JP5598900B2

JP5598900B2 - 高純度９９ｍＴｃ濃縮方法及び濃縮装置

Info

Publication number: JP5598900B2
Application number: JP2009264740A
Authority: JP
Inventors: 明博木村; 邦彦土谷; 正博石原; 尚道山林; 正和棚瀬; 裕一佐藤
Original assignee: Japan Atomic Energy Agency; Chiyoda Technol Corp
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency; Chiyoda Technol Corp
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011105567A

Description

本発明は、がん、心筋梗塞、脳卒中をはじめとする疾病の画像診断において欠かせない放射性同位元素である^99ｍTcを、短い時間で高純度に抽出し、濃縮する方法及びそのための装置に関するものである。

ラジオアイソトープを含んだ医薬品を人体に投与し、それから出る放射線を検出することにより病気の有無、臓器の状態を知り病気の診断に役立てる検査（インビボ検査）の試薬として、^99mTcが使用されている。 ^99mTcは半減期が6.02時間と短く、大量投与が可能な放射性同位元素であることから、^99mTcの医療分野での利用は、1957年米国において⁹⁹Mo-^99mTcジェネレータが開発されて以来、^99mTcを抽出するさまざまな方法が提案されてきた。

従来、^99ｍTcは、その親核種である⁹⁹Moを用いてミルキングし、製造している。そして、⁹⁹Mo製造は、試験・研究炉を用いた中性子照射により、濃縮ウランを用いた(n,f)法または⁹⁸Moを用いた(n,γ)法で行われている。(n,f)法は、濃縮ウランを照射容器に入れ、原子炉内で中性子照射し, ²³⁵Uの核分裂反応(²³⁵U(n,f)反応)によって⁹⁹Moを製造する方法である。また、(n,γ)法は、特許文献１や２に記載されているように、天然モリブデンを含む固体(三酸化モリブデンのペレット等)を照射容器(以下、ラビット等)に入れ、原子炉内で中性子照射し、⁹⁸Moの中性子捕獲反応(⁹⁸Mo(n,γ) ⁹⁹Mo反応)によって⁹⁹Moを製造する方法である。

また、1970年代にメチルエチルケトン（MEK）を用いたMo溶液からの^99mTc溶媒抽出法が提案されている。非特許文献１において、エジプトAEEにおけるMEKを用いた溶媒抽出法について、⁹⁹Mo溶液からの^99mTcの抽出試験を行っている。非特許文献２において、オーストラリアAAECでは、照射済MoO₃を溶解後、MEKで^99mTcをMEKで抽出するジェネレータを実用化した。

特開平8-309182号公報特開平10-30027号公報

H.A. El-Asrag, et al., Microchemical Journa1 23, 42-50(1978). R.E. Boyd, Int. J. Appl. Radiat. Isot, 33, 801-809(1982)

(n,f)法においては、²³⁵Uが核分裂して生成した⁹⁹Moだけを回収するので、得られる⁹⁹Moの比放射能は非常に高く、370 TBq/g-Moに達する。比放射能の高さは画像診断に使用する放射性同位元素^99ｍTc製剤を製造する最も重要な要素であることから、医療診断の分野では、これまで(n,f)法が最も一般的な⁹⁹Mo製造方法として用いられている。しかしながら、(n,f)法では,核分裂によって⁹⁹Moと同時に他の放射性核種も多数生成するため、⁹⁹Moの分離工程が複雑となり、さらに放射性核種による汚染への対策や廃棄物の処理等が加わることから、⁹⁹Moの製造コストは、高価となる。さらに、核不拡散の観点から、高濃縮ウランを用いた⁹⁹Mo製造の民生利用は今後一層制約を受ける可能性がある。また、低濃縮ウランを用いた⁹⁹Mo製造は進んでいないという問題がある。

一方、(n,γ)法では、照射後の処理がラビット等からターゲットを分離して溶解する程度であり、原料として濃縮ウランを用いないことから放射性廃棄物の発生量が(n,f)法と比べて少ないという長所がある。さらに、(n,γ)法による⁹⁹Moの製造コストは、(n,f)法に比べ1/10以下となり安価である。しかしながら、(n,γ)法によって生成される⁹⁹Moは、他の質量数のモリブデンで薄められてしまうので、(n, f)法と比べて比放射能が低く、37〜 74 GBq /g-Moになってしまうという問題がある。このため,モリブデン吸着能力に優れた高分子ジルコニウム化合物(Poly-Zirconium Compound:PZC)の開発も行われているが、医薬品として使用される^99mTcの放射能溶液濃度は、(n,f)法と比較して約1/10の低さにあるという問題がある。

