RU2594020C1 - Method of obtaining radionuclide lutetium-177 - Google Patents

Method of obtaining radionuclide lutetium-177 Download PDF

Info

Publication number
RU2594020C1
RU2594020C1 RU2015115120/05A RU2015115120A RU2594020C1 RU 2594020 C1 RU2594020 C1 RU 2594020C1 RU 2015115120/05 A RU2015115120/05 A RU 2015115120/05A RU 2015115120 A RU2015115120 A RU 2015115120A RU 2594020 C1 RU2594020 C1 RU 2594020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
nanoparticles
buffer
radionuclide
lutetium
Prior art date
Application number
RU2015115120/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Чувилин
Владимир Анатольевич Загрядский
Леонид Иеронимович Меньшиков
Михаил Алексеевич Прошин
Алексей Николаевич Семенов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2015115120/05A priority Critical patent/RU2594020C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2594020C1 publication Critical patent/RU2594020C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to production process of radionuclides for nuclear medicine. Method of obtaining radionuclide 177Lu includes making target containing lutetium natural isotopic composition or enriched in isotope 176Lu, irradiating target with neutrons, followed by extraction of target radionuclide 177Lu, obtained as result of reaction 176Lu(n, γ)177Lu . At that, target is composite material consisting of lutetium nano particles or compounds thereof, surrounded by buffer in form of solid substance dissolved in water or other solvents, wherein d is characteristic size of nano particles selected according to condition of λ/d>>1, where λ is length of run in substance nano particles of recoil atoms 177Lu. After target irradiation nano particles and buffer are separated, buffer is supplied for radiochemical processing for isolation of radionuclide 177Lu, and nano particles are returned to reactor core in composition of new target.
EFFECT: invention provides efficient production of radionuclide 177Lu with high specific activity.
7 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к технологии получения радионуклидов для ядерной медицины, в частности для терапии онкологических заболеваний.The invention relates to a technology for producing radionuclides for nuclear medicine, in particular for the treatment of cancer.

При терапии онкологических заболеваний широкое применение находят β-излучающие радионуклиды. Один из наиболее перспективных β-излучателей для терапии рака - радионуклид лютеций-177 (177Lu), обладающий оптимальными ядерно-физическими характеристиками для использования в ядерной медицине. Радиофармпрепараты (РФП) на основе 177Lu являются высокоэффективными терапевтическими средствами при лечении рака печени, простаты и кожных покровов, а также других заболеваний, в том числе ревматических артритов и гемофилии.In the treatment of cancer, β-emitting radionuclides are widely used. One of the most promising β-emitters for cancer therapy is the radionuclide lutetium-177 ( 177 Lu), which has optimal nuclear-physical characteristics for use in nuclear medicine. Radiopharmaceuticals (RFPs) based on 177 Lu are highly effective therapeutic agents in the treatment of cancer of the liver, prostate and skin integument, as well as other diseases, including rheumatoid arthritis and hemophilia.

Уровень техникиState of the art

Среди наиболее перспективных β-излучающих радионуклидов для терапии рака можно выделить 177Lu, обладающий удобным периодом полураспада (T1/2=6,71 суток), приемлемой энергией β-частиц (Eмакс=0,497 МэВ), мягким сопутствующим γ-излучением (Eγ=113 кэВ (6,4%) и 208 кэВ (11%)). Продукт распада 177Lu - стабильный изотоп 177Hf. Сравнительно небольшая длина пробега β-частицы 177Lu в биологических тканях (<2 мм) при локализации значительного количества атомов радионуклида в непосредственной близости от опухолевой клетки обеспечивает избирательное уничтожение опухоли при минимальном повреждении окружающих тканей.Among the most promising β-emitting radionuclides for cancer therapy, 177 Lu can be distinguished, which has a convenient half-life (T 1/2 = 6.71 days), acceptable β-particle energy (E max = 0.497 MeV), and soft associated γ-radiation ( E γ = 113 keV (6.4%), and 208 keV (11%)). The decay product of 177 Lu is the stable isotope 177 Hf. The relatively short path length of the 177 Lu β-particle in biological tissues (<2 mm) when a significant number of radionuclide atoms are localized in the immediate vicinity of the tumor cell provides selective tumor destruction with minimal damage to surrounding tissues.

Поскольку 177Lu испускает одновременно β-частицы и γ-кванты, он идеально подходит как для диагностики, так и для терапии злокачественных новообразований.Since 177 Lu simultaneously emits β particles and γ quanta, it is ideal for both diagnosis and treatment of malignant neoplasms.

