TW202236307A - 經由奈米結構化碳上的熱原子捕集之Lu-177及其他放射核種的生產 - Google Patents

Abstract

本發明描述用於製備放射核種，諸如具有高比活性之放射核種，之方法。所揭示之方法包括用中子源輻照於溶液中之靶核種材料。藉由在該於溶液中之靶核種材料附近提供碳奈米結構化材料作為固體之懸浮液，且利用反衝驅動該放射核種吸附至該碳奈米結構化材料上，以將該等放射核種自液相(於溶液中)轉移至固相(吸附至懸浮碳奈米結構化材料)，可自該靶核種材料分離該等放射核種。可將一或多種界面活性劑併入至該溶液中，以促進形成該碳奈米結構化材料之穩定懸浮液。

Description

經由奈米結構化碳上的熱原子捕集之Lu-177及其他放射核種的生產

本發明屬於放射核種製備領域。本發明大體上係關於經由液體/固體熱原子捕集製備放射核種之技術。

Lu-177係一種放射性同位素，其作為治療若干類型癌症之治療劑需求量大且可能具有其他核醫學應用。習知地，可藉由在核反應器中輻照富集Yb，隨後自剩餘Yb進行Lu-177之複雜化學分離來生產Lu-177，其產量低。接著，可將富集Yb循環至反應器中進行進一步生產。當前之生產方法需要較大Yb靶、昂貴化學樹脂、可能顯著損耗Lu-177 (歸因於塔中之衰變)及未經輻照之Yb兩者，且可能生產大量放射性廢物。大多數此等缺點係歸因於輻照後Lu-177之極稀釋之量(1至10 ppm)。

在一態樣中，本發明係關於使用靶材料之中子輻照生產醫用放射同位素之方法，該靶材料在輻照期間將輻射活化產物自液態轉移至固態，以實現高效之輻照後分離。所揭示方法之態樣係基於西拉德‧查麥士(Szilard-Chalmers)效應(1934年發現)，該效應表明在中子活化(及隨後之γ射線發射)期間，經活化原子以足夠的動能(通常為100至1000 eV)自反應中反衝出來，以斷裂將經活化核保持在其複合物中之化學鍵，並使經活化核處於與未經活化靶材料不同的氧化狀態。然而，所揭示之方法不同於先前使用西拉德‧查麥士效應開發之方法。舉例而言，本文所描述之方法可涉及在輻照期間即時捕集碳奈米結構化吸附劑上之輻射活化產物。作為另一實例，所揭示之方法可採用與固體碳奈米結構化吸附劑組合之液體靶材料溶液將輻射活化產物自液態轉移至固態，而非典型西拉德‧查麥士組態中使用之固體至固體轉移。作為另一實例，碳奈米結構化吸附劑可處於懸浮液中，其在靶材料分子與吸附劑結構之間提供最小分離，該吸附劑結構適合於增強經活化核之捕集，並抑制輻射活化產物退火回至原始液體靶中。

在一些實例中，此態樣之方法可包含獲得靶水性懸浮液併用中子源輻照靶水性懸浮液。舉例而言，至少一些靶核種材料可自中子源吸附中子以產生放射核種，該等放射核種反衝且被固體碳奈米結構化材料吸附以在懸浮液中形成加載固體碳奈米結構化材料。在一些實例中，靶水性懸浮液包含固體碳奈米結構化材料、水、界面活性劑及靶核種材料。

在實施例中，水性懸浮液可包含金屬鹽，包括但不限於硝酸鹽、硫酸鹽或磷酸鹽，其中金屬選自元素週期表中自原子序為21之鈧(Sc)至原子序為83之鉍(Bi)之金屬族，例如不包括氪(Kr)及氙(Xe)之貴重元素。靶核種可呈與懸浮吸附劑(固體碳奈米結構化材料)相容且最大限度地將放射核種轉移至固體吸附劑之水性形式。

