DE2722316C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Isotopengenerator zur Herstellung von Technetium-99m aus Molybdän-99 mit einem Trägermedium in Form von Aluminiumoxid für die Adsorption von Molybdän-99.

Das Technetiumisotop 99m wird in großem Ausmaß in der Nuklearmedizin verwendet, um verschiedene Organe und Gewebe im Körper abzutasten und sichtbar werden zu lassen. Verbunden mit verschiedenen Substanzen wird es beispielsweise für die Sichtbarmachung von Teilen des Gehirns, der Lungen, von Blutansammlungen, der Schilddrüse, der Leber, der Milz, von Knochen und der Nieren verwendet. Einer der Gründe für die weitverbreitete Verwendung von Technetium-99m im Bereich der Nuklearmedizin ist die relativ kurze Halbwertzeit von etwa sechs Stunden. Obwohl diese kurze Halbwertzeit im Hinblick auf die Verringerung der physiologischen Gefahren auf ein Minimum vorteilhaft ist, die bei der Verwendung von Radioisotopen auftreten, möchte man das kurzlebige Radionuklid so kutz wie möglich vor seiner Ingebrauchnahme erzeugen.

Es sind bereits viele Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von Technetium-99m, das auch als Tochter-Radionuklid bezeichnet wird, aus Molybdän-99, das auch als Mutter-Radionuklid bezeichnet wird, bekannt (US-PSn 33 69 121, 39 20 995).

Die zur Zeit für die Erzeugung von Technetium-99m aus Molybdän-99 verwendeten Generatoren haben ein in Behältern angeordnetes Trägermedium, beispielsweise für Chromatographiezwecke geeignetes Aluminiumoxid, an welches Molybdän-99 adsorbiert ist. Der Behälter ist Teil eines sterilen Systems, welches eine Einlaßvorrichtung zum Einführen eines Elutionsmittels auf das Trägermedium mit dem adsorbierten Molybdän-99 und eine Auslaßeinrichtung zum Entfernen des Technetium-99m enthaltenden Eluates aus dem Trägermedium hat. Die Arbeitsweise eines solchen Generators beruht auf den Differenzen der Verteilungskoeffizienten-Werte des Trägermaterials für die Ionen von Molybdän-99 und Technetium-99m. Der Durchgang des eigentlichen Elutionsmittels durch das Trägermedium führt zur Elution von Technetium-99m. Wenn physiologische Kochsalzlösung als Elutionsmittel verwendet wird, wird Technetium-99m in Form von Natriumpertechnetat eluiert. Das Pertechnetat hat eine Wertigkeit von +7. Es ist die höchste und stabilste Oxydationsstufe des Technetiums in Lösung (Boyd, Recent Developments in Generators of 99m TC, Proceedings of a Symposium on Radiopharmaceuticals and Labelled Compounds, Kopenhagen, 26. bis 30. März 1973; International Atomic Energy Agency, Wien 1973).

Solche Generatoren mit Aluminiumoxid als Trägermedium werden für die periodische Elution an die Verbraucher geliefert. Die Menge an Technetium-99m in Millicurie, die man bei der Anfangselution erhält, hängt von der ursprünglichen Stärke des Generators ab. Die bei darauffolgenden Elutionen erhaltene Aktivität hängt von der Zeitdauer zwischen den Elutionen ab. Ein bei diesen Generatoren oft auftretendes Problem ist die geringe Ausbeute bzw. der geringe Gewinn (unvollständiges Entfernen) von Technetium-99m. Diese Ausbeuteprobleme treten sehr häufig während früher Elutionen bei Generatoren hoher Aktivität auf und sind gewöhnlich das Ergebnis einer verzögerten Freigabe von Technetium-99m aus dem Aluminiumoxid. Der Benutzer des Generators kann die niedrigere Ausbeute durch eine zusätzliche Elution des Generators kompensieren. Eine solche zusätzliche Elution ist jedoch wegen der zusätzlichen Gefahr der Strahlenexponierung und der damit verbundenen Schwierigkeiten unerwünscht.

