KR20230080400A - 크로마토그래피를 사용하여 루테튬과 이테르븀을 분리하는 방법 - Google Patents

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비탈리 비탈레비치 밀류틴
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Abstract

본 발명은 크로마토그래피에 의해 희토류 원소를 분리하는 분야에 관한 것이다. 방사성 이테르븀-176 타겟의 재활용으로 발생된 산성 용액으로부터 루테튬 및 이테르븀을 분리하기 위한 청구된 방법은 이온 교환 크로마토그래피를 사용하여 수행된다. 이온 흡착은 구리 또는 니켈 형태의 술폰산 양이온 수지에서 수행되며, 루테튬 및 이테르븀은 술폰산 양이온 수지로 충전된 직경이 감소하는 적어도 두 개의 직렬 연결된 컬럼들로 구성된 시스템의 도움으로 고온에서 침착제(chelator) 용액을 사용하여 용출된다. 이테르븀 및 루테튬의 분리는 마지막 컬럼의 총 용량의 80% 이상에 해당하는 mEq 양으로 취해진, 코발트, 납 또는 아연으로 구성된 군으로부터 선택된 안정된 삽입제(intercalator) 원소의 2가 이온의 존재 하에 용액의 이동 방향으로 수행된다. 에틸렌디아민테트라아세트산 또는 니트릴로트리아세트산 용액은 용리액으로 사용된다. 기술적 결과는 10g 이상의 질량을 갖는 타겟을 포함하여 이테르븀-176 타겟의 재활용으로 발생된 산성 용액으로부터 루테튬 및 이테르븀의 크로마토그래피 분리의 정도를 증가시키고, 상술한 구성 요소들을 분리하는데 이용할 수 있는 방법의 범위를 확장시킨다.

Description

크로마토그래피를 사용하여 루테튬과 이테르븀을 분리하는 방법
본 발명은 루테튬과 이테르븀을 분리하는 방법에 관한 것으로, 핵의학용 순수 캐리어 프리(carrier-free) 루테튬-177 화합물(lutetium-177 compounds)을 얻기 위한 방사성 이테르븀-176 타겟(irradiated ytterbium-176 target) 처리에 사용될 수 있고, 또한 정제된 이테르븀 및 루테튬 화합물을 얻기 위한 화학 기술에 사용될 수 있는, 루테튬과 이테르븀을 분리하는 방법에 관한 것이다.
추출 크로마토그래피법에 의해 루테튬 및 이테르븀 이온을 분리하기 위한 공지의 방법은 다양한 농도의 산을 사용하여 루테튬 및 이테르븀을 컬럼에 흡착(sorption)한 후 용출(elution)하는 것을 포함한다. 이 흡착에는 REE에 대해 선택적인 추출제(an extractant selective for REE)로 함침된 캐리어(carrier)를 사용한다(미국특허 제6,716,353호, 2004년).
이 방법의 단점은 캐리어의 용량이 낮고 타겟 중량이 증가함에 따라 분리가 불량(poorer separation)하게 되어 10mg 이상의 이테르븀 타겟을 처리할 수 없다는 점과, 용출된 원소의 존(zones)이 부분적으로 중첩됨에 따라 타켓 성분의 손실이 크다는 점, 그리고 유기 추출제(organic extractants)를 사용한다는 점이다.
루테튬과 이테르븀을 분리하기 위한 공지의 이온 교환 다중 컬럼 크로마토그래피법은 암모늄 형태의 양이온 교환 수지에 이온을 흡착시키는 것, 2-하이드록시이소부티르산, 시트르산, 부티레이트, 구연산염, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)으로부터 선택된 착화제(complexing agent)의 용액을 사용하여 루테튬과 이테르븀을 용출하는 것, 농축 무기산을 사용하여 마지막 컬럼으로부터 루테튬을 용출하는 것을 포함한다(미국특허 제9,816,156호, 2017년).
이 방법의 단점은 이온 분리도가 타겟 중량이 증가함에 따라 크게 저하하기 때문에 10mg 이상의 이테르븀 타겟을 처리할 수 없다는 것과 다단계 공정이라는 점을 포함한다.
