PL177065B1

PL177065B1 - Method of obtaining yttrium and indium radionuclides

Info

Publication number: PL177065B1
Application number: PL95308860A
Authority: PL
Inventors: Aleksander Bilewicz; Jerzy Narbutt
Original assignee: Inst Fiziki Jadrowej
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1999-09-30
Also published as: PL308860A1

Abstract

Sposób otrzymywania radionuklidów itru i indu powstających w wyniku rozpadu promieniotwórczego radionuklidów macierzystych odpowiednio strontu i kadmu, wykorzystujący metodę chromatografii kolumnowej, znamienny tym, że na kolumnę wypełnioną sorbentem, którymjest krystaliczny kwas antymonowy nanosi się odpowiedni radionuklid macierzysty stront-90 lub kadm-115 w postaci roztworu wodnego i następnie z tak przygotowanego złoża wymywa się pochodny itr-90 lub ind-115m roztworami wodnymi kwasów mineralnych, korzystnie kwasu solnego lub kwasu azotowego o stężeniach od 0,1 do 5,0 mol dm'3, lub mieszaninami kwasów mineralnych.Method for obtaining yttrium and indium radionuclides resulting from radioactive decay strontium and cadmium parent radionuclides, respectively, utilizing column chromatography method, characterized in that the column is packed a suitable radionuclide is applied with the sorbent, which is crystalline antimonic acid the parent strontium-90 or cadmium-115 in the form of an aqueous solution and then from the thus prepared the beds are washed with yttrium-90 or ind-115m derivative with aqueous acid solutions minerals, preferably hydrochloric acid or nitric acid in concentrations from 0.1 to 5.0 mol dm'3, or mixtures of mineral acids.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania radionuklidów itru i indu promieniotwórczo czystych powstających w wyniku rozpadu promieniotwórczego radionuklidów macierzystych pierwiastków dwuwartościowych, odpowiednio strontu i kadmu. Otrzymywanie czystych radionuklidów polega na oddzieleniu ich od radionuklidów macierzystych, które wytwarza się w reakcjach jądrowych.The subject of the invention is a method of obtaining radioactively pure yttrium and indium radionuclides, resulting from the radioactive decay of the parent divalent elements strontium and cadmium, respectively. The production of pure radionuclides is based on separating them from the parent radionuclides that are produced by nuclear reactions.

Krótkożyciowe radionuklidy itru-90 i indu-115m znajdują zastosowanie w medycynie nuklearnej do celów terapeutycznych i diagnostycznych (S. C. Srivstava, “Radiolabeled Monoclonal Antibodies for Imaging and Therapy’’, Plenum Press, NI. Y . Zastosowania te wymagają jednak bardzo dokładnego oddzielenia danego radionuklidu od radionuklidu macierzystego.The short-lived yttrium-90 and indium-115m radionuclides are used in nuclear medicine for therapeutic and diagnostic purposes (SC Srivstava, "Radiolabeled Monoclonal Antibodies for Imaging and Therapy", Plenum Press, NI. Y. However, these applications require very careful separation of the given radionuclide. from the parent radionuclide.