Die Probleme der niedrigen Ausbeute sind in der Literatur ausführlich diskutiert (Boyd, vorstehend erwähnte Literaturstelle, Vesely et al., Some Chemical and Analytical Problems Connected with TC-99m Generators, Radiopharmaceuticals from Generator-Produced Radionuclides, Proc. Panel Vienna, 1970, International Atomic Energy Agency, Wien, 1970).

Diese Probleme schrieb man dem Einfluß der Ionisierungsstrahlung auf den Wertigkeitszustand von Technetium-99m zu. Die Reduktionsmittelnatur der Kombination von hohen Strahlungspegeln und Wasser bringt Technetium dazu, daß es von seiner höchsten Wertigkeitsstufe von +7 auf niedrigere Oxidationsstufen zurückgeht, wodurch es schwierig und sogar unmöglich wird, Technetium aus dem Generatorsystem mit einer isotonischen bzw. isosmotischen Salzlösung zu entfernen.

Zur Lösung des Problems der niedrigen Ausbeuten wurde vorgeschlagen, ein Oxidationsmittel in dem Salzelutionsmittel oder auf der Aluminiumoxidsäule zu verwenden (US-PS 36 64 964).

Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das Technetiumeluat aus dem Generator häufig verwendet wird, um Substanzen für die Lokalisierung und das darauffolgende Abbilden und Sichtbarmachen in verschiedenen Organen und Geweben zu kenzeichnen. Die Materialien liegen oft in Form handelsüblicher Packungen vor, die zusätzlich zu der zu kennzeichnenden Substanz ein Reduktionsmittel enthalten, um die Kennzeichnung zu erleichtern. Das Vorhandensein eines Oxidationsmittels im Eluat kann für dieses Verfahren nachteilig sein.

In der DE-OS 24 05 765 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Oxidationsmittel in Form von hydratisiertem oder teilhydratisiertem MnO₂ als Überzug auf einen Teil des Aluminiumoxidträgermaterials aufgebracht wird, und das so modifizierte Trägermaterial wird dann als obere Schicht im Generator angeordnet, während die untere Schicht aus unbehandeltem Aluminiumoxid besteht.

Aber auch eine solche Ausführungsform weist noch die vorstehend erörterten Nachteile auf, welche auf der Anwesenheit eines starken Oxidationsmittels beruhen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Probleme hinsichtlich der niedrigen Ausbeute bei Molybdän-99/Technetium-99m-Generatoren zu reduzieren oder zu beseitigen, ohne daß ein Oxidationsmittel verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Isotopengenerator der nachstehenden Art gelöst. Der erfindungsgemäße Isotopengenerator zur Erzeugung von Technetium-99m aus Molybdän-99 mit einem Aluminiumoxidträgermedium für die Adsorption von Molybdän-99, einer Einrichtung (10) für die Aufnahme des Aluminiumoxidträgermediums, einer Einlaßeinrichtung (18) für die Aufnahme von Elutionsmittel und einer Auslaßeinrichtung (20) zum Entfernen von Eluat, wobei das Aluminiumoxidträgermedium wenigstens zwei Betten (42, 44) aus Aluminiumoxid hat, ist dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bett (42) einen pH-Wert von über etwa 6,0 und das zweite Bett (44) einen pH-Wert von unter etwa 6,0 hat und daß der Unterschied des pH-Wertes der beiden Betten (42, 44) wenigstens 0,5 beträgt.

Die für die praktische Durchführung benötigten, in ihrem pH-Wert abgestuften Aluminiumoxide sind im Handel erhältlich. Der pH-Wert wird an einer wäßrigen Suspension des betreffenden Al₂O₃ bestimmt und dient zur Typisierung der Al₂O₃-Sorte.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich die Probleme bezüglich der niedrigen Ausbeute bei Molybdän-99/Technetium-99m-Generatoren durch eine gute Diffusion von Molybdän-99 auf dem Aluminiumoxid-Trägermedium auf ein Minimum reduzieren lassen und daß hierbei der pH-Wert einen besonderen Einfluß hat.