Во всей полноте преимущества 177Lu раскрываются при радиотерапии опухолей малых размеров, так как β-частицы 177Lu имеют малую глубину проникновения в ткани.In its entirety, the advantages of 177 Lu are revealed by radiotherapy of small tumors, since β-particles of 177 Lu have a small penetration depth into the tissues.

В настоящее время ведутся интенсивные поисковые исследования в области получения и использования препаратов на основе 177Lu.Currently, intensive research is being conducted in the field of obtaining and using drugs based on 177 Lu.

Одним из ключевых параметров, определяющих возможность применения 177Lu для синтеза радиофармпрепаратов (РФП), является его удельная активность. Для получения препарата 177Lu высокой удельной активности могут быть использованы два способа:One of the key parameters determining the possibility of using 177 Lu for the synthesis of radiopharmaceuticals (RFP) is its specific activity. To obtain the drug 177 Lu high specific activity can be used in two ways:

- облучение нейтронами ядерного реактора стартового материала, содержащего стабильный изотоп лютеция 176Lu (так называемый "прямой" способ);- neutron irradiation of a nuclear reactor starting material containing a stable isotope of lutetium 176 Lu (the so-called "direct"method);

- облучение нейтронами ядерного реактора стартового материала, содержащего изотоп иттербия 176Yb ("непрямой" способ).- irradiation by neutrons of a nuclear reactor of a starting material containing a ytterbium isotope 176 Yb ("indirect" method).

Из уровня техники известен способ получения 177Lu по реакции 176Yb(n, γ) с образованием 177Yb и его последующим β-распадом в 177Lu и выделением целевого радионуклида радиохимическим методом твердофазной экстракции (см. Ketring, A.R. Production and Supply of High Specific Activity Radioisotopes for Radiotherapy Applications. Alasbimn Journal 5(19): January 2003. Article №AJ19-2). Мишень массой несколько миллиграмм нитрата иттербия, обогащенного по 176Yb до 97.6% в кварцевой ампуле, облучалась нейтронами в исследовательском реакторе MURR. После выдержки в течение нескольких часов мишень растворяли в 500-700 мл 0.1-0.5 N HCl.The prior art method for producing 177 Lu by reaction of 176 Yb (n, γ) with the formation of 177 Yb and its subsequent β-decay in 177 Lu and the selection of the target radionuclide by the radiochemical method of solid phase extraction (see Ketring, AR Production and Supply of High Specific Activity Radioisotopes for Radiotherapy Applications. Alasbimn Journal 5 (19): January 2003. Article No. AJ19-2). A target weighing several milligrams of ytterbium nitrate, enriched in 176 Yb to 97.6% in a quartz ampoule, was irradiated with neutrons in a MURR research reactor. After exposure for several hours, the target was dissolved in 500-700 ml of 0.1-0.5 N HCl.

Разделение иттербия и лютеция осуществляли методом твердофазной экстракции с использованием "Ln spec" смолы (50-100 мкм), которая представляла собой раствор кислоты di(2-ethylhexyl)orthophosphoricacid (HDEHP) в инертном полимерном сорбенте Amberchrom™ CG-71.Separation of ytterbium and lutetium was carried out by solid phase extraction using a "Ln spec" resin (50-100 μm), which was a solution of di (2-ethylhexyl) orthophosphoricacid acid (HDEHP) in an inert polymer sorbent Amberchrom ™ CG-71.

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- низкий выход целевого радионуклида 177Lu из-за малого сечения реакции 176Yb(n, γ)177Yb→177Lu, которое для тепловых нейтронов составляет около 2 барн,- low yield of the target radionuclide 177 Lu due to the small reaction cross section of 176 Yb (n, γ) 177 Yb → 177 Lu, which for thermal neutrons is about 2 bar,

- сложный технологический процесс разделения лютеция и иттербия, сопряженный со значительными потерями целевого радионуклида 177Lu.- a complex technological process for the separation of lutetium and ytterbium, associated with significant losses of the target radionuclide 177 Lu.

