RU2642485C1

RU2642485C1 - METHOD OF MANUFACTURING CHROMATOGRAPHIC GENERATOR TECHNETIUM-99m FROM MOLYBDENUM-98 IRRADIATED BY NEUTRONS

Info

Publication number: RU2642485C1
Application number: RU2016152549A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Рогов; Евгений Александрович Нестеров; Виктор Сергеевич Скуридин; Елена Сергеевна Стасюк; Наталья Валерьевна Варламова; Владимир Леонидович Садкин; Екатерина Алексеевна Ильина; Людмила Александровна Ларионова; Валерий Васильевич Коробочкин; Наталья Васильевна Усольцева
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-01-25

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method of manufacturing chromatographic generator technetium-99 m generator from molybdenum-98 irradiated by neutrons includes the processing of aluminium oxide with the limit amount of acid required for complete cessation of its interaction with oxide, making a sample of the processed aluminium in a chromatographic column with the subsequent applying of molybdenum solution thereto. After 60-120 minutes, the column is washed successively with water and saline solution containing hydrogen peroxide in a ratio of 15:1.

EFFECT: reduction of losses of used molybdenum.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способам получения технеция-99m для медицинской диагностики.The invention relates to the field of radiochemistry, in particular to methods for producing technetium-99m for medical diagnosis.

Количество молибдена, которое может быть нанесено на колонку генератора, определяется произведением сорбционной емкости оксида по молибдену W на его массу m_OX. На практике задача нанесения требуемой массы активированного молибдена решается за счет подготовки оксида к адсорбции, которая, как правило, состоит в его кислотной обработке, в результате чего происходит активация поверхности с образованием активных центров адсорбции, на которых в зависимости от рН среды создаются гетерокомплексы с различным количеством атомов молибдена. Например, по способу, предложенному в работе (Abrashkin S., Heller-Grossman L., Schafferman A., Davis M.A. 99mTc Generators: the Influence of the Radiation Dose on the Elution Yield. // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1978. - № 29. - P. 395), нейтральный оксид алюминия (фирмы Fluka 507С) промывают 1 М и 0,1 М растворами соляной кислоты до рН 4. А в способе (Molinski V.J. A Review of ^99mTc Generator Technology // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1982. - v.33 - p. 811-819) оксид алюминия перед проведением адсорбции молибдена обрабатывают 0,1 М раствором НСl или HNO₃ до рН 1-2. Вместе с тем, к недостаткам этих способов следует отнести то, что они не гарантируют надежного связывания молибдена на сорбенте в силу неопределенности конечного состояния оксида после его обработки кислотой.The amount of molybdenum that can be applied to the generator column is determined by the product of the sorption capacity of the oxide with respect to molybdenum W and its mass m _OX . In practice, the task of applying the required mass of activated molybdenum is solved by preparing the oxide for adsorption, which, as a rule, consists in its acid treatment, resulting in surface activation with the formation of active adsorption centers, on which heterocomplexes with different the number of molybdenum atoms. For example, by the method proposed in (Abrashkin S., Heller-Grossman L., Schafferman A., Davis MA 99mTc Generators: the Influence of the Radiation Dose on the Elution Yield. // Int. J. Appl. Radiat. Isot . - 1978. - No. 29. - P. 395), neutral alumina (Fluka 507C) is washed with 1 M and 0.1 M hydrochloric acid solutions to pH 4. And in the method (Molinski VJ A Review of ^99m Tc Generator Technology // Int. J. Appl. Radiat. Isot. - 1982. - v. 33 - p. 811-819) before the adsorption of molybdenum, the alumina is treated with a 0.1 M solution of Hcl or HNO ₃ to pH 1-2. However, the disadvantages of these methods include the fact that they do not guarantee reliable binding of molybdenum on the sorbent due to the uncertainty of the final state of the oxide after its treatment with acid.

Известен способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 [RU 2403640 С2, МПК G21G 1/06 (2006.01), опубл. 10.11.2010], выбранный в качестве прототипа, включающий обработку оксида алюминия кислотой, предварительно определяя количество кислоты из выражения:A known method of manufacturing a chromatographic generator of technetium-99m from neutron-irradiated molybdenum-98 [RU 2403640 C2, IPC G21G 1/06 (2006.01), publ. November 10, 2010], selected as a prototype, including the treatment of alumina with acid, previously determining the amount of acid from the expression:

m_NCl=m_n ^к⋅m_OX,m _NCl = m _n ^to ⋅m _OX ,

где m_n ^к - удельная масса кислоты, необходимой для полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия,where m _n ^k is the specific gravity of the acid necessary for the complete cessation of its interaction with alumina,

m_OX - масса оксида,m _OX is the mass of oxide,

внесение навески оксида алюминия в хроматографическую колонку и последующее нанесение на него раствора молибдена, последующую промывку колонки водой по 20 мл и физраствором по 15 мл для удаления непрореагировавшего молибдена.introducing a portion of aluminum oxide into the chromatographic column and then applying a molybdenum solution to it, followed by washing the column with 20 ml of water and 15 ml of saline to remove unreacted molybdenum.