Die maximale Adsorption von Molybdän-99 in wäßriger Lösung ergibt sich bei einem pH-Wert von etwa 2,0 bis 6,0. Der Diffusionskoeffizient fällt um vier Größenordnungen, d. h. um 10⁴, bei einem pH-Wert von 8 und um einen Faktor 2 bei einem pH-Wert von 12.

Die wirksame Diffusion von Molybdän-99 auf einem Aluminiumoxid-Trägermedium wird erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß ein Aluminiumoxid-Trägermedium mit nicht nur einem pH-Wert verwendet wird. Das in den erfindungsgemäßen Generatoren verwendete Aluminiumoxid-Trägermedium hat daher ein erstes Bett aus Aluminiumoxid mit einem pH-Wert von über 6,0 und ein zweites Bett aus Aluminiumoxid mit einem pH-Wert von unter 6,0, wobei zusätzlich gilt, daß der pH-Wert der beiden Aluminiumoxidbetten sich um wenigstens 0,5 unterscheidet. Vorzugsweise reicht der pH-Wert des Aluminiumoxids im ersten Bett von 7,0 bis 10,0 und der pH-Wert des Aluminiumoxids im zweiten Bett von 3,5 bis 5,5 und liegt vorzugsweise bei etwa 4,1.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform eines Generators, teilweise im Schnitt, um die Verbindung mit einer Auslaßleitung zu zeigen.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Kolonne, wobei das Aluminiumoxid-Trägermedium mit dem Mehrfach-pH-Wert erkennbar ist.

In Fig. 2 ist eine Anordnung mit den zwei Aluminiumoxidbetten 42 und 44 gezeigt. Der Ausdruck "erstes Bett" bezieht sich auf Aluminiumoxid, welches das Molybdän-99 während des Kolonnenfüllens zuerst aufnimmt. Der Ausdruck "zweites Bett" bezieht sich auf das Aluminiumoxid, welches das Molybdän-99 aufnimmt, nachdem es durch das erste Bett hindurchgegangen ist. Da das erste Aluminiumoxidbett einen pH-Wert von über etwa 6,0 hat, diffundiert das Molybdän-99, das auf die Kolonne gegeben wird, durch das Bett und erreicht das zweite Bett. Das zweite Bett soll ein Durchsickern von Molybdän-99, eine sogenannte "Moly Leckage" aus der Kolonne verhindern.

Das Aluminiumoxidträgermedium, das für die erfindungsgemäßen Zwecke in Betracht gezogen wird, kann zusätzliche Betten an Aluminiumoxid zwischen dem ersten und zweiten Bett oder nach dem zweiten Bett haben. Die kritische Grenze besteht darin, daß der pH-Wert der verschiedenen Aluminiumoxidbetten vom ersten Bett nacheinander über die darauffolgenden Betten nicht zunimmt, d. h. das Aluminiumoxid nicht stärker basisch wird. Für die erfindungsgemäßen Generatoren eignet sich ein Aluminiumoxidträgermedium, das aus einem Aluminiumoxid hergestellt ist, das einen abnehmenden pH-Gradienten aufweist, ausgehend von dem Aluminiumoxid, das zuerst mit Molybdän-99 kontaktiert wird, bis zu dem Aluminiumoxid, das am weitesten von dem ersten kontaktierten Aluminiumoxid entfernt liegt.

Der erfindungsgemäße Generator macht die Optimierung der Aluminiumoxidbetthöhen erforderlich. Das erste Bett soll für die Diffusion des Molybdän-99 ausreichend dick sein, so daß sich im wesentlichen keine Probleme bezüglich der niedrigen Ausbeute ergeben. Das zweite Bett soll ausreichend dick sein, um jedes merkliche Molybdän-99-Durchsickern zu verhindern. Optimale Bettdicken ändern sich natürlich mit dem pH-Wert der verwendeten Aluminiumoxide. Vorzugsweise enthält das erste Bett jedoch 15 bis 25 Gew.-% des gesamten Aluminiumoxids, während das zweite Bett etwa 75 bis 80 Gew.-% des gesamten Aluminiumoxids in der Zweibettenkolonne enthält.

