropylen)-Kettenlänge entsprechend einem y-Wert von etwa 15 bis 56 und Poly(oxyaethylen)-Kettenlängen entsprechend x-und ζ-Werten zwischen 1 und 35.

Die erfindungsgemäß verwendeten Fluore sind die auf diesem Gebiet bekannten. Die jeweilige Zusammensetzung kann ein oder mehrere Fluore enthalten. Die Zusammensetzungen können für gewisse Zwecke einen Neutronen abfangenden oder einen Gammastrahlen abfangenden gelösten Stoff enthalten; dies ist jedoch nicht nötig. Die Fluore brauchen lediglich in solchen Mengen zugegen sein, daß die erfindungsgemässen Zusammensetzungen als Lichtszinitillatoren geeignet sind. Die optimalen Ergebnisse variieren je nach der Art des gewählten fluoreszierenden Stoffs, der Zusammensetzung des Cocktails und der Art der anderen Bestandteile. Der primäre fluoreszierende Stoff ist in der Regel in Mengen von etwa 1'bis 100 g/Liter, vorzugsweise von 3 bis 6 g/Liter, zugegen. Der bevorzugte primäre fluoreszierende Stoff (Fluor) ist 2,5-Diphenyloxazol(PP0). Andere Oxazole, Diazole, wie 2-(4-Biphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazol (PB.D) und andere bekannte Fluore, z.B. p-Terphenyl, bilden geeignete primäre Fluore. Geeignete.sekundäre Fluore sind ebenfalls bekannt, einschließlich 1,4-Bis-(o-methylstyryl)benzol (Bis-MSB), 1,4-Bis-C2-(5-phenyloxazolyi)l benzol (POPOP), p'Bis-[2-(5-1- naphthyloxazolyl)} benzol (alpha-NOPON), 1,6-Diphenyl-1,3,5-hexatrien (DPH) und 2-(1-Naphthyl)-5-phenyloxazol (alpha-NPO).

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Der bevorzugte sekundäre Fluor ist Bis-MSB.

Die zur Herstellung der erfindungsgemässen Zusammensetzungen geeigneten Lösungsmittel sind die flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise solche mit etwa 6 bis und vorzugsweise etwa 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. Diese umfassen Benzol, Toluol, o-, m- und p-Xylol, 1,2,4- und 1,3,5-Trimethylbenzol, alle Aethylmethylbenzole und Gemische der vorstehend genannten Lösungsmittel. Die erfindungsgemäß bevorzugten Lösungsmittel sind die Dimethyl- und Trimethylbenzole, einzeln oder in Mischung, wobei am meisten bevorzugt 1,2,4-Trimethylbenzol ist. Das Lösungsmittel kann im allgemeinen etwa 20 bis 90 Vol.-% der FSZ-Zusammensetzung und vorzugsweise etwa 40 bis 70 Vol.-%, ausmachen.

In Lieberman und Morghissi, 21 Int. J. Applied Radiat. Isotopes 319 (1970) (nachstehend Lieberman), wurden eine Anzahl oberflächenaktiver Mittel ausgewertet, einschließlich 5 Verbindungen mit der vorstehend angegebenen polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Struktur wobei geringe tritiumhaltige Wassermengen gezählt wurden. In dieser Studie -wurde festgestellt, daß diese 5 Verbindungen schlechter als andere bekannte oberflächenaktive Mittel bei der Verwendung in FSZ waren, und zwar sowohl was die Zähleffektivität als auch die Fähigkeit anbelangt, große Mengen Wasser zu emulgieren. Die Reinigungsmittel vom Typ der Alkylphenyl-Polyaethylenglykolaether (aethoxylierte Alkylphenole) z.B. Triton N-101 und Triton X-100, beide von Rohm & Haas, wurden als den getesteten polyaethoxylierten Poly(oxypropylenen) überlegen angegeben. Nur bestimmte der zur Verfügung stehenden polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-

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Mittel wurden in einem einfachen, reines· tritiumhaltiges Wasser enthaltenden System getestet. Die angeführten Ergebnisse, welche sich auf die Fähigkeit der Emulgierung höherer Wasserkonzentrationen bezogen, betrafen Wasserkonzentrationen von 30 bis 50%. Bei solch hohen Konzentrationen haben sich die FSZ-Zusammensetzungen zu einem Gel verdichtet, das in vielen Beziehungen verglichen mit durchsichtigen, offenbar einphasigen Flüssigkeiten, die sich viel besser zur Handhabung und zum Testen eignen und bei der Lagerung kaum zwei Phasen bilden, unerwünscht ist.

Die vorliegende Erfindung hat gezeigt, daß sowohl die Zähleffektivität als. auch die Wasseremulgierung wesentlich verbessert werden, wenn man in Szintillationscocktails Mischungen bestimmter polyaethoxylierter Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel verwendet, verglichen mit früher verwendeten oder vorgeschlagenen Emulgiermitteln, einschließlich der einzeln von Lieberman getesteten polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel. Die Erfindung hat weiter gezeigt, daß bestimmte polyaethoxylierte Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel, wenn sie einzeln verwendet v/erden, und zwar einschließlich einig der von Lieberman getesteten, wirksam sind und durch und durch dispergierte Cocktails mit einem einphasigen Aussehen über weite Temperaturbereiche und Gehaltsbereiche wässriger Proben ergeben, wenn sie zur Szintillationszählung von RIA-Proben verwendet werden, obwohl der Fachmann, insbesondere im Hinblick auf die von Lieberman angegebenen Resultate, erwarten würde, daß diese Emulgiermittel hierfür ungeeignet wären. Die Erfindung hat weiterhin ergeben, daß bestimmte polyaethoxylierte Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel bei einzelner Verwendung den von Lieberman getesteten polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermitteln überlegen sind und sich sowohl für die Flüssigkeits-Szintillations zählung ganz allgemein als auch für RIA-Methoden eignen.