Znane są sposoby rozdzielania itru-90 od strontu-90 oraz indu-115m od kadmu-115 metodami chromatografii kolumnowej, zwłaszcza udoskonalona metoda otrzymywania itru-90 do celów medycznych (M.L.Dietz, E.P.Horwitz, Appl.Radiat.Isotop., 43, 1093 (1992)) polegająca na rozdzieleniu jonów strontu-90 i itru-90 na złożu sorbentu zawierającego ekstrahent organiczny, di-t-cykloheksano-18-korona-6, selektywny względem strontu i osadzony na ziarnach żywicy chromatograficznej jako nośniku. Roztwór zawierający jony strontu-90 i itru-90 w kwasie azotowym o stężeniu 3 mol dm- nanosi się na kolumnę ze złożem sorbentu, po czym takim samym roztworem kwasu wymywa się itr-90. Metoda ta jest jednak skomplikowana i pracochłonna. Degradacja złoża spowodowana niewielką odpornością radiacyjną żywicy i ekstrahenta powoduje konieczność wymywania z kolumny macierzystego strontu-90 po każdorazowym oddzieleniu itru-90. Wymywanie to prowadzi się bardzo rozcieńczonym roztworem kwasu azotowego, co wymaga kolejnych operacji zatężania roztworu. Otrzymany roztwór itru-90 zawiera śladowe zanieczyszczenia strontem-90 i substancjami organicznymi wymytymi z kolumny, wymaga więc dalszej skomplikowanej procedury oczyszczania.There are known methods of separating yttrium-90 from strontium-90 and indium-115m from cadmium-115 by column chromatography methods, especially an improved method of obtaining yttrium-90 for medical purposes (MLDietz, EPHorwitz, Appl. Radiat. Isotop., 43, 1093 (1992)) consisting in the separation of strontium-90 and yttrium-90 ions on a sorbent bed containing an organic extractant, di-t-cyclohexane-18-crown-6, selective for strontium and deposited on chromatographic resin grains as a carrier. A solution containing strontium-90 and yttrium-90 ions in nitric acid at a concentration of 3 mol dm- is applied to the column with a bed of sorbent, and then the yttrium-90 is eluted with the same acid solution. However, this method is complicated and laborious. The degradation of the bed caused by the low radiation resistance of the resin and the extractant necessitates elution of the parent strontium-90 from the column after each separation of yttrium-90. This elution is carried out with a very dilute solution of nitric acid, which requires further concentration of the solution. The obtained yttrium-90 solution contains trace impurities with strontium-90 and organic substances eluted from the column, and therefore requires a further complicated purification procedure.

Podobne wady i ograniczenia, w szczególności małą selektywność rozdzielenia, niewielkie wydajności, niewystarczającą odporność radiacyjną stosowanych ekstrahentów i żywic jonowymiennych, a także konieczność stosowania żmudnej wielostopniowej procedury rozdzielczej i doczyszczającej, mają wszystkie inne znane sposoby otrzymywania radionuklidów itru i indu. Przykładem j est sposób otrzymywania indu- 115m w generatorze z kadmem-115 osadzonym na żywicy kationowej (A. Mustaq, H.M A.Karim, Radiochim.Acta, 60, 189 (1991), gdzie wymywanie jonów indu wykonuje się roztworem związków kompleksujących.Similar disadvantages and limitations, in particular low separation selectivity, low yields, insufficient radiation resistance of the extractants and ion exchange resins used, as well as the necessity to apply a tedious multi-stage separation and polishing procedure, have all other known methods of obtaining yttrium and indium radionuclides. An example is the method of obtaining indium 115m in a generator with cadmium-115 deposited on a cationic resin (A. Mustaq, H.M A. Karim, Radiochim.Acta, 60, 189 (1991), where elution of indium ions is performed with a solution of complexing compounds.

Sposób otrzymywania radionuklidów itru i indu według wynalazku polega na tym, że na kolumnę wypełnioną sorbentem, którym jest krystaliczny kwas antymonowy, nanosi się odpowiedni radionuklid macierzysty stront-90 lub kadm-115 w postaci roztworu wodnego i następnie z tak przygotowanego złoża wymywa się roztworami wodnymi kwasów mineralnych, korzystnie kwasu solnego lub kwasu azotowego o stężeniach w zakresie od od 0,1 do 5,0 mol dm-, korzyst177 065 nie w zakresie 0,5 do 2 mol dm'³, lub mieszaninami kwasów mineralnych odpowiedni radionuklid pochodny itr-90 lub ind-115m. Krystaliczny kwas antymonowy znany jest także pod nazwami kwasu poliantymonowego oraz uwodnionego tlenku antymonu(V) w formie alfa krystalicznej. Wymiary kolumny i ilość złoża krystalicznego kwasu antymonowego zależą od ilości nanoszonego radionuklidu macierzystego. Rozmiary ziaren sorbentu powinny zawierać się w granicach od 0,01 do kilku mm, w zależności od wymiarów kolumny.The method of obtaining yttrium and indium radionuclides according to the invention consists in applying the appropriate strontium-90 or cadmium-115 mother radionuclide in the form of an aqueous solution to the column filled with the sorbent, which is crystalline antimonic acid, and then leaching from the prepared bed with aqueous solutions mineral acids, preferably hydrochloric acid or nitric acid with concentrations ranging from 0.1 to 5.0 mol dm-, preferably in the range of 0.5 to 2 mol dm- ³ , or mixtures of mineral acids, a suitable yttrium-derived radionuclide 90 or ind-115m. Crystalline antimonic acid is also known as polyantimonic acid and hydrated antimony (V) oxide in alpha crystalline form. The dimensions of the column and the amount of the bed of crystalline antimonic acid depend on the amount of the parent radionuclide applied. The sorbent grain size should be within the range from 0.01 to several mm, depending on the dimensions of the column.