Fig. 1 zeigt eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Generators. Im einzelnen ist dieser Generator, soweit er bekannt ist, in der US-PS 39 20 995 beschrieben. Einrichtung 10 zur Aufnahme des Aluminiumoxidträgermediums ist an ihrer Oberseite 14 und an ihrem Boden 16 durch Stopfen 17 dichtend abgeschlossen, die von Spritzennadeln durchbohrt werden können, um Molybdän-99 auf die Aluminiumoxidbetten 42, 44 aufzubringen, die auf einer Scheibe 46 ruhen. Der Einrichtung 10 kann über eine Leitung 18 Elutionsmittel zugeführt werden. Das Eluat wird über eine Leitung 20 entfernt. Die Leitungen sind als getrennte Rohre gezeigt, die in Vorsprünge 22, 24 eingekapselt sind, welche mit dem Gehäuse 12 ein Stück bilden. Die Leitungen 18 und 20 können natürlich mit dem Gehäuse 12 ein Stück bilden, wobei die gesamte Einheit aus einem Kunststofformkörper hergestellt wird. Die die Leitungen 18 und 20 abdichtenden Deckel 26 und 28 haben angeformte becherförmige Behälter 30 mit einem Schaft 32, der das obere Ende der Leitungen 18, 20 umschließt. Die offenen Enden der Leitungen 18, 20 sind jedoch von den Behältern 30 nicht versperrt, sondern sind zu der Kammer offen. In dem Behälter 30 sitzt abdichtend ein durchbohrbarer Verschluß 34, der mittels eines flexiblen Metallringes 33 positioniert ist, der um den Behälter 30 und den Verschluß 34 herumgebogen ist.

In die Einrichtung 10 wird das Elutionsmittel über den Verschluß 34 in den Behälter 30 eingeführt. Von dort aus fließt es in die Einlaßleitung 18. Durch Erzeugung eines reduzierten Drucks im Deckel 28 wird das Elutionsmittel durch die Einrichtung 10 gezogen, geht durch die Aluminiumoxidbetten 42 und 44 hindurch, wo es das Technetium-99m aufnimmt, und trägt es zum unteren Ende 40 der Auslaßleitung 20. Vorzugsweise wird zur Schaffung des reduzierten Drucks im Deckel 28 und zum Ziehen des Fluids aus dem Behälter 30 in den Deckel 28 ein evakuierter Behälter verwendet.

Zum Füllen eines Generators der beschriebenen Art mit einem Aluminiumoxidträgermedium gibt es verschiedene Verfahren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß besonders günstige Ergebnisse dann erreicht werden, wenn die Einrichtung zur Aufnahme des Trägermediums zuerst mit dem Aluminiumoxid für das zweite Bett gefüllt, das Aluminiumoxid für das zweite Bett aus dem Kopfteil der Säule bis zur gewünschten Tiefe des ersten Bettes entfernt und dann das Aluminiumoxid für das erste Bett in die Säule eingeführt wird.

Claims (3)

1. Isotopengenerator zur Erzeugung von Technetium-99m aus Molybdän-99 mit einem Aluminiumoxidträgermedium für die Adsorption von Molybdän-99, einer Einrichtung (10) für die Aufnahme des Aluminiumoxidträgermediums, einer Einlaßvorrichtung (18) für die Aufnahme von Elutionsmittel und einer Auslaßeinrichtung (20) zum Entfernen von Eluat, wobei das Aluminiumoxidträgermedium wenigstens zwei Betten (42, 44) aus Aluminiumoxid hat, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bett (42) einen pH-Wert von über etwa 6,0 und das zweite Bett (44) einen pH-Wert von unter etwa 6,0 hat und der Unterschied des pH-Wertes der beiden Betten (42, 44) wenigstens 0,5 beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Aluminiumoxidbett (42) einen pH-Wert von etwa 7,0 bis 10,0 hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aluminiumoxidbett (44) einen pH-Wert von etwa 3,5 bis 5,5 hat.