Кроме того, известен способ получения 177Lu по реакции 176Yb(n, γ)177Yb (см. патент Российской Федерации RU 2542733 на изобретение «Способ получения радиоизотопа лютеций-177», авторы: Верещагин Ю.И., Семенов А.Н., Чувилин Д.Ю. и др., опубл. 27.02.2015), который включает облучение иттербиевой мишени нейтронами и выделение 177Lu из облученной мишени. В качестве мишени берут стабильный изотоп 176Yb, мишень облучают в потоке нейтронов ядерного реактора, в процессе облучения в результате ядерной реакции 176Yb(n, γ) в мишени нарабатывают 177Yb, продукт распада которого - целевой радионуклид 177Lu, затем выделяют хроматографическим методом на ионообменной колонке. В качестве элюэнта для смыва 177Lu с колонки используют 0,07 N раствор α-изомасляной кислоты. Очистку продукта от следов α-изомасляной кислоты осуществляют на второй ионообменной колонке. При этом элюат подкисляют до pH=1-2. 177Lu сорбируют на колонке, элюат с α-изомасляной кислотой направляют в отходы. Затем колонку промывают 100 мл дистиллированной воды, после чего элюируют 177Lu десятью миллилитрами 0,5 N HCl. Элюат упаривают досуха и смывают осадок HCl с pH=5,1.In addition, known method of reaction of 177 Lu 176 Yb (n, γ) 177 Yb (see patent of the Russian Federation RU 2542733 for the invention "Method of radioisotope lutetium-177", authors:. Vereshchagin YI, Semenov, AN ., Chuvilin D.Yu. et al., Published February 27, 2015), which includes irradiating the ytterbium target with neutrons and isolating 177 Lu from the irradiated target. A stable isotope 176 Yb is taken as a target, the target is irradiated in the neutron flux of a nuclear reactor, during the irradiation as a result of a nuclear reaction 176 Yb (n, γ), 177 Yb is produced in the target, the decay product of which is the target radionuclide 177 Lu, then it is isolated by chromatographic method on an ion exchange column. A 0.07 N solution of α-isobutyric acid was used as an eluent to flush 177 Lu from the column. Purification of the product from traces of α-isobutyric acid is carried out on a second ion-exchange column. In this case, the eluate is acidified to pH = 1-2. 177 Lu is sorbed on a column, the eluate with α-isobutyric acid is sent to waste. The column was then washed with 100 ml of distilled water, after which 177 Lu was eluted with ten milliliters of 0.5 N HCl. The eluate is evaporated to dryness and the precipitate is washed off with HCl pH = 5.1.

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- низкий выход радионуклида 177Lu из-за малого сечения реакции 176Yb(n, γ)177Yb;- low yield of 177 Lu radionuclide due to the small reaction cross section of 176 Yb (n, γ) 177 Yb;

- сложный технологический процесс разделения лютеция и иттербия.- a complex technological process for the separation of lutetium and ytterbium.

В качестве прототипа выбран способ получения 177Lu по реакции 177Lu(n, γ)177Lu (см. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, V. 277, No. 3, 2008, 663-673). Стабильный изотоп 176Lu облучают в реакторе и нарабатывают 177Lu по прямой реакции радиационного захвата нейтрона 176Lu(n, γ)177Lu. Сечение реакции для тепловых нейтронов превышает 2000 барн. В результате 177Lu может быть получен в значительных количествах.As a prototype, the method of obtaining 177 Lu by reaction 177 Lu (n, γ) 177 Lu was selected (see Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, V. 277, No. 3, 2008, 663-673). The stable 176 Lu isotope is irradiated in the reactor and 177 Lu is produced from the direct reaction of radiative neutron capture of 176 Lu (n, γ) 177 Lu. The reaction cross section for thermal neutrons exceeds 2000 bar. As a result, 177 Lu can be obtained in significant quantities.

Вместе с тем, данный способ имеет ряд недостатков:However, this method has several disadvantages:

- целевой радионуклид 177Lu невозможно отделить от носителя - сырьевого изотопа 176Lu, что снижает его удельную активность и, в итоге, существенно сужает сферу его применения в ядерной медицине;- the target radionuclide 177 Lu cannot be separated from the carrier - the raw isotope 176 Lu, which reduces its specific activity and, as a result, significantly reduces the scope of its use in nuclear medicine;

- наличие примеси долгоживущего радионуклида 177mLu с периодом полураспада 160 суток.- presence of long-lived radionuclide 177m Lu with a half life of 160 days.