177Lu 및 176Yb를 분리하기 위한 공지의 크로마토그래피법은 출발 용액의 흡착, 이온 교환 컬럼으로부터의 177Lu의 초기 용출, 이 컬럼에 이테르븀을 유지하는 것, 용출액(eluate)을 제2 이온 교환 컬럼으로 보내 177Lu를 흡착시키는 것, 제2 컬럼으로부터 용출액을 폐기하여 보내는 것, 그리고 제2 컬럼으로부터 177Lu를 용출하는 것을 포함한다. 알파-이소부티르산(alpha-isobutyric acid) 용액이 용리액(eluent)으로 사용된다(러시아 특허 제2,542,733호, 2015년).
이 방법의 단점은 캐리어의 용량이 낮고 타겟 중량이 증가함에 따라 분리가 불량(poorer separation)하게 되어 10mg 이상의 이테르븀 타겟을 처리할 수 없다는 것, 그리고 용출된 원소의 존들이 서로 부분적으로 중첩됨에 따라 타겟 성분의 손실이 크다는 점을 포함한다.
루테튬과 이테르븀을 분리하기 위한 공지의 이온 교환 크로마토그래피법은 양이온 교환 수지로 충전된 결합된 컬럼들에서 암모늄 알파-히드록시이소부티레이트(ammonium alpha-hydroxyisobutyrate) 또는 EDTA로부터 선택된 착화제(complexing agent)의 용액으로 루테튬과 이테르븀을 흡착 및 용출하는 것을 포함한다. 이 방법은 적어도 두 단계 이상의 흡착 및 용출을 실시하고, 흡착된(용출된) 원소 혼합물 중 거대 성분(이테르븀)의 양이 단계적으로 감소하기 때문에 최대 수 그램(g)의 중량의 이테르븀 타겟을 처리할 수 있게 한다(러시아 특허 제2,573,475호, 2016년).
이 방법의 단점은 다단계 공정에 걸리는 시간(duration)이다. 단계 수가 감소할 경우, 용출된 원소의 존들(zones)이 부분적으로 중첩되어 필연적으로 루테튬 손실이 발생한다.
루테튬과 이테르븀을 분리하기 위한 공지의 이온 교환 크로마토그래피법은 조절 이온, 특히 Cu(II) 또는 Fe(III)로 포화된 양이온 교환 수지로 충전한 결합 컬럼들 상에서 착화제, 특히 EDTA의 용액으로 루테튬과 이테르븀을 흡착 및 용출하는 것을 포함한다(V. D. Kosynkin 등, 이온 교환 크로마토그래피에 의한 루테튬과 이테르븀 분리(Separating lutetium and ytterbium by ion exchange chromatography), Atomic Energy(러시아), 2016년, 제121권, 제6호, 346-350 페이지).
이 방법의 단점은 용출된 원소의 중첩 존으로 인한 타겟 성분의 손실이 크다는 것이다.
청구된 발명에 기술적으로 가장 근접한 해결책은 Cu(II) 또는 Ni(II)로부터 선택된 감속재 이온으로 포화된 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 작아지는 적어도 2개의 직렬로 연결된 컬럼 상에 고온에서 착화제의 용액, 특히 EDTA를 이용하여 루테튬과 이테르븀을 흡착하고 루테튬과 이테르븀을 용출하는 것을 포함함으로써 루테튬과 이테르븀을 분리하기 위한 이온 교환 크로마토그래피법이다. 이 방법은 타겟 성분의 앞쪽 가장자리(leading edge)가 이동하는 컬럼에 의해 용출 속도(ml·min/cm2)가 결정되며, 전체 용출 과정 동안 일정하게 유지된다. 여러 컬럼들의 이러한 직렬 연결은 시스템에서 필요한 수의 분리 밴드를 제공하고, 직경이 연속적으로 감소하는 컬럼들을 사용하면 서로 최소한으로 겹치는 원소들의 길쭉한 존(elongated zones)을 형성할 수 있다. 제1 (흡착) 컬럼의 수지의 용량은 시스템이 설계된 타겟의 최대 질량에 대응한다(V. M. Gelis 등, 변위 복합 크로마토그래피에 의한 이테르븀과 루테튬 분리를 위한 최적 조건 선정(Selecting the optimize conditions for separation ytterbium and lutetium by displacement complexing chromatography), 잡지명 Applied Chemistry (러시아), 2005년, 제78권, 제9호, 1444-1450 페이지).
이 방법의 단점은 부모 원소와 자식 원소 사이의 중량 차이가 너무 커서 분리 밴드의 최대 수와 분리된 원소들의 존의 신장에도 불구하고 분리된 원소들의 존이 서로 겹치기 때문에 방사성 이테르븀의 처리가 비효율적이라는 점이다. 따라서, 가장 근접한 종래 기술로 선택된 방법의 단점은 방사성 타겟(irradiated target)에서의 이테르븀 거대량의 배경에서 순수한 루테튬 미세 성분의 분리가 불가능하다는 점이다.
