ES2260520T3 - Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa. - Google Patents
Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa.Info
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Abstract
Un procedimiento para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa que comprende: proporcionar un intercambiador de iones que comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento metálico que por los iones de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer elemento es diferente de dicho segundo elemento; proporcionar una solución que comprende iones de dicho primer y segundo elementos metálicos; y el contacto de dicho intercambiador de iones con dicha solución a dicho pH selectivo, durante un tiempo suficiente para que al menos una porción de dichos iones de dicho primer elemento metálico lleguen a unirse al mismo.
Description
Procedimiento y aparato para separar iones de
elementos metálicos en solución acuosa.
Esta invención está dirigida de manera general a
procedimientos y aparatos para la separación de iones de elementos
metálicos en solución acuosa mediante cromatografía. Los elementos a
separar pueden pertenecer al mismo o diferentes Grupos en la tabla
periódica larga, incluyendo elementos de grupos principales, metales
de transición, lantánidos y actínidos. La presente invención se
refiere más particularmente a un aparato y un procedimiento para la
separación de iones de radioisótopos tales como ^{90}Y y
^{201}Tl de sus elementos padres, y la producción de niveles
multicurios de los mismos para aplicaciones médicas al mismo tiempo
que se generan residuos mínimos.
Los isótopos radiactivos de muchos elementos
metálicos tienen usos potenciales en la diagnosis y tratamiento de
enfermedades. El isótopo itrio-90, por ejemplo, el
cual tiene una semivida de 64 horas y emite partículas beta fuertes
(Emax= 2,28 MeV), es una excelente promesa en el tratamiento de
muchas enfermedades humanas, y recientes avances en
radioinmunoterapia y en radioterapia dirigida a péptidos, han creado
una gran demanda de ^{90}Y. Otro radioisótopo, el
talio-201, el cual tiene una semivida de 73 horas y
emite fotones de 135 y 167 keV, es ampliamente usado como un agente
visualizador de imágenes para perfusión del miocardio. Otros
numerosos ejemplos de isótopos radiactivos, y su uso potencial como
productos radiofarmacéuticos son bien conocidos por los expertos en
la técnica.
Una vía para producir radioisótopos con uso
potencial como productos radiofarmacéuticos, es a partir de la
desintegración de especies radiactivas de elementos procedentes de
grupos adyacentes en la tabla periódica. Por ejemplo, el ^{90}Y
puede producirse a partir de la desintegración del ^{90}Sr de
semivida de 28 años. De manera similar, el ^{201}Tl se obtiene
por desintregración a partir de su padre ^{201}Pb (T_{^{1}/_{2}}
= 9,33 horas).
Para ser usados como productos
radiofarmacéuticos, los isótopos diana necesitan, generalmente, ser
separados de los compuestos padre. Se han usado muchas técnicas
diferentes para separar radioisótopos, incluyendo la precipitación,
extracción con disolvente, y cromatografía de intercambio de iones,
y ha sido descrito el uso de un cierto número de extractantes de
organofósforo. Por ejemplo, el ácido
di-2-etilhexilfosfórico (DEHPA) ha
sido ampliamente usado en tecnología de extracción de tierras raras
e itrio desde la publicación de Peppard, y otros (D.F. Peppard, y
otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 4, pág. 334, (1957)) en
1957. El DEHPA ha sido usado igualmente en separaciones de alto
nivel de productos de fisión de tierras raras e ^{90}Y en el Oak
Ridge National Laboratory en 1959. Un procedimiento a escala menor
para cantidades de milicurios de ^{90}Y ha sido usado en el Oak
Ridge National Laboratory (ORNL) (N. Case, y otros, ORNL
Radioisotope Manual, U.S.A.E.C. Report
ORNL-3633, TID 4500, 30^{th} edition, Junio
1964) desde 1962 hasta 1990. Este procedimiento fue posteriormente
modificado para uso en la purificación de reactivos y actualmente se
usa comercialmente para suministrar ^{90}Y (J.A. Partridge, y
otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 31, págs.
2587-89, (1969); y Lane A. Bray, y otros, Patente
de EE.UU. 5.512.256, 30 Abril, 1996).
Otro compuesto de organofósforo, el ácido
2-etilhexil 2-etilhexilfosfónico
(EHEHPA), ha sido igualmente desarrollado por Peppard (D.F.
Peppard, y otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 18, pág. 245,
(1961) y J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 27, pág. 2065, (1965)).
Este extractante ha llegado a ser ampliamente usado para recuperar
itrio, otras tierras raras y actínidos trivalentes, dado que es
fácilmente separado con ácido diluido. Varios investigadores han
informado de una preferencia específica por EHEHPA sobre DEHPA para
la recuperación de itrio (Y. Mori, y otros, Proc. Symp. Solvent
Extr., 119-24, Jpn. Assoc. Solvent Extr.
Hamamatsu, Japón, (1984); K. Inoue, y otros, Nipon Kogyo
Kaishi, vol. 102, págs. 491-4, (1984); D. Li, y
otros, Int. Solvent Extr. Conf. (proc.), vol. 3, págs.
80-202, (1980); D. Li, y otros, New Frontiers in
Rare Earth Science and Applications, vol. 1, págs.
463-67, (1985); y P.V. Achuthan, y otros,
Separation Science and Technology, vol. 35, págs.
261-270, (2000)).
El uso de compuestos de organofósforo neutros
para la recuperación y purificación de uranio, actínidos y tierras
raras, comenzó en los años1950 (J.C. Warf, J. Am. Chem. Soc.,
vol. 71, pág. 3257, (1949) con fosfato de
tri-n-butilo (TBP). Otros
extractantes con grupos fosfina fueron ensayados en los años
1960-1970 con cierto éxito. El trabajo en el
Argonne National Laboratory (R.C. Gatrone, y otros, Solvent Extr.
and Ion Exch., vol. 5, págs.1075-1116, (1987)
en el desarrollo de un cierto número de compuestos del tipo de
óxidos de carbamoilmetilfosfina condujo a una clase de extractantes
para la separación de iones trivalentes, cuatrivalentes y
hexavalentes a partir de soluciones de ácido nítrico. Un cierto
número de artículos procedentes del Argonne National Laboratory y
de la USSR en el período 1980-83, demostró
igualmente el uso de este tipo de extractante (D.G. Kalina, y
otros, Sep. Sci. Technol., vol. 17, pág, 859, (1981); T.Y.
Medved, y otros, Acad. Sci. U.S.S.R., Chem. Series, pág.
1743, (1981); E.P. Horwitz, y otros, Sep. Sci. Technol., vol.
17, pág. 1261, (1982); M.K. Chmutova, y otros, Sov. Radiochem.
Eng. Transl., vol. 24, pág. 27, (1982); E.P. Horwitz, y otros,
Proceedings ISEC'83, (1983); M.K. Chmutova, y otros, J.