Возможность повышения удельной активности радионуклида 177Lu в способе, выбранном за прототип, лимитируется принципиальной проблемой ядерных реакторов - ограниченностью отвода тепла от активной зоны реактора, в котором проводиться облучение мишеней для наработки радионуклидов. В результате, плотность потока нейтронов в самых мощных исследовательских реакторах не превышает значения ≈2×1015 см-2×с-1, и дальнейшее повышение этой величины практически невозможно. При облучении 176Lu в потоке 2×1015 см-2 с-1 (такой поток тепловых нейтронов доступен лишь в двух реакторах мира: HFIR, США, Ок-Ридж и СМ, Россия, Димитровград) за 10 суток достигается максимальное значение удельной активности равное ~70 кКи на г лютеция. Это значение составляет 70% от теоретической удельной активности 177Lu (~110 кКи/г) и является на настоящее время пределом при реализации схемы реакторного получения 177Lu из 176Lu.The possibility of increasing the specific activity of the 177 Lu radionuclide in the method chosen for the prototype is limited by the fundamental problem of nuclear reactors - the limited heat removal from the reactor core, in which irradiation of targets for producing radionuclides is carried out. As a result, the neutron flux density in the most powerful research reactors does not exceed ≈2 × 10 15 cm -2 × s -1 , and a further increase in this value is almost impossible. Irradiation of 176 Lu in a flux of 2 × 10 15 cm -2 s -1 (such a flux of thermal neutrons is available only in two reactors in the world: HFIR, USA, Oak Ridge and SM, Russia, Dimitrovgrad) the maximum value of specific activity is achieved in 10 days equal to ~ 70 kCi per g of lutetium. This value is 70% of the theoretical specific activity of 177 Lu (~ 110 kCi / g) and is currently the limit when implementing the scheme for the reactor production of 177 Lu from 176 Lu.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом заявленного изобретения является:The technical result of the claimed invention is:

- повышение удельной активности радионуклида 177Lu, полученного активационным методом по реакции радиационного захвата 176Lu(n, γ)177Lu при облучении в ядерном реакторе лютеция природного изотопного состава или обогащенной по изотопу 176Lu;- increase in the specific activity of the 177 Lu radionuclide obtained by the activation method by the radiative capture reaction of 176 Lu (n, γ) 177 Lu upon irradiation of a natural isotopic composition or enriched with 176 Lu isotope in a nuclear reactor;

- упрощение технологического процесса получения целевого радионуклида 177Lu без носителя на стандартных реакторах.- simplification of the technological process of obtaining the target radionuclide 177 Lu without media on standard reactors.

Технический результат достигается тем, что способ получения радионуклида 177Lu включает изготовление мишени, содержащей лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu, облучение нейтронами мишени, с последующим выделением целевого радионуклида 177Lu, полученного в результате реакции 176Lu(n, γ)177Lu, отличающийся тем, что мишень представляет собой композиционный материал, состоящий из наночастиц лютеция или его соединений, окруженных буфером в виде твердого вещества, растворимого в воде или других растворителях, при этом d - характерный размер наночастиц выбирают из условия λ/d>>1, где λ - длина пробега в веществе наночастицы атомов отдачи 177Lu, после облучения мишени наночастицы и буфер разделяют, после чего буфер направляют на радиохимическую переработку для выделения целевого радионуклида 177Lu, а наночастицы возвращают в ядерный реактор в составе новой мишени.The technical result is achieved by the fact that the method of producing the radionuclide 177 Lu involves the manufacture of a target containing lutetium of a natural isotopic composition or enriched in the isotope 176 Lu, irradiation with neutrons of the target, followed by the isolation of the target radionuclide 177 Lu, obtained as a result of reaction 176 Lu (n, γ) 177 Lu, characterized in that the target is a composite material consisting of lutetium nanoparticles or its compounds, surrounded by a buffer in the form of solid, soluble in water or other solvents, with this d - characteristic size of the nanoparticles is selected from the condition λ / d >> 1, where λ - length of the path in the substance recoil atoms nanoparticles 177 Lu, after irradiation of the target buffer and the nanoparticles are separated, after which the buffer is sent to reprocessing to isolate the desired radionuclide 177 Lu, and the nanoparticles are returned to the nuclear reactor as part of a new target.