В этом способе решена задача определения количества кислоты для обработки оксида алюминия перед проведением адсорбции молибдена, которое обеспечивает максимальную сорбционную емкость выбранного оксида. Максимальное количество активных центров адсорбции и соответственно максимальная адсорбция молибдена достигается на оксиде с предельным поглощенным количеством кислоты. Оксиды с такой подготовкой обеспечивают устойчивую адсорбцию молибдена, препятствующую его «проскоку» в готовый препарат. В процессе адсорбции на поверхности оксида одновременно происходит распад исходных (входящих в колонку) полианионов молибдена на более мелкие фрагменты, например ионы парамолибдата Мo₇О₂₄ ^6-, включающие 7 атомов молибдена, которые распадаются до димеров или простейших молибдат-ионов МoО₄ ² с последующим их перераспределением на свободные активные центры. При этом распад будет тем больше, чем меньше адсорбируемая масса. Согласно расчетам, сделанным на основании зависимости изменения максимальной адсорбции молибдена от его введенной массы, приведенной в работе (Скуридин B.C., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А. и др. Исследование элюационных характеристик генераторов технеция-99м на основе адсорбированного на оксиде алюминия (n, γ) ⁹⁹Мо.// Известия ВУЗов, ж. Физика, т. 52, № 11/2. - 2009 - С. 361-367), при изменении массы молибдена в пределах от 0,177 до 0,070 г происходит снижение степени полимеризации молибдена в адсорбированной молекуле в 1,6 раз. Поэтому процесс их перераспределения на вакантных центрах оксида и последующей стабилизации на поверхности требует определенного времени выдержки колонки до начала проведения ее технологической промывки. В противном случае происходит смыв адсорбированного молибдена с поверхности оксида. В этом заключается недостаток прототипа.In this method, the problem of determining the amount of acid for processing alumina before the adsorption of molybdenum, which provides the maximum sorption capacity of the selected oxide, is solved. The maximum number of active sites of adsorption and, accordingly, the maximum adsorption of molybdenum is achieved on the oxide with the maximum absorbed amount of acid. Oxides with such a preparation provide stable adsorption of molybdenum, preventing it from “slipping” into the finished product. In the process of adsorption on the surface of the oxide decomposition occurs simultaneously source (within the column) polyanions molybdenum into smaller fragments, e.g. paramolybdate ions Mo ₇ O ₂₄ ^6-, Mo 7 comprising atoms which break down to simple dimers or molybdate ions MoO ₄ ² P their subsequent redistribution to free active centers. In this case, the decay will be the greater, the smaller the adsorbed mass. According to the calculations made on the basis of the dependence of the change in the maximum adsorption of molybdenum on its introduced mass, given in (Skuridin BC, Stasyuk ES, Nesterov EA, etc. Study of the elution characteristics of technetium-99m generators based on adsorbed on alumina (n, γ) ⁹⁹ Mo.// Proceedings of Universities, J. Physics, t. 52, No. 11/2. - 2009 - S. 361-367), with a change in the molybdenum mass in the range from 0.177 to 0.070 g, the degree decreases polymerization of molybdenum in an adsorbed molecule 1.6 times. Therefore, the process of their redistribution at the vacant centers of oxide and subsequent stabilization on the surface requires a certain exposure time of the column before starting its technological washing. Otherwise, the adsorbed molybdenum is washed off from the oxide surface. This is the disadvantage of the prototype.

Таким образом, до настоящего времени остается нерешенной задача определения необходимого и достаточного времени выдерживания колонки после ее зарядки до начала проведения ее технологической промывки.Thus, to date, the problem of determining the necessary and sufficient holding time of the column after it has been charged before the start of its technological washing remains unresolved.

Технический результат от предлагаемого изобретения состоит в снижении потерь используемого молибдена при изготовлении генераторов технеция-99m.The technical result of the present invention is to reduce the loss of molybdenum used in the manufacture of technetium-99m generators.

Предложенный способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98, так же, как в прототипе, включает обработку оксида алюминия предельным количеством кислоты, необходимым для полного прекращения ее взаимодействия с оксидом, внесение навески обработанного оксида алюминия в хроматографическую колонку, нанесение на него раствора молибдена и последующую промывку колонки водой и физраствором.The proposed method of manufacturing a technetium-99m chromatographic generator from molybdenum-98 irradiated with neutrons, as in the prototype, involves treating alumina with a limiting amount of acid necessary to completely stop its interaction with the oxide, introducing a portion of the treated alumina into the chromatographic column, applying to molybdenum solution and subsequent washing of the column with water and saline.