Radioanal. Chem. Vol. 80, pág. 63, (1983); A.C. Muscatello, y
otros, Proceedings ISEC'83, pág. 72, (1983); E.P. Horwitz, y
otros, Solvent Extr. Ion Exch., vol. 3, pág. 75, (1985); W.W.
Schultz, y otros, J. Less-Common Metals,
vol. 122, pág. 125, (1986); J.N. Mathur, y otros, Talanta,
vol. 39, págs. 493-496, (1992); J.N. Mathur, y
otros, Waste Management, vol. 13, págs.
317-325, (1993)). Cuando se usa esta técnica, los
iones son extraídos como los nitratos metálicos a partir de la
solución de ácido nítrico. Los extractantes, cargados con los
iones, son, a continuación, vueltos a extraer con ácidos diluidos o
soluciones de sales (0,01-0,1 N), lo cual da lugar
a que los iones se separen de los extractantes, permitiendo, de esta
forma, la fácil recuperación sin la concentración por ebullición de
los ácidos.
Tal como se ha indicado anteriormente, el
^{201}Tl se produce por desintegración (captura de electrones) de
su isótopo padre, el ^{201}Pb. Generalmente, el ^{201}Pb se
produce en un ciclotrón mediante irradiación de ^{203}Tl con
protones de \sim30 MeV (^{203}Tl(p,3n)^{201}Pb).
La separación de ^{201}Tl de las dianas irradiadas se realiza
tradicionalmente en dos etapas. En primer lugar, el plomo radiactivo
se separa de las dianas de ^{203}Tl y, después de un periodo de
espera óptimo para permitir la acumulación, el ^{201}Tl hijo
acumulado se separa de los isótopos de plomo padre. Para realizar la
separación, se ha informado de diversos procedimientos. E.
Lebowitz, y otros, en J. Nucl. Med., vol. 16, págs.
151-155, (1975), por ejemplo, describe un
procedimiento de producción en el que se usa, en primer lugar,
agente acomplejante EDTA, sulfato de hidracina y una columna de
intercambio de iones, para separar las actividades del plomo de las
dianas de talio. A continuación, se usa una columna de intercambio
de aniones para adherir el ^{201}Tl^{+3} (oxidado mediante
NaClO) y permitir que sean eluídas las actividades del plomo. Por
último, la actividad del ^{201}Tl se eluye, a continuación, con
solución de sulfato de hidracina caliente, reduciendo el Tl^{+3} a
Tl^{+1}. S.M. Qaim, y otros, en Int. J. Appl. Radiat.
Isot., vol. 30, págs. 85-95, (1979), informan de
un procedimiento para precipitar cuantitativamente las actividades
del plomo libre de portador mediante Fe(OH)_{3} en
primer lugar, seguido de una separación en columna de intercambio
de aniones del ^{201}Tl. M.D. Kozlova, y otros, en Int. J.
Appl. Radiat. Isot., vol. 35, págs. 685-687,
(1984), informan de un procedimiento que incluye la
co-precipitación de la actividades del plomo en
forma de sulfato de estroncio, seguido de extracción por disolvente
usando acetato de butilo y adición de solución de KBrO_{3}.
J.L.Q. de Britto, y otros, en J. Radioanal. Nucl. Chem.
Letters, vol. 96, págs. 181-186, (1985),
informan de una separación basada en las propiedades de una columna
de resina de intercambio de iones de ácido carboxílico quelante que
a pH 4,5 retiene el plomo mientras que el talio es fácilmente
eluido. Tanto J.A. Campbell, y otros, (J. Labelled Compounds and
Radiopharmaceuticals, vol. 13, págs. 437-443,
(1977) como M.C. Lagunas-Solar, y otros, (Int. J.
Appl. Radiat. Isot., vol. 33, págs. 1439-1443,
(1982), sugieren el uso del sistema Dowex 50W-X8
para adsorber plomo e ión talioso, mientras que el ión tálico es
eluido mediante ácido clorhídrico 0,005 N que contiene gas cloro al
0,1%. Todos estos procedimientos tienden a requerir mucho tiempo,
son peligrosos y costosos.
Para ser adecuado para uso en productos
radiofarmacéuticos, es de manera general igualmente importante que
el radioisótopo esté separado de los compuestos padre hasta un alto
grado de pureza. Por ejemplo, para productos que contienen
^{90}Y, el nivel de ^{90}Sr debería mantenerse por debajo de
10^{-6} Ci por Ci de ^{90}Y. La contaminación por otros metales
tales como Fe, Cu, Zn y Ca, debería igualmente reducirse, dado que
los iones metálicos extraños pueden competir con el Y^{+3} por
los agentes quelantes que pueden ser usados en los productos
farmacéuticos. Sin embargo, muchas técnicas diferentes para la
separación de radioisótopos conllevan una separación incompleta,
y/o contaminación por otros metales. En consecuencia, la técnica
anterior ha fracasado en proporcionar un procedimiento de
separación sencillo para la producción de radioisótopos de calidad
que cumplan con estos criterios.
Igualmente, muchas de las técnicas conocidas
tienen deficiencias en el escalado del procedimiento de separación
debido a los daños por radiación en los materiales y dispositivos
usados en la separación. Por ejemplo, J.S. Wike, y otros, Appl.
Radiat. Isot., vol. 41, págs. 861-865, (1990),
describen una técnica de separación que usa DEHPA en dodecano para
extraer ^{90}Y. Sin embargo, la complejidad del procedimiento, el
cual implica la separación repetida del extractante orgánico,
conduce a la acumulación de productos de radiolisis del extractante
tanto en la solución madre de ^{90}Sr como en el producto de
^{90}Y. Se estima que tanto el DEHPA como los fragmentos
radiolíticos del extractante orgánico dan lugar a que el ^{90}Y se
pegue a la pared del recipiente de vidrio usado en el
procedimiento, dando como resultado una pobre recuperación de
^{90}Y. En consecuencia, este procedimiento no proporciona un
procedimiento de separación de ^{90}Sr/^{90}Y sencillo para la
producción de ^{90}Y de calidad con altos rendimientos.
Horwitz, y otros, en la Patente de EE.UU.
5.368.736, describen otra técnica de separación que es capaz de
producir alto factor de descontaminación de ^{90}Y. Esta técnica
implica la inmovilización del extractante selectivo del estroncio
de ácido éter corona carboxílico hidrófobo sobre resina polímera,
para separar selectivamente el ^{90}Sr del ^{90}Y después de
pasar una mezcla de ^{90}Sr/^{90}Y a través de la columna de
éter corona. El efluente de ^{90}Y es purificado posteriormente
por resina que está impregnada con extractante selectivo de tierra
rara, el cual es una mezcla de óxido de
octil-(fenil)-N,N-diisobutilcarbamoilmetilfosfina
(CMPO) y fosfato de tri-n-butilo
(TBP). La técnica de separación anterior evita el uso de disolvente
orgánico, pero requiere al menos tres columnas selectivas del
estroncio para la completa retención del ^{90}Sr, lo cual puede
limitar su potencial para el escalado a multicurios. Además, esta
técnica requiere el ajuste del pH y la concentración del volumen de
^{90}Y entre el éter corona y las columnas CMPO/TBP, lo cual
complica adicionalmente el procedimiento al nivel de
multicurios.