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Entgegen der in dem Lieberman-Artikel gezogenen Schlußfolgerung, daß die polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel nicht als FSZ-Emulgiermittel geeignet sind, wurde gefunden, daß Mischungen verschiedener polyaethoxylierter Poly(oxypropylene) der vorstehend angegebenen Formel mit einem y-Wert von etwa 15 bis 56, vorzugsweise von etwa 18 bis 40 und mit x- und z-Werten von etwa 1 bis etwa 30, die vorzugsweise etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% des Gesamtmoleküls ausmachen, Zähleffektivitäten, Emulgierungseigenschaften und andere Eigenschaften aufweisen, die sie den bisherigen FSZ-Emulgiermitteln weit überlegen machen. Vorzugsweise enthalten solche Mischungen eine Verbindung mit einer verhältnismässig grossen Anzahl Oxypropylengruppen im Mittelteil ihrer Kette, z.B. etwa 30 bis 56 und vorzugsweise 32 bis 40 sowie eine weitere Verbindung mit verhältnismässig weniger solcher Gruppen, z.B. 15 bis 30, vorzugsweise 18 bis 28.

Solche Mischungen ergeben wässrige FSZ-Cocktails, die über einen weiten Bereich von Viasserkonzentrationen und Temperaturen klare Flüssigkeiten bilden. Das läßt sich leicht durch einen Vergleich von Fig. 1, die ein Phasendiagramm typischer FSZ-Cöcktails ist, welche einen bekannten Alkylphenylpolyaethylenglykolaether als Emulgiermittel (aethoxyliertes Alkylphenol) (Triton-X-100, Rohm und Haas Co., siehe das nachfolgende Beispiel 5) enthalten, mit Fig. 2 zeigen, die ein Phasendiagramm von FSZ-Cocktails darstellt, welche ein Gemisch von erfindungsgemässen polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermitteln enthalten (siehe das nachfolgende Beispiel 6). Es sei bemerkt, daß bei den geeignetsten Zähltemperaturen, d.h. zwischen etwa 0 und etwa 30⁰C, die Einbringung von mehr als 12 bis 17 % Wasser in den Triton X-100 enthaltenden Cocktail ein zweiphasiges System und ein Gel ergibt,

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das sich gegebenenfalls wieder in ein zweiphasiges System umwandelt. Daher muß die Temperatur von dem Zeitpunkt, zu welchem die Probe hergestellt wird, bis zur Durchführung der gewünschten Messungen genau geregelt werden, da sich sonst die Probe in zwei Phasen trennen kann. Eine längere Lagerung von mehr als 12 bis 17% Wasser enthaltenden Proben ist sehr schwierig. Messungen unter Verwendung solcher Systeme sind oft fehlerhaft, wobei Proben neu hergestellt und oft längere Zeit vor der Messsung gelagert werden und einen Gleichgewichtszustand erreichen müssen, da die ursprüngliche Probe eine Phasentrennung erlitt.

Im Gegensatz dazu zeigen die die erfindungsgemässen Mischungen von polyaethoxylierten Poly(oxypropylenen) enthaltenden FSZ-Cocktails über den normalen Zähl-Temperaturbereich nur eine sehr geringe Phasenempfindlichkeit und zwar sowohl in Bezug auf den Wassergehalt als auch auf die Temperatur. Solche Cocktails können daher bei jeder Temperatur zwischen etwa O und 30 C mit nahezu ihrem maximalen Viassergehalt hergestellt und bei jeder gewünschten Temperatur gemessen werden, wobei kaum die Gefahr einer Phasentrennung besteht. Auch ist zwischen der Herstellung und der Durchführung der Messung keine genaue Temperaturregelung im Hinblick auf eine Phasentrennung erforderlich. Auch ist die mit der Durchführung der Analyse betraute Person nicht mit einem festen Gel befaßt,· das gegebenenfalls eine Phasehtrennung · erleidet, sondern sie hat es mit einer klaren homogenen Flüssigkeit zu tun. Tatsächlich tritt bei den meisten erfindungsgemässen Cocktails selbst nach längerer Lagerung über Wochen oder Monate keine Phasenänderung auf. Diese Cocktails besitzen weitere Vorteile, wovon einer ihre sehr geringe Lumineszenz oder Phosphoreszenz ist. Diese Eigenschaft hält falsche Zählungen, wie sie durch einen Lichteinfall aus, der Umgebung während des Mischens des

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Cocktails verursacht werden, auf einem Minimum. Diese nahezu völlige Ausschaltung der Phosphoreszenz des Cocktails bedeutet kürzere Zeiten zwischen der Herstellung des Cocktails und dem Zeitpunkt seiner Messung bis zur Einstellung eines Gleichgewichts. Diese Cocktails sind besonders vorteilhaft, wenn sehr viele Proben automatisch analysiert werden sollen. Alle erfindungsgemäß hergestellten Proben können kurz nach dem Mischen in den automatischen Probenhalter eingebracht werden. Da die anfängliche Phosphoreszenz gering ist und rasch abnimmt und da der Cocktail so lange stabil bleibt, können die Proben, welche den Zähler innerhalb einer Stunde erreichen genau mit den Proben verglichen werden, welche den Zähler nach 18 oder 20 Stunden erreichen. Danach können die Proben normal bis zu 4 Monaten gelagert werden, worauf die Zählungen jeder Probe immer noch wiederholbar sind, vorausgesetzt, daß der natürliche radioaktive Zerfall stattfindet.

