JP2005519270A - 無担体放射性核種の分離およびその放射化学的反応用のフローセルと方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、液体のターゲット材料または液化可能なターゲット材料からの無担体放射性核種の分離およびその放射化学的反応用のフローセルと方法に関する。従来の技術では、所望の反応を行うために、ターゲット材料の体積と等しい反応体積領域を必要とするフローセルが知られている。そこで、この発明にもとづくフローセル（１）と方法を用いて、シリンダ体積領域（反応体積領域）を低減することにより、反応体積領域とそれにより出発物質の量をも数分の１に低減することが可能である。放射性物質で標識した生成物は、非常に微量な物質量（ピコからナノモル）で存在するので、反応しなかった出発物質のＨＰＬクロマトグラフィーによる分離が、著しく改善される。少量の出発物質を用いることが可能となるので、この方法の採算性が向上される。

Description

この発明は、液体のターゲット材料または液化可能なターゲット材料からの無担体放射性核種の分離およびその放射化学的反応用のフローセルと方法に関する。

放射性核種は、サイクロトロンでの核変換プロセス、例えば相応のターゲットに陽子を照射することにより作ることができる。ターゲット液体から無担体放射性核種を分離する方法の詳細な記述は、例えば特許文献１により知られている。

同様に、特許文献１から、ターゲット液体から無担体放射性核種を分離する装置（フローセル）が知られており、この装置は、基本的にガラス状カーボン（ジグラダー（Sigradur）［登録商標］）から成るシリンダーと軸方向に延びるプラチナ製細管から構成され、この細管を通して、円筒形の容器に充填するかまたは空にする、あるいは不活性ガスを室内に導入することができる。このシステムは、プラスチック支持部品により固定・密閉されている。下方の端部には、扁平な漏斗が嵌め込まれており、この漏斗は、水を通す管と合流している。この支持部品の頭部には、ガスを通すことができるガス管または開口部がある。ガラス状カーボン（ジグラダー［登録商標］）から成るシリンダとプラチナ製細管は、直流電源に接続されており、陰極または陽極に選択的に切り換えることができる。［¹⁸Ｏ］Ｈ₂ Ｏから所望の放射性核種、例えば［¹⁸Ｆ］フッ化物を得るためには、フローセルに［¹⁸Ｆ］フッ化物を含むターゲット水を充填する。［¹⁸Ｆ］フッ化物は、シリンダの表面に陽極析出され、¹⁸Ｏ水は、そこから取り出される。セル内において、陽極析出される［¹⁸Ｆ］フッ化物の領域の高さは、¹⁸Ｏ水のレベルと一致する。電界の極性を反転させることによって、表面に析出した放射性同位体を別の液相に完全に移行させることを可能とするためには、セル内において、このレベルを¹⁸Ｏ水のレベルに適合させる必要がある。このことから、その後の¹⁸Ｆフッ素化のためには、ターゲット水の反応体積と等しい反応体積を加えなければならない。そのため、最適な出発物質の濃度に応じて、出発物質の物質量をこの体積（例えば、１．３ｍｌ）に適合させる必要が生じる。このことは、精製の場合、特にクロマトグラフィーによる精製の場合に、反応しなかった出発物質の成分（マイクロモル）に対して、生成物の物質量成分（ピコからナノモルまで）が非常に小さいために、難しい分離条件を生じさせることとなる。出発物質の質量が、生成物の質量を著しく超えているので、ＨＰＬクロマトグラフィーによる分離は、一般的に少ない溶液でのみ進めるものである。
ドイツ特許公開第１９５００４２８号明細書

従って、この発明の課題は、反応体積を低減することが可能な装置と方法を提供することである。更に、この発明の課題は、最適な出発物質の濃度を維持しつつ、出発物質の物質量を数分の１に低減することである。

この課題は、この発明にもとづき、請求項１の上位概念から出発して、請求項１の特徴を述べた部分に挙げられた特徴により解決される。更に、この課題は、請求項１４の特徴を述べた部分に挙げた特徴により解決される。

そこで、この発明にもとづくフローセルと方法を用いて、シリンダ体積（反応体積）を低減することにより、反応体積とそれゆえ出発物質の量をも数分の１に低減することが可能となる。出発物質の量を低減することは、クロマトグラフィーによる精製を容易にするとともに、出発物質から適量の無担体標識化合物（生成物）を分離することを可能とするものである。使用する出発物質の量をより少なくすることができるので、費用が削減されるとともに、この方法の採算性が向上される。