Otro procedimiento comercial actual para el
suministro de ^{90}Y implica la extracción de ^{90}Y a partir
de una mezcla de ^{90}Y y ^{90}Sr usando un procedimiento de
extracción con disolvente de DEHPA, lo que requiere altas
concentraciones de HNO_{3} o HCl (8-10 N) para
separar el ^{90}Y. Cuando se ha evaporado el exceso de ácido, el
^{90}Y se recombina con cantidades traza (1-2
mg/litro) de DEHPA en el producto de ^{90}Y, lo que da como
resultado pérdidas de producto sobre el material de vidrio (J.S.
Wike, y otros, J. Appl. Radiat. Isot., vol. 41, págs.
861-5, (1990), y en el contenedor de transporte. La
recombinación de ^{90}Y con cantidades traza de DEEIPA puede
igualmente dar como resultado precipitados, y la incompleta
marcación de la molécula diana con ^{90}Y. En consecuencia, la
técnica anterior no ha proporcionado un procedimiento de separación
de ^{90}Sr/^{90}Y simple para la producción de ^{90}Y de
calidad con altos rendimientos.
Es necesario un procedimiento y aparato
mejorados para una separación sencilla, de bajo coste, de iones de
elementos metálicos en solución acuosa, y, en particular, para la
separación de radioisótopos a partir de sus compuestos padres. Por
ejemplo, un procedimiento que pueda usarse para separar ^{90}Y de
^{90}Sr para proporcionar iones ^{90}Y con pureza,
concentraciones y rendimientos mejorados para uso en radioterapia.
El procedimiento debería igualmente no requerir usar ningún
disolvente orgánico, debería minimizar la descarga de residuos
líquidos e igualmente minimizar los residuos del padre
radiactivo.
En una realización de la invención, se
proporciona un procedimiento para la separación de iones de
elementos metálicos en solución acuosa. El procedimiento comprende
las etapas de proporcionar un intercambiador de iones que comprende
un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante
quelante hidrófobo. El extractante es uno que tiene una mayor
afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento
metálico, que por los iones de un segundo elemento metálico que es
diferente del primer elemento. Este procedimiento implica además la
etapa de proporcionar una solución que comprende iones de dicho
primer y segundo elementos metálicos, y el contacto de la solución
con el intercambiador de iones al pH selectivo, durante un tiempo
suficiente para que los iones de dicho primer elemento lleguen a
unirse al mismo.
En otra realización de la invención, se
proporciona una columna de separación para la separación de
elementos metálicos. La columna de separación comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada
y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de
la porción de cuerpo, que comprende un substrato de carbono o
grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene
una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer
elemento metálico que por los iones de un segundo elemento metálico;
y
(c) una solución al pH selectivo, que contiene
iones del primer y segundo elementos metálicos.
Otra realización aún de la invención es un
generador de ^{201}Tl que comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada
y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de
la porción de cuerpo.
El intercambiador de iones comprende fibras de
carbono o grafito impregnadas con un extractante de organofósforo
ácido tal como DEHPA, EHEHPA, o ácido
di(2,4,4-trimetil-pentil)fosfínico
(DTMPPA). El intercambiador de iones comprende además iones de
^{201}Pb unidos al extractante.
En una realización adicional de la invención, se
proporciona un generador de ^{90}Y. Este generador comprende:
- (a)
- una primera columna que comprende:
- (1)
- una primera porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
- (2)
- un primer intercambiador de iones alojado dentro de la primera porción de cuerpo, en el que el primer intercambiador de iones comprende un extractante de organofósforo ácido;
- (3)
- una solución de alimentación dentro de la primera porción de cuerpo y en contacto con el primer intercambiador de iones, comprendiendo la solución de alimentación iones ^{90}Sr y teniendo un pH desde 1,5 hasta 2,5; y
- (b)
- una segunda columna que comprende:
- (1)
- una segunda porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida, en la que la entrada de la segunda columna está en comunicación de flujo con la salida de la primera columna;
- (2)
- un segundo intercambiador de iones dentro de la segunda porción de cuerpo, comprendiendo el segundo intercambiador de iones un extractante de organofósforo neutro o bifuncional adsorbido sobre un substrato de carbono o grafito.
Las realizaciones adicionales de la invención
resultarán fácilmente obvias para los expertos normales en la
técnica durante la revisión de la presente solicitud.
Los numerosos objetos y ventajas de la presente
invención pueden ser entendidos mejor por los expertos en la
técnica con referencia a la descripción detallada acompañante y al
dibujo siguiente, en el cual:
la Fig. 1 es un dibujo esquemático de un
procedimiento para la separación de ^{90}Y de ^{90}Sr.
La presente invención proporciona procedimientos
y aparatos mejorados para la separación de iones de elementos
metálicos en solución acuosa, proporcionando, de esta forma,
muestras relativamente puras de los elementos metálicos deseados
para uso en una amplia variedad de aplicaciones en un amplio número
de industrias, incluyendo minería, descontaminación ambiental,
industria farmacéutica, y en el tratamiento y la diagnosis de
enfermedades, por nombrar unas pocas. La separación de iones se
realiza con el uso de intercambios de iones que unirán,
preferentemente, iones de un elemento, mientras que los iones de
otro elemento permanecen en solución. Tal como aquí se usa,
"separación" significa que al menos aproximadamente 90%,
preferiblemente más de aproximadamente 90%, más preferiblemente más
de aproximadamente 95% e incluso más preferiblemente más de
aproximadamente 99% de los iones de un elemento metálico presente
en la solución acuosa pueden ser eliminados de la solución por el
intercambiador de iones, mientras que al menos aproximadamente 90%,
preferiblemente más de aproximadamente 90%, más preferiblemente más
de aproximadamente 95% e incluso más preferiblemente más de
aproximadamente 99% de los iones del otro elemento metálico
diferente permanecen en la solución acuosa. En realizaciones
preferidas, pueden prepararse soluciones en las cuales puede
realizarse una separación mayor de aproximadamente 10^{4}, más
preferiblemente mayor de aproximadamente 10^{6}, y aún más
preferiblemente aproximadamente 10^{8}. En otras palabras,
considerando la separación de ^{90}Y de ^{90}Sr como un ejemplo,
usando los procedimientos y aparatos aquí descritos, es posible
obtener una muestra de ^{90}Y purificado, en la cual la relación
^{90}Sr/^{90}Y es, preferiblemente, menor de aproximadamente
10^{-6}, y más preferiblemente menor de aproximadamente
10^{-8}.