Diese Vorteile, die gegenüber bekannten Cocktails bei der Flüssigkeitsszintillationszählung erzielt werden, sind in der Regel dann noch viel stärker ausgeprägt und von noch grösserem Nutzen,wenn durch Radioimmunprüfmethoden erhaltene Proben analysiert werden. Dort variiert das Volumen der Probe, welches nach Trennung der gebundenen von den ungebundenen Liganden oder Antigenen erhalten wird, von Probe zu Probe. Die Genauigkeit der Analyse wird wesentlich verbessert, wenn grössere Proben gemessen werden können, weshalb bevorzugt die gesamte RIA-Probe dem Cocktail zugegeben wird, ohne Berücksichtigung, wieviel man erhält. Auch aus praktischen Gründen ist es bevorzugt, nicht genau jede Probe zur Zugabe zu dem Cocktail abmessen zu müssen, insbesondere wenn eine große Anzahl von Proben analysiert werden soll. Jedoch selbst bei den besten bekannten

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Emulgiermitteln, d.h. bei denen, die einige Zeit ohne Phasentrennung gewisse Mengen an RIA-Proben halten können, bestehen doch strenge Begrenzungen in Bezug auf die Größe der RIA-Probe sowie strikte Temperaturbegrenzungen. Die die erfindungsgemässen gemischten polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel enthaltenden Szintillationscocktails bilden über einen weiten Bereich von Gehalten an RIA-Probe und über einen weiten Temperaturbereich keine getrennten Phasen. Bei der Erfindung entfällt somit die Notwendigkeit', die Größe der RIA-Probe und die Temperatur genau zu regeln.

Obwohl bevorzugt eine Mischung von polyaethoxylierten Poly (oxypropylenen) als oberflächenaktives Mittel verwendet wird, wurde doch gefunden, daß bestimmte Stoffe mit dieser Struktur ohne Mischen mit anderen polyaethoxylierten Poly(oxypropylenen) von besonderem Vorteil für RIA-Analysen sind. Lieberman testete verschiedene polyaethoxylierte Poly(oxypropylene) einzeln zur Verwendung bei FSZ, nämlich 5 Stoffe, die unter der Bezeichnung Pluronic von der BASF Wyandotte Corp.verkauft werden: Pluronic L 35 (mittlere Anzahl von Oxypropylengruppen 16,4 , 50% Poly(oxyaethylen) im Gesamtmolekül); Pluronic L 61 (30 Oxypropylengruppen, 10% Poly(oxyaethylen) ); Pluronic L 62 (30 Oxypropylengruppen, 20% Poly(oxyaethylen) ); Pluronic L 92 (47,4 Oxypropylengruppen, 20% Poly(oxyaethylen) ); Pluronic L 121 (69 Oxypropylengruppen, 10% Poly(oxyaethylen) ). Das Lieberman-Testsystem war ein einfaches,bei welchem der wässrige Anteil des Cocktails aus reinem tritiumhaltigem Wasser bestand. Lieberman schloß, daß keines der polyaethoxylierten Poly(oxypropylene) geeignet oder mit bekannten FSZ-Emulgiermitteln vergleichbar war..

Es wurde nun gefunden, daß polyaethoxylierte Poly(oxypropylene) mit etwa 18 bis 50 Oxypropyleneinheiten im Mittelteil der

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Kette und etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% Oxyaethyleneinheiten in dem Gesamtmolekül als FSZ-Emulgiermittel fur Radioimmunprüf-Proben geeignet sind, welche Puffer und Plasma und/oder menschliches oder anderes Serum enthalten. Dieser Bereich umfaßt verschiedene Stoffe, welche in Lieberman's System von tritiumhaltigem Wasser getestet und als ungeeignet befunden wurden, d.h. Pluronic L 61, Pluronic L 62 und Pluronic L 92. Warum solche Stoffe für einfache Systeme, z.B. tritiumhaltiges Wasser, ungeeignet sein mögen und doch in den viel diffizileren Systemen mit RIA-Proben gegenüber bekannten Emulgiermitteln vorteilhaft sind, ist im wesentlichen nicht bekannt. Der erfindungsgemässe Bereich umfaßt auch eine Anzahl anderer handelsüblicher polyaethoxylierter Poly(oxypropylen)-Detergentien, z.B. Pluronic L 42 (mit einer mittleren Anzahl von Oxypropylen- -" gruppen von 20, 20% Poly(oxyaethylen) in dem Gesamtmolekül) und Pluronic L 72 ( 35 Oxypropylengruppen, 20% Poly(oxyaethylen) ), die beide ebenfalls von der BASF Wyandotte Corp. erhältlich sind. Obwohl sie nicht annähernd so wirksam sind wie die vorstehend beschriebenen gemischten polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiersysteme zeigen die vorstehend genannten nicht-gemischten Emulgiermittel doch eine wesentlich grössere Flexibilität als bekannte Emulgiermittel in Bezug auf die Fähigkeit, die RIA-Probe in einphasiger Lösung oder Emulsion zu halten. Der Ausdruck "nicht-gemischt" dient hier zur Unterscheidung von den vorstehend beschriebenen "gemischten" polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermitteln und soll nicht zusätzliche Mengen bekannter Emulgiermittel, z.B. die aethoxylierten Alkylphenole und andere bereits genannte· Emulgiermittel, ausschliessen. Tatsächlich scheint der Zusatz solcher

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Emulgiermittel die Flexibilität dieser "nicht-gemischten" polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Emulgiermittel bei der RIA-Analyse zu fördern.