さらに、本発明で着目しているMEKの使用については、上述の非特許文献１では、アルカリ溶液としてNaOHが、有機溶媒としてMEK、アセトンを用いた⁹⁹Moからの^99mTcの抽出方法について記載されているが、^99mTcの抽出率の向上やMo量の減少などに対する解決策については触れられていない。さらに^99mTcの濃縮や高純度化についても示されていない。また、上述の非特許文献２でも、PZC吸着体からの^99mTc 溶離や、溶離液の高濃縮化などについては触れられていない。

本発明の目的は、がん、心筋梗塞、脳卒中をはじめとする疾病の画像診断に必要な高い放射能溶液濃度を持つ^99ｍTcを、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン系有機溶媒を用いて、短い時間で高濃度に濃縮する方法及びそのための装置を提供することにある。

上述したように、^99ｍTcはその親核種である⁹⁹Moのβ^-崩壊により生成しているが、⁹⁹Moは濃縮ウランを原料とし、試験・研究炉で照射を行い、複雑な工程を経て、⁹⁹Moを抽出していた。一方、⁹⁸Moを原料として、中性子照射により⁹⁹Moを生成する方法も検討されているが、この方法では溶離される^99ｍTc溶液の放射能が低いため、医薬品として使用することが困難であった。このため、ジェネレータからの^99ｍTcの溶離とその濃縮方法を検討した結果、高分子ジルコニウム化合物（PZC：Polyzirconium Compound）からの^99ｍTcの溶離方法を改良し、さらにMEK(メチルエチルケトン)を用いた^99ｍTcの濃縮特性を明らかにすることにより、効率的に^99ｍTcを溶離し、濃縮することができる方法及びそのための装置が得られた。

本発明に係る^99ｍTcの製造方法は、ケトン系有機溶媒（例えば、MEK）を用いることによって、^99ｍTc溶解液から^99ｍTcが選択的に抽出できるという発見に基づいている。この製造方法では、^99ｍTc濃度を10倍以上に濃縮でき、(ｎ,f)法による^99ｍTc濃度と同等の^99ｍTc含有の放射線医薬の供給に見通しが得られた。

また、本発明に係る^99ｍTcの製造方法を実施するための装置において、^99ｍTcジェネレータとして用いる高分子ジルコニウム化合物(PZC)からの^99ｍTcを溶離するための溶離液を、生理食塩水から純水とすることにより、MEKによる^99ｍTc溶離時に、Na⁺、Cl^-がMEKに抽出される恐れがない。これにより、高純度の^99ｍTcを溶離し、濃縮することが可能となった。

図1は、本発明に係る^99ｍTcを製造する方法を実施するための装置の概略構成図である。図２は、純水の通液量と^99ｍTc溶離率の関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る^99ｍTcの濃縮方法について詳細に説明する。図1は、本発明に係る^99ｍTcの濃縮方法を実施するための装置の概略構成を示す。

図１において、遮蔽容器Aは、高純度^99ｍTc濃縮装置１０が格納された遮蔽容器Bとは異なる場所で製造されたジェネレータ１００を高純度^99ｍTc濃縮装置１０まで運搬するための容器である。遮蔽容器B内の高純度^99ｍTc濃縮装置１０は、ジェネレータ１００の入った遮蔽容器Aと容易に接続できるようになっている。高純度^99ｍTc濃縮装置１０は、^99ｍTc溶解液調整塔１１、^99ｍTc抽出塔１２、^99ｍTc濃縮塔１３及び^99ｍTc回収塔１４から構成される。^99ｍTc溶解液調整塔１１はジェネレータ１００から溶離した中性の^99ｍTc溶解液に、アルカリ調整液を混合して、^99ｍTc溶解液をアルカリ溶液に調整するための塔である。^99ｍTc抽出塔１２は、アルカリ溶液に調整された^99ｍTc溶解液及びケトン系有機溶剤の一種であるメチルエチルケトン（MEK）を供給し、攪拌することにより、MEKで^99ｍTcを抽出し、さらにMEK相とアルカリ溶液相の2相に分離するための塔である。^99ｍTc濃縮塔１３は、分離された^99ｍTc含有MEKを加熱除去し、残渣（^99ｍTc）に生理食塩水を加え溶解するための塔である。^99ｍTc回収塔１４は濃縮された^99ｍTc含有生理食塩水を回収するための塔である。