En muchas aplicaciones, los procedimientos y
aparatos se usarán para separar elementos metálicos que pertenecen
a Grupos diferentes en la tabla periódica larga. Sin embargo, los
procedimientos pueden adaptarse, igualmente, para separar elementos
que pertenecen al mismo Grupo. Los Grupos en la tabla periódica
larga incluyen elementos de grupos principales, incluyendo los
Grupos IA, IIA, IIIB, IVB, VB, VIB, metales de transición,
incluyendo los Grupos IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, y IIB,
Lantánidos, incluyendo elementos con número atómico desde 57 hasta
71, y Actínidos, incluyendo elementos con número atómico desde 89
hasta 103. De acuerdo con ello, los elementos adecuados que pueden
separarse usando los procedimientos y sistemas de la presente
invención, incluyen, por ejemplo, Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc,
Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Ku, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm,
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk,
Cf, Es, Fm, Md, No, y Lw.
Para lograr dichos fines, la presente invención
usa extractantes quelantes hidrófobos. Los extractantes adecuados
para uso en la presente invención incluyen: extractantes de
organofósforo ácidos, por ejemplo DEHPA, EHEHPA y DTMPPA;
extractantes de organofósforo neutros, por ejemplo TBP y óxido de
tri-n-octilfosfina (TOPO),
extractantes de organofósforo bifuncionales, por ejemplo CMPO y
N,N,N',N'-tetraoctil-3-oxamentanodiamida
(TOGDA); extractantes básicos, por ejemplo
tri-n-octilamina (TOA) y cloruro de
tricaprilmetilamonio. Igualmente, pueden usarse otros extractantes
conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo hidroxioximas,
por ejemplo
5,8-dietil-7-hidroxi-6-dodecano
oxima y
2-hidroxi-5-nonilacetofenon
oxima, éteres corona, por ejemplo
di-t-butil-diciclohexano-18-corona-6,
y ditiosemicarbazona.
En la presente invención, el extractante
quelante hidrófobo está adsorbido sobre un substrato para
proporcionar un intercambiador de iones. En realizaciones
preferidas, el intercambiador de iones está alojado en una columna.
La columna tendrá al menos una entrada y al menos una salida. En
sistemas de dos columnas, descritos más completamente más adelante,
una salida de la primera columna puede estar en comunicación de
flujo con una entrada de la segunda columna. Igualmente, pueden
estar presentes en una cualquiera o en ambas columnas entradas y/o
salidas adicionales, para agregar o recoger soluciones de lavado,
exceso de soluciones de alimentación, y similares.
Aunque en la técnica se conocen una amplia
variedad de substratos diferentes adecuados para uso en un
intercambiador de iones, los presentes inventores han descubierto
que substratos que comprenden carbono y grafito son de manera
particular convenientemente adecuados para los procedimientos y
aparatos de la presente invención. Aunque no debería considerarse
como limitativa de la invención, se estima que la interacción
hidrófoba entre los extractantes anteriormente mencionados y los
substratos de carbono o grafito es particularmente fuerte, y que no
interfiere con la porción quelante de los extractantes. Igualmente,
se estima que los substratos de carbono y grafito tienen alta
estabilidad en ácidos y bases fuertes, y pueden ser más resistentes
que otros tipos de substratos a los campos de radiación que puedan
estar presentes cuando se usan los procedimientos y aparatos de la
presente invención para separar elementos metálicos radiactivos.
Puede usarse una diversidad de dichos substratos
de carbono y grafito, incluyendo grafito y carbono moldeado,
carbono vítreo (cristalino), grafito y carbono pirolítico, fibras de
carbono, compuestos de carbono, y polvos y partículas de carbono y
grafito. Un substrato común para extractantes hidrófobos son los
materiales inorgánicos recubiertos de carbono preparados mediante
la descomposición de compuestos orgánicos en una corriente de gas a
600ºC de temperatura, tal como ZrO_{2}. Se ha sugerido que la
unión de ionóforos orgánicos a ZrO_{2} recubierto con carbono
implica no solamente atracción hidrófoba, sino además implica
interacción electrónica (pi-pi) del ionóforo
orgánico hacia la estructura planar grafítica (Paul T. Jackson, y
otros, Anal. Chem., vol. 69, págs. 416-425,
(1997)). Esta fuerte unión previene la lixiviación del ionóforo
orgánico mucho mejor que la observada con matrices polímeras, tal
como los adsorbentes Chromosorb o XAD, o materiales recubiertos con
polibutadieno reticulado.
Se ha encontrado que, las fibras de carbono o
grafito puras, formadas a >1500ºC, proporcionan un substrato muy
bueno para la mayoría de los extractantes hidrófobos comúnmente
usados en la extracción con disolvente de la presente invención, y
son preferidas en realizaciones de la presente invención que usan
substratos de carbono o grafito. En realizaciones preferidas, las
fibras de carbono o grafito están en la forma de fieltro de carbono
o grafito. Preferiblemente, este fieltro de carbono o grafito se usa
sin ningún otro substrato. La baja densidad aparente de
aproximadamente 50 mg/cm^{3} y el elevado área superficial
(estimado en 30-40 m^{2}/g) de este producto, así
como la capacidad para unirse selectivamente a extractantes de
organofósforo, permite preparar columnas que pueden operar a
rápidas velocidades de flujo, por ejemplo desde aproximadamente 1
hasta aproximadamente 10 ml/cm^{2}/min, con buenos resultados.
Adicionalmente, el fieltro es fácil de cortar y empaquetar en
columnas, es fácil de pesar, y adsorbe cantidades específicas de
extractantes de organofósforo de manera más predecible de lo que lo
hacen materiales en polvo o granulares.
El fieltro de carbono o grafito adecuado para
uso en la presente invención, puede obtenerse a partir de vendedores
comerciales (por ejemplo, a partir de Fiber Materials, Inc.,
Biddeford, Me) en la forma de láminas gruesas de 2,54/20,32 cm.
Estos materiales de fieltro flexibles de baja densidad se producen
mediante la carbonización y grafitización de filamentos de Rayon
orgánicos largos, de pequeño diámetro a 2300ºC para producir un
fieltro de grafito con una pureza >99,7%. Este material tiene
únicamente cantidades ppm de impurezas de Cu y S. La lixiviación
previa con soluciones de HNO_{3} elimina estas impurezas. El
fieltro se seca a 110ºC y, a continuación, se carga con los
extractantes deseados en soluciones de metanol. Después de secado en
aire, el fieltro de grafito se corta en forma de almohadillas
circulares usando un cortador Shim de un diámetro igual o
ligeramente superior al diámetro de la columna. En cada columna,
pueden usarse y comprimirse ligeramente para eliminar cualquier
hueco, varias almohadillas de fieltro de grafito, por ejemplo desde
aproximadamente 5 hasta aproximadamente 15 o más, dependiendo del
tamaño de la columna.