본 발명의 목적은 거의 모든 중량의 방사성 이테르븀 타겟들의 처리 용액으로부터 루테튬 및 이테르븀 이온을 분리하고, 분리될 원소들의 상호 중첩되는 존(zones)의 배제로 인한 상기 이온의 더 높은 수준의 분리를 제공하기 위한 새로운 크로마토그래피법을 개발하는 것이다.
이 과제는 방사성 이테르븀-176 타겟을 처리하기 위해 산성 용액(acid solutions)으로부터 루테튬 및 이테르븀을 분리하기 위한 청구된 이온 교환 크로마토그래피법으로서, 구리 또는 니켈 형태의 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된 직경이 작아지는 적어도 2개의 직렬 연결된 컬럼의 시스템을 사용하여 착화제 용액으로 루테튬 및 이테르븀을 양이온 교환 수지에 흡착시키고 용출시키는 것을 포함하는 방법에 의해 해결된다. 반면, 이테르븀 및 루테튬은, 마지막 컬럼의 총 용량의 적어도 80%에 해당하는 mEq 양으로 취해진, 코발트, 납 또는 아연의 군으로부터 선택된 안정된 삽입제(intercalator) 원소의 2가 이온의 존재하에 분리되며, 여기서 사용된 용리액은 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 또는 니트릴로트리아세트산(NTA) 용액이다.
이 방법에 따르면, 삽입제 원소(intercalator element)는 술폰산 양이온 교환체(sulfonic cation exchanger)를 구리 또는 니켈 형태로 변환하는 단계에서 미리 공정에 첨가되거나, 흡착 또는 용출 단계에서 용액에 첨가된다.
바람직하게는, 사용된 용리액(eluents)은 농도가 0.04 내지 0.08 mol/l이고 pH가 5 내지 9인 에틸렌디아민테트라아세트산 용액 또는 니트릴로트리아세트산 용액이다.
바람직하게는, 용출 단계의 온도는 70 내지 80℃이다.
직경 및 높이를 포함하여 직렬로 연결된 컬럼의 최적 개수 및 치수는 크로마토그래피 분리에 공급되는 출발 용액의 조성 및 타겟 생성물의 요구되는 순도를 고려하여 당업자에게 공지된 바와 같이, 예를 들어, 상기 선택된 종래 기술에 설명된 방법을 사용하여 선택된다.
독립 청구항 특징들의 범위에서 달성되는 기술적 효과는 특히 모든 중량의 이테르븀-176 타겟 공정 용액으로부터의 루테튬 및 이테르븀의 크로마토그래피 분리 정도가 더 높다는 것이다.
종래 기술에 비해 청구된 기술적 효과는 2가 이온으로서의 코발트, 납 또는 아연으로부터 선택되는 첨가된 삽입제 원소의 실험적 선택 및 착화제로서의 청구된 용리액의 선택을 통해 달성된다. 에틸렌디아민테트라아세트산 용액 또는 니트릴로트리아세트산 용액이 용리액으로 사용되는 경우, 정확하게는 청구된 삽입제 원소는 루테튬 존과 이테르븀 존 사이에 끼어 루테튬 존과 이테르븀 존을 서로 완전히 분리한다. 필수적인 특징은 마지막 분리 컬럼의 용량의 80% 이상 첨가되는 삽입제 원소의 양이다. 삽입제 원소의 첨가량이 청구된 수준 미만인 경우, 분리될 원소들의 접근 존들(approaching zones)로 인해 분리 품질이 저하되고, 즉 기술적 효과가 달성되지 않는다.
삽입제 원소가 마지막 분리 컬럼의 용량의 80% 이상의 임의의 양으로 첨가될 경우, 이것은 종래 기술에 비해 루테튬 및 이테르븀의 더 높은 정도의 크로마토그래피 분리를 제공하는 청구된 기술적 효과를 모호하지 않게 달성할 것이라는 점에 유의해야 한다. 삽입제 원소의 최대량은 경제적 이유 및 얻어질 생성물의 요구되는 순도를 고려하여 각각의 특정한 경우에 당업자에 의해 선택될 수 있기 때문에 이에 제한되지 않는다. 아래의 예시들에서, 첨가된 삽입제 원소의 최대 비용 효율적인 양은 120%였다.