上述の構成に、さらに、^99ｍTc濃縮塔１３から放出されるMEKを有機溶剤回収塔１５に回収し、回収されたMEKを^99ｍTc抽出塔に供給するMEK循環ライン１６を設けることにより、劇物であるMEKの取扱いが容易になるとともに、MEKの再利用により廃棄物が低減される。

次に全体の動作について説明する。⁹⁹Moが吸着されたPZCすなわちジェネレータ１００に生理食塩水または純水を与えて^99ｍTcを溶離させる。得られたた中性の^99ｍTc溶解液に、アルカリ調整液を混合して、^99ｍTc溶解液をアルカリ調整する。^99ｍTc抽出塔１２では、アルカリ濃度を調整した^99ｍTc溶解液とMEKを混合し、攪拌等により効率よく^99ｍTcを^99ｍTc溶解液からMEK中に抽出する。次に、得られた^99ｍTc含有MEKは、^99ｍTc濃縮塔１３に移され、加熱により、MEKを除去する。MEKを除去した残渣には、^99ｍTcが濃縮されており、これを^99ｍTc濃縮塔１３に設置した生理食塩水投入口から^99ｍTc濃縮塔１３に生理食塩水を供給し、^99ｍTcを再溶解する。再溶解した^99ｍTc はTc回収塔１４に回収される。^99ｍTc回収塔１４には別系統で真空ラインが設けてあり、それを操作することにより効率よく^99ｍTcを回収することができる。図１の装置を用いて、実用化のための幾つかの試験を行った。以下にその実施例を示す。

(1)PZCからの^99ｍTc溶離試験

高分子ジルコニウム化合物（PZC)に吸着した⁹⁹Moがβ^-崩壊し、^99ｍTcが生成されるが、^99mTcをPZCから溶離させるための溶離液として、これまでは生理食塩水が用いられていた。より高純度の^99ｍTc溶解液を得るために、NaCl以外の溶離液として、純水を用いた^99ｍTcの溶離試験を行った結果、生理食塩水と同様の溶離率が得られることが分かった(図2のグラフ参照)。
(2)^99ｍTc溶離液調整及び^99ｍTc抽出試験

^99ｍTc溶離液調整及び^99ｍTc抽出試験として、まずTcと同族であるReを用いて、溶離液調整及び抽出に関する予備試験を行った。まず、溶液のアルカリ濃度に関してMEKと水相の分離状態を確認した。この結果、溶液が中性(pH=7)の時、MEK相と水相の界面がはっきりせず、MEKの抽出が困難であることが分かった。一方、溶液のアルカリ濃度を高めるに従って、MEK相と水相の界面が明確になっていき、3M(mol/L)以上のKOHもしくはNaOHを使用することにより、MEK相と水相の界面がより明確になることが分かった。この場合、PZCから^99ｍTcの抽出で用いる液は、生理食塩水でも純水でも良い。また、MEK相と水相の割合は、1:5以下で行うことにより、^99ｍTc濃縮を効率的に行うことが可能である。表1-1は、KOHを使用した場合の結果を示し、表1-2は、KOHの代わりにNaOHを使用した場合の結果を示している。

(3)^99ｍTc溶離・濃縮率測定

^99ｍTc溶離・濃縮率測定として、前に行った溶離液調整及び溶離試験のReによる濃縮率測定を行った。まず、Re90μgを含む100cm³の5M-KOH溶液とし、20cm³のMEKと混合させ、約10分間攪拌を行った。その後、MEKに水相の部分が含まれないように18cm³のMEKを抽出し、ホットプレート上で蒸発乾固させた。その際、ホットプレートの温度は60〜75℃とした。完全にMEKを蒸発させた後、生理食塩水を5cm³添加して、その中のRe濃度を測定した。その結果、表2-1からわかるようにReはMEK側に80%以上移行していることが明らかになり、濃縮率を10倍以上にすることができた。なお、表2-2は、KOHの代わりにNaOHを用いた結果を示している。