Согласно изобретению после нанесения на колонку раствора молибдена через 60-120 мин проводят промывку колонки последовательно водой и физраствором, содержащим перекись водорода в соотношении 15:1.According to the invention, after applying a molybdenum solution to the column, after 60-120 minutes, the column is washed sequentially with water and saline containing hydrogen peroxide in a ratio of 15: 1.

В течение 60-120 мин выдержки колонки до начала проведения ее технологической промывки происходит перераспределение ионов парамолибдата Мo₇О₂₄ ^6- на вакантных центрах оксида и их последующая стабилизация на поверхности сорбента оксида алюминия. При меньшем времени выдержки колонки случае происходит смыв адсорбированного молибдена с поверхности оксида. Проведение промывки колонки более чем через 120 мин технологически нецелесообразно, так как нарушается режим первого элюирования ввиду полного накопления технеция-99m в генераторной системе, которое составляет 23 ч.Within 60-120 min of holding the column before the start of its technological washing, redistribution of the ions of Mo ₇ O ₂₄ ^6– paramolybdate on the vacant oxide centers occurs and their subsequent stabilization on the surface of the aluminum oxide sorbent. With shorter column exposure times, the adsorbed molybdenum is washed off the oxide surface. Washing the column after more than 120 minutes is not technologically feasible, since the first elution regime is violated due to the complete accumulation of technetium-99m in the generator system, which is 23 hours

Результатом устойчивой адсорбции молибдена на оксиде алюминия в генераторной колонке является не только время выдерживания колонки после ее зарядки, но и состав промывочных жидкостей. Введение перекиси водорода в элюент при технологической промывке колонок после их зарядки способствует более прочной адсорбции молибдена на оксиде алюминия. Это объясняется тем, что Н₂О₂ является окислителем, присутствие которого в адсорбционной системе позволяет поддерживать наиболее реакционноспособное состояние молибдена в данной генераторной системе «Мо-Аl₂О₃».The result of stable adsorption of molybdenum on alumina in the generator column is not only the holding time of the column after charging, but also the composition of the washing liquids. The introduction of hydrogen peroxide in the eluent during technological washing of the columns after their charging contributes to a more stable adsorption of molybdenum on alumina. This is because H ₂ O ₂ is an oxidizing agent, the presence of which in the adsorption system makes it possible to maintain the most reactive state of molybdenum in this Mo-Al ₂ O ₃ generator system.

Соотношение 15:1 физраствора и перекиси водорода в промывочной жидкости является оптимальным, так как большее количество перекиси водорода негативно сказывается на качестве конечного продукта - натрия пертехнетата.A 15: 1 ratio of saline and hydrogen peroxide in the washing liquid is optimal, since a larger amount of hydrogen peroxide negatively affects the quality of the final product - sodium pertechnetate.

В таблице 1 представлены результаты определения количеств молибдена в промывных жидкостях, содержащих перекись водорода.Table 1 presents the results of the determination of the amounts of molybdenum in the washing liquids containing hydrogen peroxide.

В таблице 2 представлены результаты определения содержания молибдена в промывочных жидкостях без добавления перекиси водорода.Table 2 presents the results of determining the molybdenum content in the washing liquids without the addition of hydrogen peroxide.

Осуществление заявленного способа рассмотрим на конкретном примере.The implementation of the claimed method will consider a specific example.