Im übrigen wurde gefunden, daß innerhalb des Molekularstrukturbereichs der "nicht-gemischten".polyaethoxylierten PoIy-(oxypropylen)-Emulgiermittel, wie sie vorstehend beschrieben sind, bestimmte andere Stoffe als die von Lieberman getesteten für die Flüssigkeitsszintillationszählung ganz allgemein sowie für RIA geeignet- sind. Diesbezüglich sind polyäthoxylierte Poly(oxypropylen)-Verbindungen mit etwa 32 bis 40 Oxypropylengruppen und etwa 10 bis 30?S Poly(oxyaethylen) den anderen Verbindungen der gleichen Formel und anderen bekannten oberflächenaktiven ..Mitteln überlegen. Ebenfalls überlegen, obwohl nicht so ausgeprägt, sind ähnliche Stoffe mit etwa 18 bis 25 Poly (· oxypropylen)-Einheiten. Die bevorzugte Verbindung ist Pluronic L 72, während Pluronic L 42 etwas weniger bevorzugt ist. Diese Verbindungen besitzen die Vorteile der Mischungen von Poly(oxyaethylen)-Poly(oxypropylen) oberflächenaktiven Mitteln, wenn auch nicht im gleichen Maße. Sowohl Pluronic L 72 als auch Pluronic L sind beispielsweise Pluronic L 62 in Bezug auf die Fähigkeit wässrige Proben in einphasiger Lösung oder Dispersion zu halten, überlegen. Außerdem sind sie in Bezug auf RIA-Zählung besonders geeignet. Auch diese Emulgiermittel können vorteilhaft in Kombination mit anderen Arten bekannter Emulgiermittel oder Detergentien verwendet werden.

Es existiert noch eine andere Klasse von Pluronic-Verbindungen, z.B. Pluronic 10R5 und Pluronic 25R2, die auch von der Wyandotte Corp. verkauft werden und welche "umgekehrte

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Pluronics" genannt werden können, da ihre Struktur umgekehrt wie die vorstehend aufgezeichnete ist. Das heißt, sie besitzen einen hydrophilen Mittelteil der Kette aus Poly(oxyaethylen)-Einheiten und hydrophobe Endgruppen aus Poly(oxypropylen)-Einheiten. Diese Verbindungen können ebenfalls allein oder gemischt verwendet werden; sie sind jedoch nicht annähernd so gut wie die vorstehend besprochenen Emulgiermittel.

Dem Fachmann ist klar, daß jede der erfindungsgemässen Zusammensetzungen in vorteilhafter Weise unter bestimmten Umständen in Systemen mit mehreren Lösungsmitteln verwendet werden kann.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung einzelner Ausführungsformen näher erläutert. Alle Proben werden bei der angegebenen Temperatur mindestens über Nacht beobachtet, bevor der beobachtete physikalische Zustand aufgezeichnet wird. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Prozentgehalte Volumprozent.

Beispiel 1

Eine Zusammensetzung ohne Fluore jedoch sonst die eines flüssigen Szintillators wird durch Vermischen unter Bildung einer farblosen Flüssigkeit von 50 Vol.-% eines polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Copolymerisats mit der vorstehend aufgezeichneten Struktur, worin y = 30 und χ = ζ = 50 (Pluronic L 62 von BASF Wyandotte Corp.) und 50VoI.-% 1,2,4-Trimethylbenzol hergestellt.

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Beispiel 2

Eine Zusammensetzung ohne Fluore , jedoch sonst die eines flüssigen Szintillators wird durch Zusammenmischen unter Bildung einer farblosen Flüssigkeit von 30 Vol.-% eines Copolymerisats mit der vorstehend aufgezeichneten Struktur, worin y = 35 und χ =. ζ = 5,8 (Pluronic L 72), 20 Vol.-% eines Copolymerisats mit der gleichen Struktur, worin jedoch y = 20,7 und χ = ζ = 3,4 (Pluronic L 42) und 50 Vol.-% 1,2,4-TrimethylbenzoT hergestellt.