Los inventores de la presente invención han
descubierto igualmente que la afinidad de diversos extractantes de
organofósforo químicos por diferentes elementos metálicso depende
del pH. Por ejemplo, los ácidos organofosfóricos de la fórmula
general (RO)_{2}P(O)(OH), tal como DEHPA, los ácidos
organofosfónicos de la fórmula general (RO)RP(O)(OH),
tal como EHEHPA, y los ácidos organofosfínicos de la fórmula general
R_{2}P(O)(OH), tal como DTMPPA, tienen una afinidad
marcada por ^{90}Y a concentraciones de ácido relativamente bajas
y, por ello, pueden usarse para extraer ^{90}Y de ^{90}Sr bajo
estas condiciones. De manera similar, los presentes inventores han
encontrado que el DEHPA tiene una afinidad por ^{201}Pb a pH
superior o igual a 2,5 y, por ello, puede usarse para separar
fácilmente ^{201}Pb de ^{201}Tl en una solución que tiene dicho
nivel de pH. Sin embargo, en la presencia de soluciones de ácido
concentradas, los extractantes organofosfóricos ácidos pierden su
afinidad por estos iones. De acuerdo con ello, puede usarse una
solución de ácido concentrada, tal como una solución concentrada de
ácido clorhídrico, ácido perclórico, ácido sulfúrico o ácido
nítrico, para eluir iones que han estado unidos al extractante a un
pH superior. Tal como se usa aquí, el término "concentrado"
cuando se usa con respecto a un ácido, se refiere a una solución que
tiene una concentración de ácido de al menos aproximadamente 4
N.
Por el contrario, los presentes inventores han
encontrado que otros compuestos de organofósforo, tal como CMPO y
TBP, requieren concentraciones de ácido mucho más altas para retener
el ^{90}Y. De acuerdo con ello, en una solución de ácido
concentrada, el ^{90}Y llega a unirse a CMPO, y el ^{90}Y unido
puede, a continuación, eluirse del extractante en presencia de una
solución de ácido diluida. Tal como se usa aquí, el término
"diluido" cuando se usa con respecto a una solución de ácido,
se refiere a una solución que tiene una concentración de ácido
menor de aproximadamente 0,1 N. El descubrimiento de estas
propiedades químicas únicas ha permitido a los inventores de la
presente invención desarrollar un procedimiento y aparato para
separar ^{90}Y de ^{90}Sr, en el que el procedimiento no
requiere la concentración (evaporación) y ajustes de acidez entre
la separación por columna de ^{90}Y de ^{90}Sr.
En la presente invención, se usa un extractante
que tiene una mayor afinidad por unos iones de un elemento
metálico, que por los de un segundo elemento metálico, que
opcionalmente pertenecen a un Grupo diferente de la tabla periódica
larga, a un pH seleccionado. Tal como se usa aquí, por "mayor
afinidad" se entiende que la afinidad del extractante por los
iones del primer elemento metálico, comparada con la afinidad por
los iones del segundo elemento metálico, es mayor de aproximadamente
10:1, preferiblemente mayor de aproximadamente 100:1, más
preferiblemente mayor de aproximadamente 1000:1, e incluso más
preferiblemente mayor de aproximadamente 10.000:1.
En ciertas realizaciones de la invención, el
primer elemento metálico se eluye del extractante mediante una
solución que tiene un segundo pH, al cual el extractante no tiene
substancialmente afinidad por los iones del primer elemento
metálico. Tal como se usa aquí, el término "no tiene
substancialmente afinidad" significa que a dicho pH, al menos
aproximadamente 75% de todos los iones unidos serán eluidos.
Preferiblemente, a dicho pH al menos aproximadamente 85% de todos
los iones unidos serán eluidos, y más preferiblemente al menos
aproximadamente 95% de todos los iones unidos serán eluidos. En
realizaciones particularmente preferidas más de aproximadamente
95%, e incluso más de aproximadamente 99% de todos los iones unidos
serán eluidos.
Si la carga de la columna con substrato
impregnado con extractante es demasiado baja, puede producirse una
unión insuficiente del primer elemento metálico. Si la carga es
demasiado pesada, puede resultar la elución incompleta respecto del
extractante. Lo más preferiblemente, la columna se carga con
substrato impregnado con extractante para proporcionar retención
superior a aproximadamente el 99% del primer elemento metálico al
pH selectivo, y elución superior a aproximadamente el 97% del primer
elemento metálico al segundo pH. La concentración de carga del
extractante se determina experimentalmente para cada extractante,
pero, típicamente, varía desde aproximadamente 0,1 hasta
aproximadamente 1,0 gramos de extractante por gramo de fieltro de
grafito. Por ejemplo, en una realización de la presente invención,
la carga óptima para EHEHPA es aproximadamente 0,1 gramo por gramo
de fieltro de carbono o grafito, y para CMPO es aproximadamente 0,25
gramos/por gramo de fieltro de carbono o grafito. En esta
realización, el EHEHPA sobre fieltro de grafito a pH
1,5-2,5 permite recuperar ^{90}Y de ^{90}Sr
como solución de Sr(NO_{3})_{2}
a pH 1,75-2,0 con una columna de 7,62/20,32 cm con una recuperación >99%, y una separación de 10^{4} de ^{90}Sr, con un remanente de ^{90}Y <1% sobre la columna después de elución con soluciones concentradas de HNO_{3}. Se ha encontrado que el DEHPA podría usarse sobre fieltro de grafito de una manera similar al EHEHPA, pero requiere ácido más concentrado para eluir el ^{90}Y. La determinación de las cantidades de carga óptimas para otros extractantes, y otros substratos, pueden ser fácilmente determinadas por los expertos normales en la técnica.
a pH 1,75-2,0 con una columna de 7,62/20,32 cm con una recuperación >99%, y una separación de 10^{4} de ^{90}Sr, con un remanente de ^{90}Y <1% sobre la columna después de elución con soluciones concentradas de HNO_{3}. Se ha encontrado que el DEHPA podría usarse sobre fieltro de grafito de una manera similar al EHEHPA, pero requiere ácido más concentrado para eluir el ^{90}Y. La determinación de las cantidades de carga óptimas para otros extractantes, y otros substratos, pueden ser fácilmente determinadas por los expertos normales en la técnica.
Igualmente, se ha encontrado que el fieltro de
carbono o grafito es un substrato adecuado para extractantes de
organofósforo bifuncionales tal como CMPO. El CMPO se disuelve en
alcohol metílico y se seca sobre el substrato. Las fibras de
carbono o grafito se unen fuertemente al CMPO, y no es necesario TBP
para retener el CMPO. En un ejemplo de una realización de la
invención, una columna de 8 mm de diámetro preparada a partir de 15
almohadillas de fieltro de grafito de 2,54/20,32 cm de espesor,
cargadas con 0,2 a 0,25 gramos de CMPO por gramo de fieltro de
carbono o grafito, se comprimió hasta aproximadamente una longitud
de 31,75 mm. Existe una resistencia muy pequeña al flujo cuando el
^{90}Y en solución de HNO_{3} 8 N se cargó y lavó con un total
de aproximadamente 30 ml de HNO_{3} 8 N. La columna se sacó seca
con la bomba. Dado que el fieltro impregnado es muy hidrófobo, el
agua se eliminó de manera eficaz de la columna. El ^{90}Y se eluyó
a una velocidad de flujo de 0,5 ml/minuto con un mínimo de
eluyente, 3-8 ml. En la práctica, se usaron
aproximadamente 15 ml. El eluyente se pasó a través de una columna
pequeña de 8,25 mm de diámetro y 25,4 mm de longitud de
XAD-4 para asegurar la eliminación de todo
compuesto orgánico y se filtró en línea con un filtro de 0,45
micrones para eliminar cualquier partícula. Los eluyentes usados de
manera satisfactoria de esta forma, incluyeron ácido clorhídrico
diluido, por ejemplo, HCl 0,05 N, ácido nítrico diluido, por
ejemplo HNO_{3} aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,05 N,
agua, NaCl al 0,9%, y diversas concentraciones de solución de
acetato amónico. Igualmente, pueden usarse muchos otros eluyentes
que serían compatibles con soluciones bioquímicas.