В предпочтительном варианте, в качестве материала наночастиц используют металлический лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu. В качестве материала буфера используют хлористый калий KCl, а разделение буфера и наночастиц проводят в воде. Разделение буфера и наночастиц проводят методом центрифугирования, или фильтрации, или другим известным методом. Облучение мишени проводят в активной зоне исследовательского или энергетического ядерного реактора с тепловым спектром нейтронов. В качестве материала наночастиц используют соединения лютеция Lu2O3, или Lu(OH)3, или LuF3. Характерный размер наночастиц составляет ≈20 нм.In a preferred embodiment, a metal lutetium of a natural isotopic composition or enriched in the 176 Lu isotope is used as the material of the nanoparticles. As the material of the buffer using potassium chloride KCl, and the separation of the buffer and nanoparticles is carried out in water. The separation of the buffer and nanoparticles is carried out by centrifugation, or filtration, or other known method. Target irradiation is carried out in the core of a research or energy nuclear reactor with a thermal neutron spectrum. As the material of the nanoparticles, lutetium compounds Lu 2 O 3 , or Lu (OH) 3 , or LuF 3 are used . The characteristic size of the nanoparticles is ≈20 nm.

Известно, что образующееся в результате реакции радиационного захвата 176Lu(n, γ) ядро 177Lu в момент снятия возбуждения испусканием γ-квантов, приобретает импульс отдачи, которого, в ряде случаев, бывает достаточно для преодоления атомом 177Lu химических связей с другими атомами и молекулами в исходном веществе мишени. Такие атомы отдачи способны выходить из молекул соединения, в котором они первоначально находились, переходить из твердых тел в газовую фазу и т.д.It is known that the 177 Lu nucleus formed as a result of the radiative capture reaction 176 Lu (n, γ) at the moment of excitation excitation by emission of γ-quanta acquires a recoil momentum, which, in some cases, is sufficient to overcome chemical bonds with other atoms by the 177 Lu atom and molecules in the starting material of the target. Such recoil atoms are able to leave the molecules of the compound in which they were originally located, to transfer from solids to the gas phase, etc.

Энергия атома отдачи 177Lu, приобретаемая им в результате реакции 176Lu(n, γ) на тепловых нейтронах, составляет [см. А.Н. Несмеянов, Радиохимия, М., 1978]The energy of the 177 Lu recoil atom, acquired by him as a result of the reaction of 176 Lu (n, γ) on thermal neutrons, is [see A.N. Nesmeyanov, Radiochemistry, M., 1978]

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

ELu177 - энергия атома отдачи 177Lu;E Lu177 - energy recoil atom 177 Lu;

εγ - энергия мгновенного γ-кванта;ε γ is the energy of the instantaneous γ-quantum;

M - масса атома отдачи 177Lu;M is the mass of the recoil atom 177 Lu;

c - скорость света.c is the speed of light.

В энергетическом спектре мгновенных γ-квантов из реакции 176Lu(n, γ)177Lu в диапазоне 3-9 МэВ на один захваченный нейтрон испускается около одного γ-кванта. Принимая, что средняя энергия мгновенных γ-квантов равна 6 МэВ, получим энергию отдачи 177Lu>300 эВ. Этой энергии достаточно для пробега в твердом веществе до 100 нм.In the energy spectrum of instantaneous γ-quanta from the reaction 176 Lu (n, γ) 177 Lu in the range of 3–9 MeV per one captured neutron, about one γ-quantum is emitted. Assuming that the average energy of instantaneous γ-quanta is 6 MeV, we obtain a recoil energy of 177 Lu> 300 eV. This energy is enough to run in a solid up to 100 nm.

Удельный выход атомов отдачи из мишени будет значителен только в случае, когда отношение λ/d≈1, где λ - длина пробега атома отдачи в веществе мишени, а d - характерный размер мишени. Если λ/d<<1, то в мишени будет работать только поверхностный слой, толщиной ≈λ, а внутренние слои будут недоступны для выхода атомов отдачи. Чем больше размер мишени, тем менее эффективен этот процесс.The specific exit of the recoil atoms from the target will be significant only if the ratio λ / d≈1, where λ is the mean free path of the recoil atom in the target material and d is the characteristic size of the target. If λ / d << 1, then only the surface layer with a thickness of ≈λ will work in the target, and the inner layers will be inaccessible for the release of recoil atoms. The larger the target, the less effective this process.

Если лютеций локализован в наночастицах размером ≈20 нм, то энергии 300 эВ будет достаточно для выхода значительной доли атомов 177Lu (до 30%) за пределы наночастицы.If lutetium is localized in ≈20 nm nanoparticles, then an energy of 300 eV will be enough to leave a significant fraction of 177 Lu atoms (up to 30%) beyond the nanoparticle.