Beispiel 3

Eine FSZ-Zusammensetzung ohne Fluore , jedoch sonst die eines flüssigen Szintillators wird durch Vermischen unter Bildung einer farblosen Flüssigkeit von'40 Vol.-% eines aethoxylierten Nonylphenols der folgenden durchschnittlichen Struktur (Tergitol NPX, Union Carbide Co.):

p-(t-C₉H_1g)-C₆H₄-0-(CH₂-CH₂-0)_10#5-H

20 Vol.-56 p-Xylol und 30.Vol.-96 1,2,4-Trimethylbenzol hergestellt.

Beispiel 4

Eine Radioimmunoassay-Probe mit allen Bestandteilen außer der Radioaktivi.tät in einer Digoxin C Hj-Radioimmunoassay-Ausrüstung von der New England Nuclear Corp. wird durch Vermischen mehrerer der Bestandteile dieser Ausrüstung hergestellt. Die Mischung wird aus 7 Vol.-Teilen des Pufferkonzentrats, 2 Vol.-Teilen des in der Aktivkohlesuspension

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dieser Ausrüstung verwendeten Verdünnungsmittels (d.h. äquivalent der mit der Ausrüstung gelieferten Aktivkohlesuspension ohne die Aktivkohle) und ein Vol.-Teil normalem menschlichen Serum hergestellt, wobei all diese Bestandteile wässrige Lösungen oder Dispersionen sind. Außer normalem menschlichen Serum enthält die Mischung Rinderserum-Albumin undprimäres Natriumphosphat als Puffer aus dem Pufferkonzentrat, Aktivkohleverdünnungsmittel und andere Stoffe.

Proben werden hergestellt, indem man 0.90 ecm der obigen Mischung mit 10,0 ecm der FSZ-Zusammensetzungen der Beispiele 1, 2 und 3 schüttelt. Man läßt die Proben 20 Stunden bei 24⁰C ungestört stehen und beobachtet sie dann. Der Idealfall wäre eine homogene, durchsichtige bis schwach durchscheinende flüssige Lösung. Eine Abtrennung von festen oder flüssigen Bestandteilen ist unerwünscht, da man nicht weiß, ob eine in einer tatsächlichen äquivalenten Probe potentiell anwesende Radioaktivität dann noch genau gezählt wird. Die Proben wurden auch nach 18-stündigem Stehen bei einer konstanten Temperatur von 5⁰C begutachtet. Die beiden Temperaturen von 24 und 5⁰C repräsentieren die üblichsten tatsächlichen Gebrauchsbedingungen für Mischungen von FSZ-Zusammensetzungen. Die Beobachtungen sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

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Tabelle

Aussehen von Radioimmunoassay-Proben in verschiedenen FSZ-

Zusammensetzungen beim Stehenlassen

PS2-2usammen-Setzungen

Beispiel 1

Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 3

zugesetztes

Wasser.

0,9 ecm

24°/20 Stunden 5°/18 Stunden

homogene durch- homogene durchsichtige Lösung sichtige Lösung

Ausfällung
3 mm tief

verschleierte Lösung

homogene durch- Ausbildung einer sichtige Lösung 2.flüssigen Phase

* Us ist bekannt, daß Verdünnungen von Wasserlösungen polarer Stoffe mit zusätzlichem Wasser oft eine Lösung der verdünnten Probe in der FSZ-Zusammensetzung ermöglichen; dies ist hier versucht worden, um die von Beispiel 3 erhaltene Ausfällung . zu vermeiden.

Beispiel 5

Eine FSZ-Zusammensetzung entsprechend einem derzeit allgemein verwendeten Cocktail wird durch Zusammenmischen unter Bildung einer klaren, hellgelben, blaufluoreszierenden Flüssigkeit Von 33,3 Vol.-% eines aethoxylierten Octylphenols der folgenden mittleren Struktur (Triton X-100, Rohm & Haas Co.):

p-(t-C₈H₁₇)-C₆H₄-0-(CH₂CH₂-0) _9i5-H

mit 66,7 Vol.-95 Toluol, 5,55 g/Liter PPO und 0,12 g/Liter

Bis-MSB hergestellt. ■ ·

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Verschiedene Prozentanteile Wasser werden von. Hand mit dem Cocktail so lange geschüttelt, bis ein weiteres Schütteln das Aussehen der Mischung nicht mehr merkbar verändert. Die Mischungen werden dann mehrere Stunden in einem Bad mit geregelter Temperatur gehalten, erneut geschüttelt und dann 18 Stunden auf der gleichen Temperatur gehalten. Das physikalische Aussehen ist in Fig. 1 aufgetragen. Wie man sieht, sind die Wassergehalte von O bis 4% praktisch in der FSZ-Zusammensetzung unbrauchbar, da die Mischung sich in zwei flüssige Phasen trennt. Bei der Zähltemperatur üblicher Geräte von 5⁰C sind die Wassergehalte von 11 bis

nicht brauchbar und bei der üblichen Zähltemperatur von 24⁰C sind Wassergehalte von 15 bis 20% wegen der Phasentrennung nicht brauchbar. Bis zu 24⁰C bilden sich mit Wassergehaltenüber 15 bis 20% Gele. Diese Gele trennen sich nach mehrtägigem Stehen bei 20⁰C in zwei Phasen.

Beispiel 6

Eine FSZ-Zusammensetzung wird durch Vermischen unter Bildung einer klaren hellgelben, blaufluoreszierenden Flüssigkeit von 24 Vol.-% eines polyaethoxylierten Poly(oxypropylen)-Copolymerisats der vorstehend angegebenen Durchschnittsstruktur, worin y = 35 und χ = ζ = 5_f8 (Pluronic L72), 24 Volumteilen eines Copolymerisats ähnlicher Struktur, worin y = 20,7 und χ = ζ = 3,4 (Pluronic L 42), 52 Vol.-% 1,2,4-Trimethylbenzol, 0,50 g/Liter Bis-MSB und 4,0 g/Liter PPO hergestellt.