De acuerdo con ello, en una realización
preferida de la presente invención, un sistema generador comprendido
por dos columnas empaquetadas con extractante orgánico puede
separar itrio-90 de estroncio-90. El
sistema de extracción cromatográfico usado en el generador consiste
en una columna de intercambio de iones que contiene extractantes de
organofósforo ácidos tales como DEHPA, EHEHPA, o DTMPPA, en
comunicación de flujo con una segunda columna que contiene un
segundo intercambiador de iones que comprende un extractante de
organofósforo bifuncional tal como CMPO o un extractante de
organofósforo neutro tal como TBP (fosfato de
tri-n-butilo). Para absorber el
extractante orgánico y servir como una matriz de columna, se usó
fieltro de carbono o grafito químicamente inerte, poroso, de poco
peso. En el procedimiento de separación, se cargó solución de
nitrato ^{90}Sr(NO_{3})_{2} aproximadamente 0,2
M a aproximadamente pH 1,75 sobre una columna BHEHPA. Los iones
^{90}Sr pasan inmediatamente a su través, pero los iones ^{90}Y
son retenidos. La solución de ^{90}Sr se recogió y almacenó en un
contenedor protegido para reunir el ^{90}Y para posterior
separación. Después de lavados con solución nítrica a un pH de
aproximadamente 1,75, el ^{90}Y se eluyó con un ácido concentrado,
tal como HNO_{3} aproximadamente 8 N, y se pasó sobre la segunda
columna que está conectada en serie. Los iones ^{90}Y eluidos se
retuvieron sobre el segundo intercambiador de iones en la segunda
columna y, posteriormente, se lavaron con ácido concentrado
adicional. A continuación, los iones ^{90}Y se eluyeron con un
ácido diluido, tal como HNO_{3} aproximadamente 0,01 N, o sobre
un tampón de acetato amónico. Ambas soluciones de lavado a pH 1,75
y de ácido nítrico 8 N se separaron para determinar cualquier
^{90}Sr residual. El factor de descontaminación para cada columna
es mayor de aproximadamente 10^{4}. La relación ^{90}Sr/^{90}Y
en el segundo eluato está dentro del intervalo de aproximadamente
10^{-8} en el momento de la fecha de producción. El ^{90}Y
obtenido a partir de la separación anterior ha mostrado ser de alta
pureza química y radionucleida y puede usarse para el marcado de
moléculas diana que portan queladores tales como EDTA, DTPA y
DOTA.
Igualmente, se ensayaron otros extractantes de
organofósforo ácidos tales como DEHPA y DTMPPA para separar
^{90}Y de ^{90}Sr. La separación de ^{90}Y de ^{90}Sr podría
haberse realizado a pH de aproximadamente 1, aproximadamente 2 y
aproximadamente 3 cuando se usaron DEHPA, EHEHPA y DTMPPA,
respectivamente, lo cual está de acuerdo con la fortaleza ácida de
DEHPA, EHEHPA y DTMPPA.
La elución de la actividad de ^{90}Y a partir
de la columna fue cuantitativamente similar, independientemente del
extractante orgánico usado. Igualmente, es preferible usar HNO_{3}
aproximadamente 8 N para eluir ^{90}Y de una columna EHEHPA y
retenerlo sobre una columna CMPO, puesto que cualquier HNO_{3}
menos concentrado puede dar como resultado alguna pérdida de
^{90}Y en ambas columnas.
Existen varias ventajas del procedimiento y
aparato de la presente invención sobre los procedimientos de
extracción conocidos en este campo. En primer lugar, el tiempo de
contacto entre la actividad de ^{90}Y y el extractante orgánico
es corto, eliminándose, de esta forma, la descomposición radiolítica
del extractante orgánico. En segundo lugar, el fieltro de grafito
es un absorbente mejor que la resina polímera debido a la alta
resistencia tanto frente al daño químico como por radiación. En
tercer lugar, puesto que el EHEHPA retiene el ^{90}Y a pH
aproximadamente 1,75 de HNO_{3} y el CMPO retiene el ^{90}Y con
HNO_{3} concentrado, la separación es un procedimiento continuo y
no es necesario ajuste de pH y de concentración de volumen entre las
dos columnas de extracción orgánicas, lo que reduce adicionalmente
el tiempo del procedimiento. En cuarto lugar, en el procedimiento
descrito no está implicado ningún disolvente orgánico y, también, se
generan muchos menos radio-residuos acuosos.
La calidad del ^{90}Y obtenido a partir del
procedimiento anterior es adecuada para aplicaciones terapéuticas.
El factor de descontaminación de ambas columnas EHEHPA y CMPO es del
orden de aproximadamente 10^{4} y en el procedimiento total puede
lograrse un factor de descontaminación de aproximadamente 10^{8}.
El análisis mediante ICP muestra baja contaminación de iones
metálicos. La pureza radioquímica del radiomarcado con ^{90}Y de
la molécula biológica derivada de DOTA es equivalente a la de la
actividad de ^{90}Y comercial.
Otra realización de la presente invención
implica un sistema generador y procedimiento para proporcionar
^{201}Tl. Tal como se ha expuesto anteriormente, el ^{201}Tl
puede proporcionarse mediante la desintegración radiactiva de
^{201}Pb. Los presentes autores han descubierto que extractantes
de organofósforo ácidos, tales como DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA, tienen
una fuerte afinidad por ^{201}Pb, pero no por ^{201}Tl, a un pH
superior a o igual a aproximadamente 2,5. De acuerdo con ello, se
proporciona una realización de la presente invención que comprende
una columna cromatográfica que contiene un extractante de
organofósforo ácido impregnado sobre un substrato de carbono o
grafito, tal como se ha descrito a lo largo de la presente
invención. Cuando está cargada con una solución de ^{201}Pb que
tiene un pH superior a o igual a aproximadamente 2,5, el ^{201}Pb
es retenido sobre la columna. Puesto que el ^{201}Tl se genera
mediante la desintegración del isótopo padre, este es liberado del
extractante dentro de la solución. El sistema se deja desintegrar
durante un tiempo suficiente para proporcionar un porción
predeterminada de ^{201}Tl, y, a continuación, se lava con una
solución acuosa que tiene un pH superior a o igual a
aproximadamente 2,5. Los lavados adecuados incluyen, inter
alia, agua, ácido clorhídrico o nítrico diluido, o cualquier
solución tamponada biocompatible. Preferiblemente, se usa una
solución de NaCl aproximadamente al 0,9%, a aproximadamente pH 5,5.