종래 기술에 따르면, 특정 방사성 핵종을 분리하기 위해 이동성 삽입제 원소를 사용하는 것이 원칙적으로 가능하다(O. V. Kharitonov 등, 변위 복합 크로마토그래피를 사용한 방사성 핵종의 격리 및 분리, Sorption and Chromatographic Processes(러시아), 2016년, 제16권, 제3호, 291-305 페이지). 이 문헌은 Gd-153, Cf-252, Bk-249를 회수하기 위해 사용 후 핵연료 공정 용액으로부터 및 술폰산 양이온 교환 수지의 방사성 타겟으로부터 방사성 핵종을 분리하는 것에 대한 정보를 제공한다. 삽입제 Cd2 + 및 Zn2 + 이온의 존재 하에 시트르산이 첨가된 DTPA 또는 EDTA 용액으로 상술된 방사성 원소를 용리하는 것이 편리한 것으로 밝혀졌다. 이 문헌은 각 변형에서 고유의 크로마토그래피 밴드(존)를 형성하는 희토류 또는 초우라늄(transuranium) 원소의 임의의 이온 쌍을 분리하기 위해, 상호 격리된 존이 분리될 특정 원소를 분리하는 것을 보장하도록 용리액 조성 및 삽입제 원소를 포함하여 개별 분리 공정 조건을 정의할 필요가 있다. 일부 이온 쌍이 분리될 다른 이온 쌍에 대해 얻은 결과의 불가능한 외삽(extrapolation)에 대한 결론은 또한 다음 문헌들, 즉 E. A. Chuveleva 등, 분리 이온을 이용한 크로마토그래피법에 의한 방사성 에르븀 타겟으로부터의 가돌리늄-153의 격리, Radiochemistry(러시아), 1995년, 제37권, 제6호, 522-527 페이지와; L. A. Firsova 등, 분리 이온을 이용한 크로마토그래피법으로 에르븀 타겟으로부터의 홀뮴의 분리, Journal of Physical Chemistry(러시아), 1997년, 제71권, 제10호, 1882-1884 페이지로부터 도출될 수 있다.
종래 기술은 루테튬과 이테르븀의 크로마토그래피 분리에 사용되는 어떠한 삽입제 원소도 개시하지 않는다. 한편, 에틸렌디아민테트라아세트산 및 니트릴로트리아세트산과 함께 희토류 계열의 가장 무거운 원소의 높은 착물화 상수(complexation constants)를 고려할 때, 루테튬 및 이테르븀의 크로마토그래피 분리에서 상기 선택된 삽입제 원소의 유용성은 분명하지 않다. 더욱이, 종래 기술에 기초하여, 코발트, 납 또는 아연으로부터 선택된 2가 이온들의 존재 하에 이들 원소를 분리하는 공정이, 타겟의 중량에 관계없이, 방사성 이테르븀-176 타겟 처리 용액으로부터 이들 이온을 대폭 분리할 것으로 상정할 수 없었다.
따라서, 청구된 세트의 특징들은 신규하며, 제안된 발명이 신규성 및 진보성의 특허 가능 조건을 충족한다는 결론을 내릴 수 있는 공지의 종래 기술 정보의 관점에서 명백하지 않은 기술적 효과를 제공한다.
제안된 기술적 해결수단의 실현 가능성은 다음의 실시예들에 의해 뒷받침된다.
달성된 기술적 효과는 제시된 도면들에 의해 그리고 아래의 표에서 확인된다.
도 1은 토켐(Tokem)-308 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소 없이 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.05 mol/l NTA, рН 7.7.
도 2는 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소(Co)로 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.04 mol/l EDTA, рН 5.0.
도 3은 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소(Co)로 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.04 mol/l NTA, рН 7.7.
도 4는 KU-2x8 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소(Zn)로 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.04 mol/l EDTA, рН 5.7.
도 5는 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소(Pb)로 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.08 mol/l EDTA, рН 7.7.
도 6은 크로말라이트 CGC200x8 술폰산 양이온 교환 수지 상에서 삽입제 원소(Pb)로 Yb-Lu 혼합물을 분리하는 크로마토그램을 나타낸다. 용리액 조성: 0.08 mol/l NTA, рН 8.7.