Das Verhalten der Zusammensetzung beim Stehenlassen mit Wasser bei verschiedenen Temperaturen während 18 bis 24 Stunden auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise ist in Fig.2 gezeigt. Man bemerkt, daß die Wassergehalte von 0 bis 20% für diese FSZ-Zusammensetzung im Temperaturbereich von 0 bis 29 C brauchbar sind und daß die verschiedenen

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Mischungen mit Wasser offensichtlich keine grösseren zweiphasigen Bereiche bilden.

Beispiel 7

Eine FSZ-Zusammensetzung wird durch Vermischen unter Bildung einer klaren, hellgelben, blaufluoreszierenden Flüssigkeit von 50 Vol.-% eines Copolymerisats der vorstehend beschriebenen Durchschnittstruktur worin y = 30 und χ = ζ = 5 (Pluronic L 62), mit 50 Vol.-% 1,2,4-Trimethylbenzol,. dem 0,50g/Liter Bis-MSB und 5,0 g/Liter PPO zugemischt wurden, hergestellt.

Bei Zugabe zunehmender Viassermengen und Stehenlassen wie in Beispiel 7 erhält man eine klare, offenbar einphasige Flüssigkeit über einen Bereich von 0 bis 12,5% Wasser und einen Temperaturbereich von etwa 5 bis 25°C. Oberhalb 12,5% Wasser trennte sich die Mischung beim Stehen in zwei Phasen. Bei Wassergehalten von etwa 30 bis 50% bildet sich ein durchscheinendes Gel.

Beispiel 8

Eine FSZ-Zusainmensetzung wird durch Vermischen von 100 ecm eines polyaethoxylierten Poly(oxypropylens) der vorstehend aufgezeichneten Struktur, worin y = 20,7 und χ = ζ = 3,4 (Pluronic L 42), 100 ecm 1,2,4-Trimethylbenzol, 1 g PPO Und 0,1 g Bis-MSB erhalten. Diese Zusammensetzung war bei Wassergehalten von 0%, 5%, 10%, 15% und 20% eine klare Flüssigkeit. Bei einem Wassergehalt von 25% erhielt man ein zweiphasiges System.

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Beispiel 9

Eine FSZ-Zusammensetzung wird durch Vermischen von 100 ecm eines polyaethoxylierten Poly(oxypropylens) der vorstehend angegebenen Durchschnittsstruktur, worin y = 35 und χ = ζ = 5,8 (Pluronic L72), 100 ecm 1,2,4-Trimethylbenzol, 1 g PPO und 0,1 g Bis-MSB erhalten. Diese Zusammensetzung bildet bei Wassergehalten von 0%, 5%, 10%, 15% und 20% eine klare Flüssigkeit. Bei einem Wassergehalt von 25% bildet sich ein klares Gel.

Beispiel 10

Die FSZ-Zusammensetzungen in dei Beispielen 5, 6, 7, 8 und 9 wurden auf ihre FSZ-Effektivitat nach der Methode getestet, die derzeit allgemein in der Fachwelt als die genaueste anerkannt ist, nämlich diejenige der inneren Standardisierung (internal standardization). Das verwendete Isotope ist H, \ind seine Verwendungsform ist -⁵HHO. Die Zähltemperatur beträgt 5 bis 12⁰C und die verwendeten Geräte sind Packard Tri-Carb 3320, hergestellt von der Packard Instruments Co., die in der für jede Mischung günstigsten ¥eise betrieben werden. Die Effektivitäten variieren von Gerät zu Gerät und hängen von den Einstellungen aller für die Zählung erforderlichen Parameter an dem Gerät ab. Das Packard Tri-Carb 3320 ist ein typisches derzeit verwendetes Gerät, das eine versiegelte, ungelöschte Tritium-Standardprobe mit einer Effektivität von etwa 60% zählen kann. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

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	FSZ-Zusammensetzungen Beisp.5 .Beisp. 6 Beisp.7	40%	40%	von: Beisp. 8	Beisp.9
Tabelle 2	41%	35%	■ 35%	36%	35%
	34%	33%·	33%	31%	32%
	32%	32% 30%	Phasen trennung Phasen trennung	28%	31%
	Phasen trennung Phasen trennung	27% 23%	29% 23%
Tritium-Zähleffektivitäten von FSZ-Zusammensetzungen
Wasser in Probe
keines
5%
10%
15% 20%

Unter Anwendung der gleichen Methoden durchgeführte Messungen ergaben eine Zähleffektivität von 33% für 10 ecm der FSZ-Zusammensetzung von Beispiel 6 in Mischung mit 0,9 ecm der RIA-Probe von Beispiel 4 und eine Zähleffektivität von 33% für 10 ecm der FSZ-Zusammensetzung von Beispiel 8 in Mischung mit 0,9 ecm der RIA-Probe von Beispiel 4.