有利な改善構成は、従属請求項に挙げられている。

図面は、この発明による方法と装置の実施例を示している。

図１は、注入用の細管３を持つシリンダ２を有するフローセル１を示しており、この細管は、下方において、内腔５を持つピストン４により境界を限定されており、このピストンは、ヨーク６を介して細管支持器７と連結している。シリンダ２には、細管３を通して、液体または不活性気体を充填することができる。フローセル１は、支持器８によって固定ならびに密閉されている。支持器７の頭部には、二つの管９と１０があり、これらの管を通して、ガスを入れるか、または抜くことができる。ピストン頭部１１には、内腔５と合流する扁平な漏斗１２が嵌め込まれている。シリンダ２と細管３は、直流電源１３と接続されており、選択的に陰極または陽極に切り換えることができる。位置Ｉでは、細管３は、シリンダ２の下方の端部の位置にある。ピストン４は、シリンダ２の外にある。シリンダの下方の領域１７では、二つの密閉リング１５と１６が、シリンダ２に対して、ピストン４を密閉している。

図２では、同じ装置の特徴的な部分には、同じ符号が割り振られている。図２は、位置IIにおけるフローセル１の構成部品の配置を示している。位置IIでは、ピストン４は、シリンダ２内に押し込まれている。細管３は、ピストン４がシリンダ２内に突き出ている高さに応じて、シリンダ２から押し出されている。ピストン４とシリンダ２との間には、リング形状の隙間１４が形成されている。図２では、シリンダの下方の領域における横断面が、符号「Ａ」で標示されている。

図３は、位置IIにおけるフローセル１の断面Ａの平面図を示している。ピストン４とシリンダ２との間には、リング形状の隙間１４が見える。

以下において、この発明を例にもとづき説明する。

反応の始めにおいて、フローセル１の構成部品を、例えば、次のとおり（位置Ｉ；また図１を参照）配置することができる。有利にはプラチナで作られている細管３の下方の開口部は、シリンダ２の下方の端部１７の位置にあり、ピストン４は、シリンダ２の外にある。フローセル１は、内腔５または管３を通して、［¹⁸Ｆ］フッ化物を含有するターゲット水を充填され、その際それに続いて、これらに、直流電源から、例えば２０Ｖの直流電圧を印加することによって、［¹⁸Ｆ］フッ化物が、シリンダ２の表面に陽極析出される。この場合、細管３は、陰極として機能する。この装置の有利な実施形態においては、シリンダ２は、例えばガラス状カーボン（ジグラダー［登録商標］）、貴金属またはプラチナなどの細孔の無い、不活性な材料から作られる。

ピストン４は、有利には不活性な材料から作られる。例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、石英ガラスまたはソーダガラスが、好適であることが分かっている。しかし、導電性の材料から成るピストンを使用することも可能であり、その場合ピストンを電極として用いることも可能である。シリンダ２とピストン４との間の隙間の広さまたは半径の差は、製造方法に依存する。シリンダ２とピストン４との間の半径の差は、０．４ｍｍが有利であることが分かっている。しかし、０．２ｍｍ以下の隙間の広さも好適である。シリンダ（ｒ₁ ）とピストン（ｒ₂ ）との間の半径の関係に関して、以下の式で示すことができる。

Ｆ₁ ＝ｒ₁ ²＊π、この場合Ｆ₁ ＝シリンダ２の横断面の面積
Ｆ₂ ＝ｒ₂ ²＊π、この場合Ｆ₂ ＝ピストン４の横断面の面積
Ｆ₃ ＝Ｆ₁ −Ｆ₂ ＝π（ｒ₁ ²−ｒ₂ ²）、この場合Ｆ₃ ＝隙間１４の横断面の面積