一方、少量の^99ｍTc溶解液を用いた試験を行い、Ge半導体検出器等により^99ｍTc溶離液および^99ｍTc回収液の濃度を測定した結果、Reと同様な結果を得ることができ、本方法で^99ｍTcの濃縮が可能であることが分かった。また、濃縮した^99ｍTc濃縮液の純度は、PZCからの溶離液を純水にすることにより、生理食塩水の場合と比較して、塩濃度が低く不純物の少ないものを得ることができる。

これまで、MEKを用いた^99ｍTcの抽出方法は、⁹⁹Mo溶液から直接^99ｍTcの抽出を行っていたが、放射能溶液濃度の高い^99ｍTc溶離液が得られない欠点があった。PZCジェネレータによる^99ｍTc溶離液を用いることにより、速やかにMEK相に^99ｍTcが移行し、濃縮できることが明らかになった。また、ジェネレータの溶離液を生理食塩水から純水に変更することにより、純度の高い^99ｍTc溶液を得ることができた。本発明に係る^99ｍTcの製造溶離・濃縮方法は、世界的に（n,f）法による⁹⁹Moの供給不足が懸念されている状況下で、^99ｍTcを供給する有望な方法であり、今後、（n,γ）法を主体として、早急に実用化されるものと思われる。

上述の説明では、ジェネレータとして高分子ジルコニウム化合物であるPZCを用いた例について説明したが、非特許文献１に記載されているようにアルミナやジルコニウムゲルをジェネレータとして使用しても良い。また、上述の説明では、^99ｍTcの抽出にケトン系有機溶剤としてMEKを使用した例について説明したが、非特許文献１に記載されているように、同じくケトン系有機溶剤であるアセトンを使用しても良い。

１００ジェネレータ
１０高純度^99ｍTc濃縮装置
１１ ^99ｍTc溶解液調整塔
１２ ^99ｍTc抽出塔
１３ ^99ｍTc濃縮塔
１４ ^99ｍTc回収塔
１５有機溶剤回収塔
１６ MEK循環ライン

Claims

溶離液を用いて、^99ｍ Tcを生成するジェネレータから^99ｍTcを溶離させ、得られた^99mTc溶離液に３M以上の、KOHまたはNaOHを使用してアルカリ濃度を調整した後、ケトン系有機溶剤を混合し、^99mTc溶離液中の^99ｍTcをケトン系有機溶剤で選択的に抽出し、その後加熱によりケトン系有機溶剤を除去し、^99ｍTcの溶液を得ることを特徴とする^99ｍTc濃縮方法。
請求項１に記載の方法において、前記ジェネレータが、 ⁹⁹ Moが吸着された高分子ジルコニウム化合物であって、前記ケトン系有機溶媒が、メチルエチルケトンであることを特徴とする ^99ｍ Tc濃縮方法。
中性の ^99ｍ Tc溶解液に、アルカリ調整液を混合して、 ^99ｍ Tc溶解液をアルカリ溶液に調整する、 ^99ｍ Tc溶解液調整塔と、アルカリ調整された ^99ｍ Tcにケトン系有機溶剤を供給し、攪拌することにより、 ^99ｍ Tc含有ケトン系有機溶剤とそれ以外の廃液に分離させる ^99ｍ Tc抽出塔と、分離された ^99ｍ Tc含有ケトン系有機溶剤に生理食塩水を加え、加熱によってケトン系有機溶剤を除去させる ^99ｍ Tc濃縮塔と、濃縮された ^99ｍ Tc含有食塩水を回収する ^99ｍ Tc回収塔を備えた ^99ｍ Tc濃縮装置において、
さらに、前記 ^99ｍ Tc濃縮塔で除去されるケトン系有機溶剤を回収貯蔵する有機溶剤回収塔と、回収されたケトン系有機溶剤を前記 ^99ｍ Tc抽出塔に供給する有機溶剤循環ラインを設けたことを特徴とする ^99ｍ Tc濃縮装置。
請求項３に記載の装置において、前記ケトン系有機溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする ^99ｍ Tc濃縮装置。