La eficacia de este sistema generador, y el hecho de que el
^{201}Tl puede eluirse simplemente con H_{2}O o con NaCl al
0,9%, proporciona una ventaja sobre cualquier sistema generador
para la producción de ^{201}Tl descrito anteriormente.
La invención se demuestra adicionalmente en los
ejemplos siguientes. Todos los ejemplos son ejemplos reales. Los
ejemplos son para fines ilustrativos y no están destinados a limitar
el alcance de la presente invención.
Después de 2 semanas de acumulación de ^{90}Y,
se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75 que
contenía 17 mCi de ^{90}Sr sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de
peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min.
Los iones de ^{90}Sr eluidos se recogieron en un contenedor
protegido. Los iones de ^{90}Y adsorbidos se lavaron con 30 ml de
HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min. Los primeros 3 ml de lavado se
agregaron a la solución de ^{90}Sr y la solución de lavado
remanente se recogió en un frasco de residuos separado para
reciclado del ^{90}Sr residual. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N
para eluir el ^{90}Y adsorbido procedente de la columna EHEHPA a
una columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5
ml/min. Para lavar la columna CMPO se usaron 15 ml adicionales de
HNO_{3} 8 N. Para eluir el ^{90}Y se usaron 15 ml de HNO_{3}
0,01 N a 0,5 ml/min y se recogieron 15,77 mCi. Las soluciones de
carga o lavado de HNO_{3} 8 N no contenían nada de ^{90}Y.
Se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M,
pH 1,75, que contenía 2,22 mCi de ^{85}Sr sobre una columna EHEHPA
(0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de
2,0 ml/min. Se eluyeron 2,17 mCi de ^{85}Sr y se recogieron en un
contenedor protegido. La columna EHEHPA se lavó con 30 ml de
HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min, los primeros 3 ml de lavado se
les realizó un conteo y contenían 0,047 mCi de ^{85}Sr (\sim2%);
0,0021 mCi (\sim0,1%) en los siguientes 12 ml de lavado y 0,0002
mCi (\sim0,01%) en los siguientes 15 ml de lavado. Se usaron 15
ml de HNO_{3} 8 N para eluir la columna EHEHPA a una columna CMPO
(0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar
la columna CMPO, se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N.
Finalmente, se usaron 15 ml de HNO_{3} 0,01 N a 0,5 ml/min para
eluir la columna CMPO. No hubo actividad detectable de ^{85}Sr en
los lavados de la columna CMPO.
Se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M,
pH 1,75, que contenía 1,31 mCi de ^{90}Y sobre una columna EHEHPA
(0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de
2,0 ml/min. La solución de Sr(NO_{3})_{2} se
recogió, y no tenía ^{90}Y. El ^{90}Y adsorbido sobre EHEHPA se
lavó con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min. La solución de
lavado no contenía ^{90}Y. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para
eluir el ^{90}Y adsorbido procedente de la columna EHEHPA a una
columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min.
Para lavar la columna CMPO, se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3}
8 N. Ni el HNO_{3} 8 N de carga ni de lavado contenían nada de
^{90}Y. Para eluir los 1,0 mCi de ^{90}Y recogido, se usaron 15
ml de acetato sódico 0,5 M, pH 6, a 0,5 ml/min.
Después de 1 semana de acumulación de ^{90}Y,
se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75 que
contenía 6,5 Ci de ^{90}Sr sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de
peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min.
El ^{90}Sr eluido se recogió en un contenedor protegido. El
^{90}Y adsorbido se lavó con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0
ml/min. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para eluir el ^{90}Y
adsorbido procedente de la columna EHEHPA a una columna CMPO (0,25
g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar la
columna CMPO se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N. Para
eluir el ^{90}Y se usaron 15 ml de HNO_{3} 0,01 N a 0,5 ml/min,
recogiéndose 4,9 Ci. La relación de ^{90}Sr a ^{90}Y en el
producto fue de \sim10^{-8}.
Se empaquetó DEHPA (10 almohadillas, de 8,25 mm
de diámetro, de 0,6 g/g de grafito) en una columna de vidrio de
19,05x69,85 mm y se dejó acondicionar con 5 ml , pH 2,5, y secó
soplando con 5 ml de aire. Se agregaron 200 \muCi de ^{201}Tl a
10 ml de ácido nítrico de pH 2,5. Se midió el pH de la solución de
^{201}Tl y se ajustó a pH 2,5 con NaOH. No hubo retención de
^{201}Tl en la columna después una carga de 10 ml, seguido de 10
ml de lavado con agua a una velocidad de flujo 2 ml/min bombeada con
una bomba peristáltica. No hubo retención de ^{201}Tl en la
columna a otros pHs, tales como 3, 4 y 5.
Se empaquetó DEHPA (10 almohadillas, de 8,25 mm
de diámetro, de 0,6 g/g de grafito) en una columna de vidrio de
19,05x69,85 mm, seguido de acondicionamiento con 5 ml de ácido
nítrico pH 2,5, y secado por soplado con 5 ml de aire. Se agregaron
80 uCi de ^{203}Pb a 10 ml de ácido nítrico de pH 2,5, se midió el
pH de la solución de ^{203}Pb y se ajustó a pH 2,5 con NaOH. Se
retuvieron \sim80 \muCi de ^{203}Pb en la columna después de
una carga de 10 ml, seguido de 10 ml de un lavado con agua a una
velocidad de flujo de 2 ml/min bombeada con una bomba peristáltica.
Se observaron resultados similares a otros pH, tales como 3, 4 y 5.
Se adsorbieron menos de 80 uCi de ^{203}Pb en la columna cuando
el pH fue menor de 2.
Se preparó un generador de ^{201}Tl cargando
20 ml de ácido nítrico pH 2,5 que contenía una parte alícuota de
solución diana de ^{203}Tl irradiada sobre una columna DEHPA (10
almohadillas, de 8,25 mm de diámetro, de 0,6 g/g de grafito),
seguido de lavado de la columna con 20 ml de agua. La velocidad de
flujo se mantuvo a 2 ml/min en la preparación de la columna. La
solución diana de ^{203}Tl irradiada comprendía 20 \mul de
solución de ^{201}Pb (\sim2,38 mCi de Pb-201,
determinado mediante Ge (Li)). Dieciocho horas después, se
recogieron 221 \muCi de ^{201}Tl en 40 ml de eluato de agua.