Okazało się, że krystaliczny kwas antymonowy nadzwyczaj silnie sorbuje dwuwartościowe kationy strontu i kadmu nawet ze stosunkowo stężonych roztworów kwasów mineralnych, natomiast sorpcja trójwartościowych kationów itru i indujest w tych warunkach znikoma, co stanowi odwrócenie znanego szeregu powinowactwa jonów metali do silnie kwaśnych żywic jonowymiennych. Fakt ten zapewnia osiągnięcie wysokich współczynników separacji par jonów itr(III) - stront(II) i ind(III) - kadm(II). Jony radionuklidów strontu o kadmu sątak silnie zaadsorbowane na złożu, że procedurę wymywania radionuklidów pochodnych z tej samej kolumny można powtarzać wielokrotnie w odstępach czasu wystarczających do nagromadzenia się wymaganych ilości tych radionuklidów; a wysoka odporność radiacyjna krystalicznego kwasu antymonowego umożliwia długotrwałe wykorzystywanie kolumny bez zauważalnego pogorszenia warunków rozdzielenia radionuklidów. Kolumna ze złożem krystalicznego kwasu antymonowego, na które naniesiono radionuklidy strontu-90 lub kadmu-115, stanowi więc dogodny generator radionuklidów itru-90 lub indu-115m.It turned out that crystalline antimonic acid absorbs extremely strong strontium and cadmium cations even from relatively concentrated solutions of mineral acids, while sorption of trivalent yttrium cations is negligible under these conditions, which is a reversal of the known series of metal ion affinities for strongly acidic ion exchange resins. This fact ensures that high separation coefficients of the yttrium (III) - strontium (II) and indium (III) - cadmium (II) pairs of ions are achieved. The strontium-cadmium radionuclide ions are so strongly adsorbed on the bed that the elution procedure of radionuclides derived from the same column can be repeated many times at intervals sufficient to accumulate the required amounts of these radionuclides; and the high radiation resistance of the crystalline antimonic acid enables long-term use of the column without noticeable deterioration of the conditions for the separation of radionuclides. The column with a bed of crystalline antimonic acid to which strontium-90 or cadmium-115 radionuclides have been applied is therefore a convenient generator of yttrium-90 or indium-115m radionuclides.

Sposób według wynalazku umożliwia otrzymanie dużych ilości (aktywności) beznośnikowych radionuklidów itru-90 i indu-115, o wysokiej czystości promieniotwórczej w wyniku zastosowania prostej i szybkiej jednoetapowej procedury rozdzielczej. Dodatkową zaletę sposobu według wynalazku stanowi fakt bezpośredniego otrzymywania preparatów promieniotwórczych w postaci czystych roztworów w rozcieńczonych kwasach mineralnych nie zawierających żadnych substancji kompleksujących, soli, ani zanieczyszczeń organicznych. Ewentualne śladowe ilości zanieczyszczeń nieorganicznych pochodzących ze złoża mogą być łatwo usunięte na dodatkowej kolumnie z żywicąjonowymienną.The method according to the invention makes it possible to obtain large amounts (activities) of non-carrier yttrium-90 and indium-115 radionuclides with high radioactive purity by applying a simple and fast one-step resolution procedure. An additional advantage of the method according to the invention is the fact of direct preparation of radioactive preparations in the form of pure solutions in dilute mineral acids that do not contain any complexing substances, salts or organic impurities. Any traces of inorganic impurities from the bed can be easily removed on an additional resin exchange column.