Beispiel 11

In vielen Fällen sind die wässrigen Proben für eine Flüssigkeitsszintillationszählung nur in ziemlich kleinen Volumen erhältlich, z.B. die von einem von der Packard Instruments Inc. hergestellten Packard 305-Oxidierer erhaltenen. Einige Systeme erzeugen wässrige Proben von nur 0,2 bis 0,3 ecm, während andere Systeme Proben von etwa 0,8 bis 1,0 ecm abgeben. Bei der Analyse dieser kleineren wässrigen Proben ist die Verwendung von FSZ-Zusammensetzungen mit hoher Effektivität und einem niedrigen Emulgiermittelgehalt erwünscht. Besonders erwünscht ist eine einzige FSZ-Zusammensetzung

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zur abwechselnden Behandlung sowohl der 0,2 bis 0,3 ecm als auch der 0,8 bis 1,0 ecm wässrigen Proben. Um zu zeigen, daß die erfindungsgemässen Mischungen für die beiden Bereiche kleiner wässriger Proben mit höherer Effektivität als bisher möglich verwendet werden können, wurde eine FSZ-Zusammensetzung, die geringere Mengen der Emulgiermittel von Beispiel 6 enthielt, durch Vermischen von 17 Vol.-% Pluronic L 72, 17 Vol.-% Pluronic L 42 und 66 Vol.-% 1,2,4-Trimethylbenzol mit 0,5/Liter Bis-MSB und 5,0 g/Liter PPO hergestellt. Bei diesem geringen Gehalt an Emulgiermitteln wurde eine Phasenbeobachtung mit zunehmenden Wassermengen durchgeführt und es stellte sich ein Bereich zwischen etwa 0,6 und 1,1% Wasser in Mischung mit der vorstehenden Zusammensetzung heraus, innerhalb dem man eine zweiphasige Flüssigkeit und nicht eine einzige homogene flüssige Phase erhielt. Dieses Problem wurde jedoch durch Zugabe von 12,0 g Wasser pro Liter der vorstehenden Zusammensetzung und anschliessende Behandlung dieser mit Wasser versetzten Flüssigkeit als die Basis-FSZ-Zusammensetzung gelöst. Die für diese mit Wasser versetzte FSZ-Zusammensetzung gemessenen Effektivitäten für Volumen an wässrigen Proben von 0%, 5% und 0,1% sind in Tabelle 3 als FSZ-Zusammensetzung 11-A angegeben. Bei dieser mit Wasser versetzten FSZ-Zusammensetzung beobachtete man zwischen etwa 0% und 9,1% Wasser keinen zweiphasigen Bereich. Natürlich wäre der Wasserzusatz zur Vermeidung einer Phasentrennung dann nicht nötig, wenn man sicher sein kann, daß alle zu testenden wässrigen Proben sich ausserhalb des Bereichs von 0,6 bis 1,1% befinden und in diesem Fall wären die von den erfindungsgemässen Mischungen erhaltenen Effektivitäten sogar noch etwas höher. Zugunsten einer FSZ-Zusammensetzung, die über diesen ganzen Bereich von niedrigen Gehalten an wässriger Probe verwendbar ist, kann jedoch dieser durch den Wasserzusatz verursachte geringe Effektivitätsverlust geduldet werden.

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Für Vergleichszwecke wird eine FSZ-Zusammensetzung gewählt, von der angenommen werden darf, daß sie das wirksamste bekannte FSZ-System für diesen Bereich an Gehalten wässriger Proben ist. Sie wird durch Vermischen von 250 ecm eines aethoxylierten Dodecylphenols der folgenden Durchschnittsstruktur (Tergitol 12P-9, Union Carbide):

p-(t-C₁₂H₂₅)-C₆H₄-0-(eH₂CH₂-0)₉-H

mit 650 ecm 1,2,.4-Trimethylbenzol, 100 g Naphthalin, 3,92 g PPO und 0,08 g Bis-MSB erhalten. Diese FSZ-Zusammensetzung wird in Tabelle 3als FSZtZusammensetzung 11-B bezeichnet.

Das Verhalten dieser Zusammensetzung, wenn man sie mit^Wasser bei verschiedenen Temperaturen.während 18 bis 24 -Stunden stehen läßt, ist in Fig. 3 gezeigt. Wie man sieht sind Wassergehalte bei 23⁰C von 0 bis 0,9% brauchbar, nicht '[ brauchbar sind Wassergehalte von etwa 0,9 bis 2,9% während Wassergehalte von 2,9 bis 13,5% wieder brauchbar sind. Man sieht ferner, daß mit Wasser bei üblicher Raumtemperatur von 20 bis 30⁰C hergestellte Mischungen zwe'iphasig werden, wenn man sie in FSZ-Geräten bei der üblichen Gerätetemperatur von 5⁰C, 10⁰C und 12,5⁰C stehen läßt. Diese Phasenanomalien lassen sich durch einen Wasserzusatz nicht beheben, wie dies bei den FSZ-Mischungen, denen dieser Vergleich dient, der Fall ist. Die Zähleffektivitäten sind in Tabelle 3 angegeben und wurden in gleicher Weise bestimmt wie die in Tabelle 2 angegebenen.

Tabelle 3 Tritium-Zähleffektivitäten für geringe Wassergehalte der Probe

Wasser in der	Probe	FSZ-Zusammen- ·	FSZ-Zusammen
		Setzung 11-A	setzung 11-B
		41%	' 41%
keines		39°/o	37%
5,		36% .	34%
9,	509	823/0711

,0%
,1%

Die mit Wasser versetzte FSZ-Zusammensetzung 11-A besitzt nicht nur höhere Zähl'effektivitäten und ist über den ganzen Bereich von O bis 9,1% Wasser einphasig, sondern sie erfordert auch nicht die Anwesenheit von Naphthalin, welches der SFZ-Zusammensetzung 11-B einen ziemlich beissenden Geruch verleiht und ist somit bei der FSZ-Analyse angenehmer zu handhaben.