Изготовив мишень в виде композиционного материала, состоящего из наночастиц лютеция или его соединений размером ≈20 нм, окруженных связующим материалом (буфером), можно в процессе облучения мишени в поле нейтронов имплантировать атомы отдачи 177Lu в буфере, отделив их тем самым от наночастиц лютеция.Having made the target in the form of a composite material consisting of lutetium nanoparticles or its compounds ≈20 nm in size, surrounded by a binder material (buffer), one can implant 177 Lu recoil atoms in the buffer in the neutron field during the irradiation of the target, thereby separating them from lutetium nanoparticles.

Пример реализацииImplementation example

В качестве примера реализации заявленного способа рассмотрим следующий вариант: композиционная мишень на основе лютеция, обогащенного по изотопу 177Lu, в исследовательском реакторе ИР-8.As an example of the implementation of the claimed method, we consider the following option: a composite target based on lutetium enriched in the 177 Lu isotope in an IR-8 research reactor.

Методом электровзрыва проводника изготавливают наночастицы лютеция. Полученный порошок используют для приготовления мишени из композиционного материала, состоящего из наночастиц лютеция природного изотопного состава, окруженных буфером, состоящего из твердого хлористого калия, растворимого в воде. Мишень помещают в поле нейтронов реактора ИР-8. 177Lu нарабатывается по реакции 176Lu(n, γ)177Lu. Характерный размер наночастиц мишени выбран из условия λ/d>>1, где d - эффективный диаметр наночастицы, λ - длина пробега атомов отдачи 177Lu в лютеции.By the method of electric explosion of a conductor, lutetium nanoparticles are made. The resulting powder is used to prepare a target from a composite material consisting of lutetium nanoparticles of a natural isotopic composition surrounded by a buffer consisting of solid potassium chloride, soluble in water. The target is placed in the neutron field of the IR-8 reactor. 177 Lu is produced by reaction 176 Lu (n, γ) 177 Lu. The characteristic size of the target nanoparticles is selected from the condition λ / d >> 1, where d is the effective diameter of the nanoparticle, λ is the mean free path of the recoil atoms 177 Lu in lutetium.

Активная зона реактора ИР-8 состоит из 16 тепловыделяющих сборок (ТВС) типа ИРТ-ЗМ. Длина активной части ТВС 58 см, содержание урана 235U - 90 грамм, а его обогащение - 90%.The active zone of the IR-8 reactor consists of 16 fuel assemblies (FAs) of the IRT-3M type. The length of the active part of the fuel assembly is 58 cm, the uranium content of 235 U is 90 grams, and its enrichment is 90%.

Основные параметры реактора ИР-8 следующие:The main parameters of the IR-8 reactor are as follows:

- мощность, МВт 8- power, MW 8

- максимальная плотность потока тепловых нейтронов, см-2×с-1:- the maximum density of the flux of thermal neutrons cm -2 × sec -1:

в активной зоне 1.5×1014 in the core 1.5 × 10 14

в заполненных водой отверстиях сменныхin water filled openings

бериллиевых блоков отражателя 2.5×1014 beryllium reflector blocks 2.5 × 10 14

Скорость накопления 177Lu из 176Lu для различных значений плотности потоков нейтронов представлена на фигуре 1.The accumulation rate of 177 Lu of 176 Lu for different values of the neutron flux density is shown in figure 1.

Поскольку в реакторе ИР-8 поток нейтронов достигает значения 1.5×1014 см-2×с-1, то за 15 дней облучения мишени можно достичь удельной активности 177Lu около 104 Ки/г 176Lu.Since the neutron flux reaches 1.5 × 10 14 cm -2 × s -1 in the IR-8 reactor, in 15 days of irradiation of the target it is possible to achieve a specific activity of 177 Lu of about 10 4 Ci / g 176 Lu.

В результате облучения в буфер из хлористого калия имплантируются атомы отдачи 177Lu. После облучения мишень помещают в воду, растворяют буфер и переводят радионуклид 177Lu в растворимую форму. Затем раствор подвергают центрифугированию, отделяя нерастворимые в воде наночастицы мишени от находящегося в растворе радионуклида 177Lu. Буфер направляют на радиохимическую переработку для выделения 177Lu, а наночастицы лютеция возвращают в активную зону реактора в составе новой мишени.As a result of irradiation, 177 Lu recoil atoms are implanted into the potassium chloride buffer. After irradiation, the target is placed in water, the buffer is dissolved and the 177 Lu radionuclide is converted into a soluble form. The solution is then centrifuged, separating the water-insoluble target nanoparticles from the 177 Lu radionuclide in the solution. The buffer is sent for radiochemical processing to isolate 177 Lu, and lutetium nanoparticles are returned to the reactor core as part of a new target.