예시들
실시예 1(종래기술)
400mg의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.22mm의 입자 크기를 갖는 니켈 형태의 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된 직경이 9mm 및 6mm인 두 개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 50ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고 제2 컬럼은 20ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 분리될 혼합물은 400mg의 Yb와 약 1MBq의 Lu-177을 함유한 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25°C의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 pH 7.7에서 0.05 mol/l HTA의 용리액을 4ml·min/cm2의 속도 및 70°C의 온도로 통과시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 제2 컬럼이 연결되었다. 제2 컬럼의 출구에서의 용액을 분획으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
실시예 2
54mg의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.22mm의 입자 크기를 갖는 구리 형태의 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 각각 8mm와 6.5mm인 두 개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 42ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고 제2 컬럼은 13ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 제2 컬럼의 양이온 교환 수지의 총 용량은 약 26mEq였다. 분리될 혼합물은 54mg의 Yb와 약 1MBq의 Lu-177을 함유한 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25°C의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다. 31mEq(마지막 컬럼의 총 용량의 120%) 양의 삽입제 원소(코발트)를 제1 컬럼을 구리 형태로 변환시키는 단계에서 첨가하였다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 용리액(0.04 mol/l EDTA, pH 5.0)을 4 ml·min/cm2의 속도 및 80°C의 온도로 통과시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 제2 컬럼이 연결되었다. 마지막 컬럼의 출구에서의 용액을 분획(fractions)으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
실시예 3
250mg의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.22mm의 입자 크기를 갖는 니켈 형태의 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 각각 10, 6 및 3.4mm인 3개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 72ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고, 제2 컬럼 및 제3 컬럼은 각각 40ml 및 10ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 제3 컬럼의 양이온 교환 수지의 총 용량은 약 20mEq였다. 분리될 혼합물은 250mg의 Yb와 약 1MBq의 Lu-177을 함유한 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25℃의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다. 20mEq(마지막 컬럼의 총 용량의 100%) 양의 삽입제 원소(코발트)를 흡착 단계에서 출발 용액에 첨가하였다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 용리액(0.04 mol/l NTA, pH 7.7)을 4 ml·min/cm2의 속도 및 70°C의 온도로 통과시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 각각의 다음 컬럼이 연결되었다. 마지막 컬럼의 출구에서의 용액을 분획으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
실시예 4
400mg의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.125~0.25mm의 입자 크기를 갖는 구리 형태의 KU-2x8 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 각각 8mm와 6.5mm인 두 개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 42ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고 제2 컬럼은 3ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 제2 컬럼의 양이온 교환 수지의 총 용량은 약 26mEq였다. 분리된 혼합물은 400mg의 Yb와 약 1MBq의 Lu-177을 함유한 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25°C의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다. 또한, 삽입제 원소(Zn)를 용출액에 21mEq(마지막 컬럼 총 용량의 80%)의 양으로 첨가시켰다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 용리액(0.04 mol/l EDTA, pH 5.7)을 4 ml·min/cm2의 속도 및 80°C의 온도로 통과시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 제2 컬럼이 연결되었다. 마지막 컬럼의 출구에서의 용액을 분획으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
실시예 5
400mg의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.22mm의 입자 크기를 갖는 니켈 형태의 토켐-308 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 각각 10, 6 및 3.4mm인 3개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 72ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고, 제2 및 제3 컬럼은 각각 40ml 및 12ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 제3 컬럼의 양이온 교환 수지의 총 용량은 약 24mEq였다. 분리될 혼합물을 400mg의 Yb와 약 1MBq의 Lu-177을 함유한 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25°C의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 용리액(0.08 mol/l NTA, pH 7.7)을 4 ml·min/cm2의 속도 및 70°C의 온도로 통과시켰다. 또한, 삽입제 원소(Pb)를 용리액에 21mEq(마지막 컬럼의 총 용량의 88%)의 양으로 첨가시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 각각의 다음 컬럼이 연결되었다. 마지막 컬럼의 출구의 용액을 분획으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
실시예 6
5.4g의 이테르븀과 미량(약 1MBq)의 루테튬-177의 분리는 0.15~0.30mm의 입자 크기를 갖는 니켈 형태의 크로마라이트(Cromalite) CGC200x8 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된, 직경이 각각 16, 10, 6 및 4.4mm인 4개의 직렬 연결된 컬럼에서 수행되었다. 제1 컬럼은 180ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였고, 제2, 제3 및 제4 컬럼은 각각 72, 40 및 12ml의 술폰산 양이온 교환 수지를 함유하였다. 제4 컬럼의 양이온 교환 수지의 총 용량은 약 24mEq이다. 분리될 혼합물을 5.4mg의 Yb 및 약 1MBq의 Lu-177을 함유하는 질산 용액으로부터 pH 2 및 20~25℃의 온도에서 제1 컬럼에 흡착시켰다.