この場合Ｖ₃ ＝隙間１４の体積

この場合Ｖ₁ ＝シリンダ２の体積
フローセル１にターゲット溶液（例えば、¹⁸Ｏ水）を充填した後、放射性同位体（例えば、［¹⁸Ｆ］フッ化物）をシリンダ２の内部表面上に析出させるとともに、ピストン４の内腔５を通して¹⁸Ｏ水をフローセル１から取り出す。陽極析出した［¹⁸Ｆ］フッ化物の領域の高さは、シリンダ２内の¹⁸Ｏ水のレベルに一致する。次に、シリンダ２の表面に析出した［¹⁸Ｆ］フッ化物は、電界の極性を反転させることによって、完全に別の液相、例えば有機相間移動触媒を含む溶液（ジメチルスルホキシド＝ＤＭＳＯ内の［Ｋ⊂２．２．２］₂ Ｃ₂ Ｏ₄ ）に移行される。そのために、シリンダ２内において、この液相のレベルを、以前に設定された¹⁸Ｏ水のレベルに適合させる必要がある。その後の求核的［¹⁸Ｆ］フッ素化のために、ターゲット水と等しい反応体積を追加しなければならないということを回避するために、ピストン４の押し動かす効果を利用する。ピストン４は、ヨーク６をずらすことによって上方に動かされる。同時に、細管３は、ピストン４がシリンダ２内に押し込まれた高さに応じて、シリンダ２から押し出される。ここで、シリンダ２内に充填しなければならない体積は、ピストン４の上方の端部がシリンダ２の表面に析出した［¹⁸Ｆ］フッ化物のレベルと一致するまで、フローセル１内にピストン４を突き出した場合（位置II；図２を参照）に生じる隙間１４の体積と一致する。この装置の有利な実施形態においては、シリンダ２の体積（Ｖ₁ ）対隙間１４の体積（Ｖ₃ ）の比率は、約４：１から１０：１までである。この装置の特に有利な実施形態においては、その比率は、４：１である。そして、¹⁸Ｏ水の体積が、例えば１．３ｍｌの場合、同じレベルでの隙間１４の体積は、約０．２９ｍｌである。ピストン４の上方の端部が、シリンダの表面に析出した［¹⁸Ｆ］フッ化物のレベルと一致するまで（位置II；図２を参照）、ピストン４が上方に動かされている場合、（ジグラダー［登録商標］を陰極として）電界を印加することによって、［¹⁸Ｆ］フッ化物を反応溶液に移送することができる。この位置においては、隙間１４の体積だけを充填すればよい。シリンダは、下方の端部１７において、二つのリング形状の密閉体１５と１６（例えば、Ｏリング）により、ピストン４に対して密閉されており、その結果シリンダの下方の端部１７における液体の横方向への流出が防止されている。

反応容器を空にするには、ピストン４を再び下方に下げて、カニュ−レ３またはピストン４の内腔５のどちらかを通して、液体を外に取り出す。

この発明の装置および方法の有利な実施形態においては、［¹⁸Ｆ］フッ化物を含有するターゲット水および有機溶剤の導入または排出は、異なる管を通して行われる。例えば、［¹⁸Ｆ］フッ化物を含有するターゲット水の導入を管３を通して行う場合、生成物の脱着のために用いられる有機溶剤の輸送は、管３の汚染を回避するために、内腔５を通して行われる。そこで、ターゲット水用の管の作業コストのかかる洗浄を回避することができる。当然のことながら、ターゲット水の輸送は、内腔５を通して、それに対応して、有機溶剤の輸送は、管３を通して行うことも可能である。容易に扱える装置および方法に関しては、異なる液体に対して、管を別々にすることが重要である。

この発明にもとづく方法および装置によって、出発物質の量を低減することが可能である。この量の低減は、特に、それに続き出発物質から無担体の¹⁸Ｆで標識した生成物をクロマトグラフィーにより分離するのに有利である。これまでに周知の無担体放射性核種の分離とその放射化学的反応用の方法および装置では、出発物質の量は、明らかにより多い。この発明にもとづく方法および装置によって、出発物質の溶液の体積とそれゆえ出発物質の量が、数分の１（少なくとも３分の１から４分の１）に低減され、それによって出発物質と¹⁸Ｆで標識した生成物のクロマトグラフィーによる分離は、著しく改善されるものである。