В качестве материала наночастиц можно применить металлический лютеций, а также соединения лютеция, например, Lu2O3, Lu(OH)3, LuF3, природного изотопного состава или обогащенные по изотопу 176Lu.As the material of the nanoparticles, metal lutetium can be used, as well as lutetium compounds, for example, Lu 2 O 3 , Lu (OH) 3 , LuF 3 , of a natural isotopic composition or enriched in the 176 Lu isotope.

Буфером может служить хлористый калий KCl или другие материалы, легко растворимые в воде, обладающие низким сечением поглощения нейтронов и высокой радиационной стойкостью.A buffer can be potassium chloride KCl or other materials readily soluble in water, having a low neutron absorption cross section and high radiation resistance.

Заявленный способ получения радионуклида 177Lu позволяет значительно повысить его удельную активность по сравнению со способом, выбранным за прототип, что расширит применение радионуклида 177Lu в ядерной медицине, в частности при реализации технологии адресной доставки радионуклида в пораженные органы или ткани.The claimed method of producing a radionuclide 177 Lu can significantly increase its specific activity compared with the method selected for the prototype, which will expand the use of radionuclide 177 Lu in nuclear medicine, in particular when implementing the technology of targeted delivery of radionuclide to affected organs or tissues.

Claims (7)

1. Способ получения радионуклида 177Lu, включающий изготовление мишени, содержащей лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu, облучение нейтронами в ядерном реакторе мишени, с последующим выделением целевого радионуклида 177Lu, полученного в результате реакции 176Lu(n,γ)177Lu, отличающийся тем, что мишень представляет собой композиционный материал, состоящий из наночастиц лютеция или его соединений, окруженных буфером в виде твердого вещества, растворимого в воде или других растворителях, при этом d - характерный размер наночастиц выбирают из условия λ/d>>1, где λ - длина пробега в веществе наночастицы атомов отдачи 177Lu, после облучения мишени наночастицы и буфер разделяют, после чего буфер направляют на радиохимическую переработку для выделения целевого радионуклида 177Lu, а наночастицы возвращают в ядерный реактор в составе новой мишени.1. A method of producing a radionuclide 177 Lu, including the manufacture of a target containing lutetium of a natural isotopic composition or enriched in the isotope 176 Lu, irradiation with neutrons in a nuclear reactor of the target, followed by the selection of the target radionuclide 177 Lu, obtained by the reaction 176 Lu (n, γ) 177 Lu, characterized in that the target is a composite material consisting of lutetium nanoparticles or its compounds, surrounded by a buffer in the form of solid, soluble in water or other solvents, with d - characteristic posted p nanoparticles are selected from the condition λ / d >> 1, where λ - length of the path in the substance recoil atoms nanoparticles 177 Lu, after irradiation of the target buffer and the nanoparticles are separated, after which the buffer is sent to reprocessing to isolate the desired radionuclide 177 Lu, nanoparticles and return into a nuclear reactor as part of a new target. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала наночастиц используют металлический лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu.2. The method according to p. 1, characterized in that the material of the nanoparticles use metallic lutetium of a natural isotopic composition or enriched in the isotope 176 Lu. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала буфера используют хлористый калий KCl, а разделение буфера и наночастиц проводят в воде.3. The method according to p. 1, characterized in that the potassium chloride KCl is used as the buffer material, and the buffer and nanoparticles are separated in water. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение буфера и наночастиц проводят методом центрифугирования, или фильтрации, или другим известным методом.4. The method according to p. 1, characterized in that the separation of the buffer and nanoparticles is carried out by centrifugation, or filtration, or other known method. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение мишени проводят в активной зоне исследовательского или энергетического ядерного реактора с тепловым спектром нейтронов.5. The method according to p. 1, characterized in that the irradiation of the target is carried out in the active zone of a research or energy nuclear reactor with a thermal neutron spectrum. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала наночастиц используют соединения лютеция Lu2O3, или Lu(OH)3, или LuF3.6. The method according to p. 1, characterized in that as the material of the nanoparticles use compounds of lutetium Lu 2 O 3 , or Lu (OH) 3 , or LuF 3 . 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что характерный размер наночастиц составляет ≈20 нм. 7. The method according to p. 1, characterized in that the characteristic size of the nanoparticles is ≈20 nm.
RU2015115120/05A 2015-04-22 2015-04-22 Method of obtaining radionuclide lutetium-177 RU2594020C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115120/05A RU2594020C1 (en) 2015-04-22 2015-04-22 Method of obtaining radionuclide lutetium-177