Beispiel 12

Die FSZ-Zusammensetzungen in den Beispielen 6, 11-A und 11-B werden auf ihre Lumineszenz oder Phosphoreszenz getestet, die,wenn vorhanden,zu falschen Zählungen im Packard 3320 Zähler führen würde; zu diesem Zweck werden 10 ecm Volumina von jeweils 3 Proben jeder Zusammensetzung unter Standardbedingungen in Bezug auf den Behälter, die Abmessungen, die Temperatur und die Zeit mit einer Quecksilberdampflampe bestrahlt. Das soll das Mischen einer FSZ-Probe in Fluoreszenzlicht oder in einfallendem Sonnenlicht simmulieren, was bekanntlich infolge von Phosphoreszenz anstelle von Radioaktivität falsche Zählungen ergibt. Je weniger Zählungen man unter diesen Standardbedingungen erhält, wenn die Proben auf Tritium gezählt werden, umso besser. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Beobachtete Zählungen pro Minute bei einem Test auf durch Ultraviolettlicht induzierte Lumineszenz

FSZ-Zusammensetzung von Beispiel 6 Mittelwert^ 650 zpm FSZ-Zusammensetzung von Beispiel 11A Mittelwert~100 zpm FSZ-Zusammensetzung von Beispiel 11B Mittelwert "-Ί 400 zpm

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Zusammenfassend wurde gefunden, daß FSZ-Zusammensetzungen, die polyaethoxylierte Poly(oxypropylen-Emulgiermittel mit etwa 18 "bis 28 Oxypropylengruppen pro Kette oder etwa 32 bis 40 Oxypropylengruppen pro Kette und mit einem PoIy-(oxyaethylen)-Gehalt in der Kette von etwa 10 bis 3O?6 ihres Poly(oxypropylen)-Gehalts bei einzelner Verwendung große Mengen wässriger Probe über.weite Temperaturbereiche unter Erzielung homogener, offensichtlich einphasiger Flüssigkeiten,, die sich für Flüssigkeits-Szintillationszählung eignen, akkomodieren. Das ist insbesondere deshalb überraschend, weil ein Stoff der gleichen Struktur, jedoch mit einer Oxypropylenkettenlänge zwischen den beiden genannten Bereichen (Pluronic L 62) nur eine viel begrenztere Fähigkeit besitzt, wässrige Proben unter Bildung einer einphasigen Flüssigkeit zu halten. Es wurde ferner gefunden, daß Emulgiermittel der gleichen Struktur mit einer Oxypropylenkettenlänge von etwa 18 bis etwa 50 bei einzelner Verwendung durchwegs erfolgreich Proben für Radioimmunprüfungen oder andere konkurrierende Bindungsanlaysen unter Bildung homogener Flüssigkeiten dispergieren, die sich für die Szintillationszählung eignen, während bekannte Emulgiermittel erfolglos waren. Es wurde ferner gefunden, daß Mischungen von Emulgiermitteln mit der gleichen Strukturformel mit etwa 15 bis 56 Oxypropyleneinheiten pro Kette und einem Kettengehalt an Oxyaethyleneinheiten von etwa 1 bis etwa 30 sogar besser sind als die vorstehend genannten Gruppen dieser Emulgiermittel was die Fähigkeit anbetrifft, wässrige Proben, einschließlich RIA und andere Proben, homogen unter Erzielung erhöhter Zähleffektivitäten zu dispergieren.

Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird.

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Claims

- 32 Patentansprüche

MJ Flüssige Zusammensetzungen für die Szintillationszählung, enthaltend mindestens ein Lösungsmittel, einen gelösten fluoreszierenden Stoff und ein oberflächenaktives Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel aus einer Mischung eines ersten Stoffs mit der folgenden Strukturformel

HO- [CH₂-CH₂-O]_x- [gH-CH₂-0j_y-[CH₂CH₂-0]₂-H

worin y etwa 15 bis 56 und χ und ζ etwa 1 bis 35 betragen, und einem zweiten, anderen Stoff mit der folgenden . Strukturformel

HO-[CH₂-CH₂-QJ_x,- tCH-CH₂-0|_yI- [CH₂CH₂Oj₂,-H

besteht, worin y^f etwa 15 bis 56 und x' und z' etwa 1 bis 35 bedeuten.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß y und y¹ etwa 18 bis etwa 50 betragen und die Gesamt-[.CH₂CH₂0}-Gehalte etwa 10 bis 30% des Gesamtgewichts in beiden Molekülen ausmachen.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von χ + y + ζ größer als die Summe von x't y¹+ z¹ ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß y etwa 30 bis 56 und y¹ etwa 15 bis 30 beträgt.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß y etwa 32 bis 40 und y· etwa 18 bis 28 beträgt. ■

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß y etwa 35 und y' etwa 20 beträgt.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine zu messende wässrige Probe enthält.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Probe in der Flüssigkeits-Szintillationszusammensetzung in einer Menge zwischen etwa 1 und 25% enthalten ist.

9. Verwendung eines einzelnen der obenflächenaktiven Mittel aus der Mischung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zur Dispergierung und zur Aufrechterhaltung der Dispersion einer wässrigen Probe für die Radiοimmunprüfung in einer flüssigen Szintillationszusammensetzung.

10. Verwendungsart nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß "die Probe zur Radiοimmunprüfung anorganisches Salz und eine tierische Blutfraktion enthält.

11. Verwendungsart nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe noch mindestens ein organisches Lösungsmittel enthält.

12. Flüssige Zusammensetzung für die Szintillationszählung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine Probe für die Radioimmunprüfung enthält.

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