更に、出発物質の絶対量の低減は、コスト削減とそれゆえこの方法の採算性の改善に繋がるものである。

実施例： Ｎメチルベンペリドールの¹⁸Ｆによる標識
サイクロトロンのターゲットから得られる［¹⁸Ｆ］フッ化物を含有する¹⁸Ｏ水（１．３ｍｌ）を、ピストン４の内腔５を通して、フローセル１内に輸送する。直流電源１３により２０Ｖの電圧を印加（陽極＝ガラス状カーボンから成るシリンダ（２））することによって、約８分以内に、無担体放射性同位体が、シリンダ２の表面上に陽極析出される。ヘリウムを用いて、¹⁸Ｏ水を、内腔５を通して外に押し出す。シリンダ壁を乾かすために、フローセルに、１〜２回、それぞれ１．６ｍｌの無水ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を充填し、そして対電極として機能する細管３を通して空にする。細管３を通して、５ｍｇのクリプタート（３００μｌのＤＭＳＯ内の［Ｋ⊂２．２．２］₂ Ｃ₂ Ｏ₄ ）の溶液をフローセル１内に充填して、液体の表面が陽極析出した［¹⁸Ｆ］フッ化物の上方の境界に到達するまで、モーターによりピストン４をずらす。［¹⁸Ｆ］フッ化物を脱着するために、電圧の極性を反転（−２Ｖ）させて、シリンダを５分間約１００°Ｃに加熱する。フローセルの減極後、ピストンを下方の位置に動かして、細管３を通して、２ｍｇのＮ−メチル−デスフルオロ−ニトロ−ベンペリドールの溶液を１５０μｌのＤＭＳＯ内に加える。改めて、ピストン４を上方の位置にずらして、フローセルを１０分間１５０°Ｃに加熱する。次に、圧縮空気で周囲温度にまで冷却する。フローセルを、細管３を通して空にして、５０°Ｃにて約０．８ｍｌのアセトニトリルで洗浄し、この溶液をＤＭＳＯ生成物溶液と混合する。それに続くＨＰＬクロマトグラフィーによって、放射性トレーサーの［¹⁸Ｆ］Ｎ−メチルベンペリドールを精製・分離する。

位置Ｉでのフローセルの横断面図 位置IIでのフローセルの横断面図 位置IIでのフローセルの断面Ａの平面図

符号の説明

１ フローセル
２ シリンダ
３ 細管
４ ピストン
５ 内腔
６ ヨーク
７ 細管支持器
８ 支持器
９，１０ 管
１１ ピストン頭部
１２ 漏斗
１３ 直流電源
１４ 隙間
１５，１６ 密閉体（密閉リング）
１７ シリンダの下方の端部

Claims (18)

1. 液体のターゲット材料または液化可能なターゲット材料からの無担体放射性核種の分離およびその放射化学的反応用のフローセルにおいて、シリンダ（２）とピストン（４）との間の隙間（１４）を特徴とするフローセル（１）。
2. ピストン（４）の直径が、シリンダ（２）の直径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のフローセル（１）。
3. シリンダ（２）対隙間（１４）の体積比が、４：１から１０：１までであることを特徴とする請求項１または２に記載のフローセル（１）。
4. ピストン（４）が、化学的に不活性な材料を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
5. ピストン（４）が、ＰＥＥＫ、ソーダガラスまたは石英ガラスを有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
6. ピストン（４）が、内腔（５）を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
7. ピストン（４）が、その中心軸に沿って延びる内腔（５）を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
8. シリンダ（２）が、細孔の無い不活性な表面を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
9. シリンダ（２）が、化学的に不活性な材料を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
10. シリンダ（２）が、ガラス状カーボン、貴金属またはプラチナを有することを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
11. シリンダ（２）の面に、電気を印加することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
12. 細管（３）に、電気を印加することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
13. 細管（３）が、電気を印加されたシリンダ（２）の対電極であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載のフローセル（１）。
14. 液体のターゲット材料または液化可能なターゲット材料からの無担体放射性核種の分離およびその放射化学的反応用の方法において、請求項１から１３までのいずれか一つに記載のフローセル（１）を使用することを特徴とする方法。
15. シリンダ（２）の表面に放射性核種を析出させた後に、このシリンダ内にピストン（４）を押し入れると同時に、それに応じて、細管（３）が、このシリンダから引き出されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. シリンダ（２）内において、ピストン（４）の上方の端部をターゲット材料のレベルにまで押し入れることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
17. ピストン（４）とシリンダ（２）との間の隙間（１４）の体積領域が、液相で満たされることを特徴とする請求項１４から１６までのいずれか一つに記載の方法。
18. 当該の液相内に放射性核種を脱着させた後に、シリンダ（２）からピストン（４）を引き出すことを特徴とする請求項１４から１７までのいずれか一つに記載の方法。
    

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