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115120/05A RU2594020C1 (en) 2015-04-22 2015-04-22 Method of obtaining radionuclide lutetium-177

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2594020C1 true RU2594020C1 (en) 2016-08-10

Family

ID=56613047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115120/05A RU2594020C1 (en) 2015-04-22 2015-04-22 Method of obtaining radionuclide lutetium-177

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2594020C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674260C1 (en) * 2017-12-05 2018-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Method of manufacture of lutetium-177 trichloride and technological line for its realization
RU2676992C1 (en) * 2017-10-20 2019-01-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Lutetium-177 trichloride production method and process line for its implementation
WO2019032219A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Lu-containing compositions and methods of producing the same
RU2695635C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing radionuclide lutetium-177
CN110828020A (en) * 2019-11-21 2020-02-21 中国核动力研究设计院 Preparation system and preparation method of lutetium chloride-177 solution containing carrier

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490737C1 (en) * 2012-03-29 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method for obtaining molybdenum-99 radioisotope
RU2542733C1 (en) * 2013-08-30 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing lutetium-177 radioisotope

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490737C1 (en) * 2012-03-29 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method for obtaining molybdenum-99 radioisotope
RU2542733C1 (en) * 2013-08-30 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing lutetium-177 radioisotope

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019032219A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Lu-containing compositions and methods of producing the same
RU2676992C1 (en) * 2017-10-20 2019-01-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Lutetium-177 trichloride production method and process line for its implementation
RU2674260C1 (en) * 2017-12-05 2018-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Method of manufacture of lutetium-177 trichloride and technological line for its realization
RU2695635C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing radionuclide lutetium-177
CN110828020A (en) * 2019-11-21 2020-02-21 中国核动力研究设计院 Preparation system and preparation method of lutetium chloride-177 solution containing carrier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6279656B2 (en) Method and apparatus for producing radioisotopes
RU2594020C1 (en) Method of obtaining radionuclide lutetium-177
US8632748B2 (en) Compositions of high specific activity 117mSn and methods of preparing the same
EP2854137A1 (en) Isotope preparation method
AU2011247361A1 (en) Isotope preparation method
RU2542733C1 (en) Method of producing lutetium-177 radioisotope
Kazakov et al. Separation of radioisotopes of terbium from a europium target irradiated by 27 MeV α-particles
RU2490737C1 (en) Method for obtaining molybdenum-99 radioisotope
Zhang et al. Excitation Functions for natW (p, xn) 181-186Re Reactions and Production of No-Carrier-Added 186Re via 186W (p, n) 186Re Reaction
EP1766635B1 (en) Method of separating and purifying cesium-131 from barium nitrate
Kettern et al. Radiochemical studies relevant to the production of 86Y and 88Y at a small-sized cyclotron
Vasiliev et al. Recovery of Ra-223 from natural thorium irradiated by protons
Kawabata et al. Large scale production of 64 Cu and 67 Cu via the 64 Zn (n, p) 64 Cu and 68 Zn (n, np/d) 67 Cu reactions using accelerator neutrons
Tandon et al. Interaction of ionizing radiation with matter
RU2439727C1 (en) Method to produce radionuclide bismuth-212
Boldyrev et al. Possibility of Obtaining High-Activity 177 Lu in the IR-8 Research Reactor
Lahiri Across the energy scale: from eV to GeV
Chege et al. A study of the current and potential suppliers of actinium-225 for targeted alpha therapy
Mausner et al. Reactor production of radionuclides
RU2199165C1 (en) Method for producing thorium (starting material) radionuclide for making therapeutic preparation based on bismuth radionuclide
Gracheva Development of Terbium and Erbium Radiolanthanides for Radiopharmaceutical Application
RU2816992C2 (en) Method of producing actinium-225 from radium-226
Zheltonozhskaya et al. Modern Methods for the Production of 177Lu Medical Radionuclide
RU2210125C2 (en) Method of preparing radionuclide thorium-229 - starting material for preparation of therapeutic agent based on radionuclide bismuth-213
Shehata Radiochemical studies relevant to cyclotron production of the radionuclides 71, 72 As, 68 Ge/68 Ga and 76, 77, 80m Br

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170824