Przykład I. Kolumnę szklaną o średnicy 3 mm i wysokości 50 mm napełniono porcją 0,5 g krystalicznego kwasu antymonowego o średnicy ziaren 0,1-0,3 mm. Następnie kolumnę przemywano 50 cm3 roztworu 1 mol dm-³ kwasu solnego. Na kolumnę naniesiono 2-10- cm3 roztworu beznośnikowego ⁹⁰Sr o aktywności 50 MBq cm- w 1 mol dm- kwasie solnym Radionuklid⁹⁰Y wymywano z kolumny roztworem kwasu solnego o stężeniu 1 mol dm- w ilości 20 cm3. Czystość radionuklidowa otrzymywanego preparatu 9°Y była wyższa niż 99,95%. Wymywanie itru-90 roztworem kwasu solnego o stężeniu 1 mol dm- powtarzano kilkakrotnie w odstępach jednotygodniowych z wydajnością ponad 90%.Example 1 A glass column with a diameter of 3 mm and a height of 50 mm was charged with 0.5 g of crystalline antimony acid with a grain diameter of 0.1-0.3 mm. The column is then washed with 50 cm3 of 1 mol ^DM-3 hydrochloric acid. The column was loaded with 2-10 cm 3 of a non-carrier ⁹⁰ Sr solution with an activity of 50 MBq cm in 1 mol dm hydrochloric acid. Radionuclide ⁹⁰ Y was eluted from the column with a 1 mol dm 3 hydrochloric acid solution in the amount of 20 cm 3. The radionuclide purity of the resulting 9 ° Y formulation was higher than 99.95%. The elution of yttrium-90 with a hydrochloric acid solution with a concentration of 1 mol dm- was repeated several times at one-week intervals with the efficiency of over 90%.

Przykład II. Kolumnę szklaną o średnicy 3 mm i wysokości 50 mm napełniono porcją 0,5 g krystalicznego kwasu antymonowego o średnicy ziaren 0,1-0,3 mm. Następnie kolumnę przemywano 50 cm3 roztworu 1 mol dm- kwasu solnego. Na kolumnę naniesiono 110'² cm3 roztworu ¹¹⁵Cd o aktywności 10 MBq cm'³. Wymywanie ^115mIn przeprowadzono wielokrotnie w odstępach 24 godzinnych porcjami 3 cm3 roztworu 1 mol dm- kwasu solnego. Wydajność otrzymywania ^115mIn jest większa niż 90%. Czystość radionuklidowa otrzymanego preparatu indu-115m była wyższa niż 99,99%.Example II. A glass column with a diameter of 3 mm and a height of 50 mm was filled with 0.5 g of crystalline antimonic acid with a grain diameter of 0.1-0.3 mm. Then the column was washed with 50 cm 3 of a 1 molar solution of hydrochloric acid. The column load 110 ^'2 cm3 solution of ¹¹⁵ Cd activity of 10 MBq ^cm-3. The elution of ^{115 m} In was carried out repeatedly at 24-hour intervals with 3 cm3 portions of a 1 mol dm-hydrochloric acid solution. The yield of ^115m In is greater than 90%. The radionuclide purity of the obtained indium-115m preparation was higher than 99.99%.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egzPublishing Department of the UP RP. Circulation of 70 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Method for the preparation of yttrium and indium radionuclides resulting from the radioactive decay of the parent radionuclides of strontium and cadmium, respectively, using the method of column chromatography, characterized in that the appropriate strontium-90 or cadmium-115 mother radionuclide is applied to the column filled with the sorbent, which is crystalline antimonic acid. in the form of an aqueous solution and then the yttrium-90 or ind-115m derivative is eluted from the bed thus prepared with aqueous solutions of mineral acids, preferably hydrochloric acid or nitric acid with concentrations ranging from 0.1 to 5.0 mol dm- ³ , or mixtures of mineral acids.