Otras 24 horas más tarde, se recogieron 56 \muCi de ^{201}Tl en
40 ml de eluato de agua procedente del mismo generador.
Claims (23)
1. Un procedimiento para la separación de iones
de elementos metálicos en solución acuosa que comprende:
proporcionar un intercambiador de iones que
comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un
extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH
selectivo, por los iones de un primer elemento metálico que por los
iones de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer
elemento es diferente de dicho segundo elemento;
proporcionar una solución que comprende iones de
dicho primer y segundo elementos metálicos; y
el contacto de dicho intercambiador de iones con
dicha solución a dicho pH selectivo, durante un tiempo suficiente
para que al menos una porción de dichos iones de dicho primer
elemento metálico lleguen a unirse al mismo.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 1, en el que dicho substrato de carbono o grafito
comprende fibras de carbono o grafito en la forma de fieltro de
carbono o grafito.
3. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 1, en el que el extractante quelante hidrófobo es un
extractante de organofósforo ácido seleccionado entre el grupo
formado por DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA.
4. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 3, en el que dicho primer elemento metálico es
^{201}Pb y dicho segundo elemento metálico es ^{201}Tl, dicho
extractante de organofósforo ácido es DEHPA, y el pH de dicha
solución acuosa es superior o igual a 2,5.
5. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 3, en el que dicho primer elemento metálico es
^{90}Y y el segundo elemento metálico es ^{90}Sr, dicho
extractante de organofósforo ácido es EHEHPA, y el pH de dicha
solución acuosa es desde 1,5 hasta 2,5.
6. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 1, que comprende además la etapa de preparación de un
eluato mediante la elución de al menos una porción de los iones de
dicho primer elemento metálico procedente de dicho intercambio de
iones, con una segunda solución que tiene un segundo pH al cual
dicho intercambio de iones no tiene substancialmente afinidad por
los iones del primer elemento metálico.
7. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 6, en el que dicho primer elemento metálico es
^{90}Y.
8. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 6, que comprende además la etapa de puesta en
contacto de dicho eluato con un segundo intercambio de iones,
comprendiendo dicho segundo intercambio de iones, un segundo
extractante de organofósforo que tienen una afinidad por iones de
dicho primer elemento metálico a dicho segundo pH.
9. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 8, en el que dicho segundo intercambio de iones
comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un
extractante de organofósforo bifuncional, un extractante de
organofósforo neutro, o una mezcla de los mismos.
10. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 9, en el que dicho segundo extractante está
seleccionado entre el grupo formado por CMPO y TBP.
11. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 10, en el que dicho substrato de carbono o grafito
comprende fibras de carbono o grafito en la forma de fieltro de
carbono o grafito.
12. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 7, que comprende además la etapa de puesta en
contacto de dicho eluato con un segundo intercambio de iones que
comprende CMPO adsorbido sobre fieltro de carbono o grafito.
13. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 8, que comprende además la etapa de preparación de un
eluato mediante la elución de al menos una porción de dichos iones
de dicho primer elemento metálico procedente del segundo eluato,
mediante la elución de al menos una porción de dichos iones de dicho
primer elemento metálico procedente de dicho segundo intercambio de
iones con una tercera solución que tiene un tercer pH al cual dicho
segundo intercambio de iones no tiene substancialmente afinidad por
los iones de dicho primer elemento metálico.
14. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 12, que comprende además la preparación de un segundo
eluato mediante la elución de dicho ^{90}Y procedente de dicho
segundo intercambio de iones, con una tercera solución seleccionada
entre el grupo formado por ácido nítrico diluido, ácido clorhídrico
diluido, tampón de acetato amónico, NaCl aproximadamente al 0,9%, y
agua.
15. Un procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 14, en el que la relación ^{90}Sr/^{90}Y en dicho
segundo eluato es menor de 10^{-6}.
16. Un sistema de columna de separación para la
separación de elementos metálicos, que comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada
y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de
dicha porción de cuerpo, comprendiendo dicho intercambiador de
iones un substrato de carbono o grafito impregnado con un
extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un
pH selectivo, por iones de un primer elemento metálico que por iones
de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer elemento es
diferente de dicho segundo elemento;
(c) una solución a dicho pH selectivo,
comprendiendo dicha solución iones del primer y segundo elementos
metálicos.
17. Un sistema de columna de separación de
acuerdo con la Reivindicación 16, en el que dicho substrato de
carbono o grafito comprende carbono o grafito en la forma de fieltro
de carbono o grafito.
18. Un sistema de columna de separación de
acuerdo con la Reivindicación 16, en el que el extractante quelante
hidrófobo es un extractante de organofósforo ácido seleccionado
entre el grupo formado por DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA.
19. Un sistema de columna de separación de
acuerdo con la Reivindicación 18, en el que dicho primer ion
metálico es ^{201}Pb y dicho segundo ion metálico es ^{201}Tl,
y el pH de dicha solución es superior o igual a 2,5.
20. Un generador de ^{201}Tl que
comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada
y una salida; y
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de
la porción de cuerpo, comprendiendo dicho intercambiador de iones
fibras de carbono o grafito impregnadas con un extractante de
organofósforo ácido seleccionado entre el grupo formado por DEHPA,
EHEHPA, y DTMPPA, comprendiendo además dicho intercambiador de
iones, iones de ^{201}Pb unidos a dicho extractante.
21. Un generador de ^{201}Tl de acuerdo con la
Reivindicación 20, que comprende además:
(c) una solución acuosa que tiene un pH superior
o igual a 2,5 dentro de dicha porción de cuerpo y en contacto con
dicho intercambiador de iones, dicha solución acuosa que contiene
^{201}Tl ha sido producida mediante desintegración radiactiva de
dicho ^{201}Pb.
22. Un generador de ^{90}Y que comprende:
- (a)
- una primera columna que comprende:
- (1)
- una primera porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
- (2)
- un primer intercambiador de iones alojado dentro de dicha porción de cuerpo, comprendiendo dicho primer intercambiador de iones un extractante de organofósforo ácido adsorbido sobre un substrato de carbono o grafito;
- (3)
- una solución de alimentación dentro de dicha primera porción de cuerpo y en contacto con el primer intercambiador de iones, comprendiendo dicha solución de alimentación iones ^{90}Sr y teniendo un pH desde 1,5 hasta 2,5; y
- (b)
- una segunda columna que comprende:
- (1)
- una segunda porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida, en la que la entrada de dicha segunda columna está en comunicación de flujo con la salida de dicha primera columna;
- (2)
- un segundo intercambiador de iones alojado dentro de dicha segunda porción de cuerpo, comprendiendo dicho segundo intercambiador de iones un extractante de organofósforo neutro o bifuncional.
23. Un generador de ^{90}Y de acuerdo con la
Reivindicación 22, en el que dicho primer intercambiador de iones
comprende EHEHPA adsorbido sobre fibras de carbono o grafito, y
dicho segundo intercambiador de iones comprende CMPO adsorbido
sobre fieltro de carbono o grafito.
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