흡착 후, 제1 컬럼을 증류수로 세척하고 용리액(0.08 mol/l NTA, pH 8.7)을 4 ml·min/cm2의 속도 및 80°C의 온도로 통과시켰다. 또한 삽입제 원소(Pb)를 용리액에 21mEq(마지막 컬럼의 총 용량의 88%)의 양으로 첨가시켰다. 루테튬 전면이 컬럼의 바닥에 접근했을 때, 각각의 다음 컬럼이 연결되었다. 마지막 컬럼 출구의 용액을 분획으로 모아 그 안에서 이테르븀 이온의 농도와 루테튬-177의 비활성을 분석하였다.
청구된 방법 대 종래 기술의 Yb-Lu 혼합물 분리 효율은 아래 표에 나타내었다.
실시예 번호 삽입제 원소
(Intercalator element)		 분리 후 Lu 중의 Yb 함량(%)
(Post-separation Yb content in Lu, %)
1(종래기술) - 31.8
2 Со <3
3 Со <3
4 Zn 6.0
5 Pb 3.1
6 Pb 0.2
도 1 내지 6, 및 표 1에서 제시된 데이터는 청구된 발명에 따라 수행된 대량의 Yb 및 미량의 Lu를 함유하는 용액의 크로마토그래피 분리가 종래 기술에 비해 Yb/Lu 쌍의 더 높은 분리 효율을 달성함을 보여준다. 표 1은 원래 내용물의 중량을 기준으로 Lu 중의 잔류 Yb 백분율을 보여준다. 표 1의 데이터로부터 다음과 같이, 제안된 발명에 따른 특정 실시예에서 달성된 청구된 이온 쌍의 분리 효율은 종래 기술보다 6-160배 더 높다. 실시예들을 통해, 효과적인 이테르븀과 루테튬의 분리가 초기 이테르븀-176 타겟의 중량에 관계없이 이루어지지만, 종래 기술 조건들 하에서 이테르븀과 루테튬의 분리는 이들 이온의 중첩된 존(밴드)들로 인해 만족스럽지 못한 결과를 낳는다는 것을 알 수 있다.
제안된 방법은 종래의 치환 크로마토그래피와 고속 압력 크로마토그래피 모두에서 실행될 수 있으며, 이는 루테튬 이온 및 이테르븀 이온을 분리하는 효과적인 방법의 범위를 확장한다.
제안된 발명은 순수 캐리어 프리(carrier-free) 루테튬-177 화합물(pure carrier-free lutetium-177 compounds)을 얻기 위해 방사성 이테르븀-176 타겟(irradiated ytterbium-176 target)을 처리할 때 핵의학에서, 그리고 정제된 이테르븀 및 루테튬 화합물을 얻기 위한 화학 기술에서 사용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 이온 교환 크로마토그래피에 의해 방사성 이테르븀-176 타겟들을 처리하기 위해 산성 용액으로부터 루테튬 및 이테르븀을 분리하는 방법으로서,
    구리 또는 니켈 형태의 술폰산 양이온 교환 수지로 충전된 감소하는 직경을 갖는 적어도 2개의 직렬 연결된 컬럼으로 구성된 시스템을 사용하여 고온에서 착화제 용액으로 루테튬 및 이테르븀을 양이온 교환 수지 상에 흡착시키고 루테튬 및 이테르븀을 용출시키는 것을 포함하고,
    이테르븀 및 루테튬은 마지막 컬럼의 총 용량의 적어도 80%에 해당하는 mEq 양으로 취해진, 코발트, 납 또는 아연의 군으로부터 선택된 안정된 삽입제 원소의 2가 이온의 존재 하에서 분리되고, 에틸렌디아민테트라아세트산 또는 니트릴로트리아세트산 용액은 용리액으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 삽입제 원소는 술폰산 양이온 교환 수지를 구리 또는 니켈 형태로 전환시키는 단계에서 미리 공정에 첨가되거나, 흡착 또는 용출 단계에서 용액에 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사용된 용리액은 pH 5 내지 9에서 농도가 0.04 내지 0.08 mol/l인 에틸렌디아민테트라아세트산 용액 또는 니트릴로트리아세트산 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 루테튬 및 이테르븀은 70 내지 80℃의 온도에서 용출되는 것을 특징으로 하는 방법.
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