Навеска хроматографического оксида Al₂O₃ для колоночной хроматографии (0,063-0,200 мм) фирмы «Мерк» массой 125 г была напрямую обработана в отдельном стакане объемом 1 л 0,055 М раствором НСl из расчета 3,95⋅10^-4 моль на 1 г Al₂O₃. Реакцию взаимодействия кислоты с оксидом Al₂O₃ от ее начала до полного прекращения контролировали с помощью рН-метра. Завершению процесса соответствовало значение рН раствора над оксидом 5,5. После раствор отфильтровали, а оксид Al₂O₃ просушили в шкафу при температуре 110°С в течение 2 ч. Затем навески оксида Al₂O₃ массой по 7,8-8 г поместили в 15 подготовленных хроматографических колонок и провели их зарядку радиоактивным раствором натрия полимолибдата, ⁹⁹Мо с концентрацией молибдена 0,034 г/мл (рН 3). Через колонки №1-5 пропустили по 2,5 мл раствора с общей массой молибдена 0,085 г. Через колонки №6-10 - по 3,5 мл раствора с массой молибдена 0,119 г и через колонки №11-15 - по 5 мл раствора с массой молибдена 0,170 г.A portion of chromatographic Al ₂ O ₃ oxide for column chromatography (0.063-0.200 mm) from Merck, weighing 125 g, was directly processed in a separate 1-liter beaker with a 0.055 M HCl solution at a rate of 3.95 × 10 ^-4 mol per 1 g of Al ₂ O ₃ . The reaction of the acid with the oxide Al ₂ O ₃ from its beginning to its complete cessation was monitored using a pH meter. The completion of the process corresponded to a pH value of the solution over oxide 5.5. After the solution was filtered, and Al ₂ O ₃ oxide was dried in a cabinet at a temperature of 110 ° С for 2 hours. Then, weighed samples of Al ₂ O ₃ oxide weighing 7.8-8 g were placed in 15 prepared chromatographic columns and charged with a radioactive solution sodium polymolybdate, ⁹⁹ Mo with a molybdenum concentration of 0.034 g / ml (pH 3). 2.5 ml of a solution with a total mass of molybdenum of 0.085 g was passed through columns No. 1-5; 3.5 ml of a solution with a mass of molybdenum of 0.119 g through columns No. 6-10 and 5 ml of solution through columns No. 11-15 with a molybdenum mass of 0.170 g.

После зарядки колонок провели их технологическую промывку для удаления остатков непрореагировавшего молибдена последовательно порциями по 10 мл воды и по 15 мл смеси 0,9% раствора NaCl, содержащего Н₂О₂ в соотношении 15:1. При этом колонки №1, №6 и №11 промыли через 15 мин после зарядки (Δt=15 мин), колонки №2, №7 и №12 промыли через Δt=35 мин, а колонки №3, №8 и №13 - через Δt=60 мин, колонки №4, №9 и №14 через - Δt=90 мин, а колонки №5, №10 и №15 - через Δt=120 мин.After charging the columns, they were technologically washed to remove residual unreacted molybdenum in successions of 10 ml of water and 15 ml of a mixture of 0.9% NaCl solution containing H ₂ O ₂ in a ratio of 15: 1. Columns No. 1, No. 6 and No. 11 were washed 15 minutes after charging (Δt = 15 minutes), columns No. 2, No. 7 and No. 12 were washed through Δt = 35 minutes, and columns No. 3, No. 8 and No. 13 - through Δt = 60 min, columns No. 4, No. 9 and No. 14 through - Δt = 90 minutes, and columns No. 5, No. 10 and No. 15 - through Δt = 120 minutes.

После провели определение в промывных водах количеств «проскочившего» через колонки молибдена m_Mo методом эмиссионного спектрального анализа с использованием многоканального анализатора с индуктивно-связанной плазмой. Результаты определения приведены в таблице 1.After that, we carried out the determination of the amounts of “ _Mo ” that had passed through the molybdenum columns in the washing waters by the method of emission spectral analysis using a multichannel analyzer with inductively coupled plasma. The determination results are shown in table 1.

Для сравнения после зарядки колонок провели их технологическую промывку последовательно порциями по 10 мл воды и по 15 мл 0,9% раствора NaCl без добавления перекиси водорода. Результаты представлены в таблице 2.For comparison, after charging the columns, they were technologically washed in successions of 10 ml of water and 15 ml of 0.9% NaCl solution without adding hydrogen peroxide. The results are presented in table 2.

Из полученных данных следует, что технологическая промывка колонок, выполняемая через 15 мин после их зарядки без введения в реакционную систему окислителя - перекиси водорода, приводит к непроизводительной потере молибдена на уровне 3-5%, что потребует последующей регенерации этого дорогостоящего обогащенного продукта из жидких отходов производства.From the data obtained it follows that the technological washing of the columns, performed 15 minutes after charging without introducing an oxidizing agent - hydrogen peroxide into the reaction system, leads to an unproductive loss of molybdenum at a level of 3-5%, which will require subsequent regeneration of this expensive enriched product from liquid waste production.

Предлагаемый способ изготовления позволяет получать высокий выход технеция-99m из колонок с малой адсорбированной массой молибдена.The proposed manufacturing method allows to obtain a high yield of technetium-99m from columns with a small adsorbed molybdenum mass.

Claims

A method of manufacturing a technetium-99m chromatographic generator from molybdenum-98 irradiated with neutrons, comprising treating alumina with the maximum amount of acid necessary to completely stop its interaction with the oxide, introducing a portion of the treated alumina into the chromatographic column, applying a molybdenum solution to it, and then washing the column with water and saline solution, characterized in that after applying the molybdenum solution to the column after 60-120 minutes, the column is washed in series with water and izrastvorom containing hydrogen peroxide in a ratio of 15: 1.