固體吸附劑可包含碳奈米結構化材料，諸如單壁碳奈米管(SWCNT)、多壁碳奈米管(MWCNT)、分層石墨片、C60 (巴克敏斯特富勒烯)或任何其他富勒烯或巴克敏斯特富勒烯之衍生物(C20、C70、C72、C76、C84、C100等)。SWCNT或MWCNT可為原始的、功能化的或經改質的。碳奈米結構化吸附劑可有利地對輻照期間之放射分解具有抗性。碳奈米結構化吸附劑可使用多醣界面活性劑懸浮，該多醣界面活性劑可包括例如阿拉伯膠(GA)或殼聚糖。界面活性劑亦可自諸如膠原蛋白的蛋白質衍生。界面活性劑可對輻照期間之放射分解具有抗性。吸附劑材料可藉由離心、超音及/或劇烈攪拌均勻分佈於懸浮液中。此均勻分佈可為有益的，因為來自西拉德‧查麥士效應之反衝核在液體靶材料中可能僅有很小的範圍。

可將液體靶溶液與碳奈米結構化吸附劑之組合懸浮液加入金屬、玻璃或塑膠容器中，並曝露於中子輻照場以產生所需經活化產物，並將該產物轉移至固體吸附劑中。在實施例中，例如，此輻照之長度可小於或約1小時，且至多或約10天。

此態樣之方法可進一步包含：自懸浮液之液相分離加載固體碳奈米結構化材料；及用酸處理帶有吸附之放射核種之加載固體碳奈米結構化材料，以將放射核種釋放至溶液中。舉例而言，在輻照後，可自固體吸附劑物理性分離非活化之液體靶溶液，接著藉由使用礦物酸、有機酸或錯合劑(如鹽酸、硝酸、硫酸、抗壞血酸、乙酸、草酸、檸檬酸或聚胺基羧酸鹽(諸如EDTA、DOTA或DTPA))之溶液清洗而自吸附劑去除輻射活化產物(例如，醫用放射同位素)。

含有放射核種(例如，醫用同位素)之合成溶液可能為或表示放射核種之濃縮形式，諸如表現出高比活性。舉例而言，原子之放射核種與呈濃縮形式之原子之穩定或較長壽命核種之比可為0.1至800。在一些實例中，濃縮形式之比活性可為50 GBq/mg至9000 GBq/mg。

在不希望受任何特定理論束縛之情況下，本文可對與本發明相關之潛在原理之信仰或理解進行論述。應認識到，無論任何機制解釋或假設之最終正確性如何，本發明之實施例仍可為可操作的及適用的。

本申請案主張2020年12月21日申請之美國申請案第63/128,609號之權益及優先權，該案特此以全文引用之方式併入。

本文描述用於製備放射核種(諸如具有高比活性之放射核種)之方法。所揭示之方法採用西拉德‧查麥士效應之態樣，其中用中子源輻照靶核種材料以將靶核種材料轉化為放射核種，該等放射核種在吸附中子及發射γ輻射時反衝。藉由在靶核種材料附近提供碳奈米結構化材料，並使用反衝之動能驅動放射核種吸附至碳奈米結構化材料上，可將放射核種自靶核種材料分離。藉由將靶核種材料以懸浮液、乳液、膠體或其他分散體之形式置放於含有碳奈米結構化材料之溶液中，可將放射核種自液相(於溶液中)實體轉移至固相(吸附至懸浮碳奈米結構化材料)，此可允許自靶核種材料中高效且有效分離放射核種。可將一或多種界面活性劑併入至溶液中以促進碳奈米結構化材料之穩定懸浮液之形成。可諸如藉由簡單過濾或離心製程自含有靶核種材料之溶液中分離負載有吸附之放射同位素之固體碳奈米結構化材料，從而允許循環靶核種材料以用於進一步中子輻照以生產放射同位素。可使負載有吸附之放射同位素的分離之碳奈米結構化材料經受脫模劑(諸如酸)以將吸附之放射同位素釋放至溶液，接著可將其自碳奈米結構化材料分離(例如，藉由過濾或離心)並進一步進行使用或純化。

所揭示之方法可允許高效生產高純度或高比活性放射同位素。此可達成係因為靶核種材料可保持於溶液中，同時放射同位素可吸附至固體碳奈米結構化材料且容易分離。以此方式，在碳奈米結構化材料中釋放之純化放射同位素中或與之一起，可存在少量(例如，無)或僅微量之靶核種材料。

一般而言，本文中所使用之術語及片語具有其在此項技術中公認的含義，其可參考熟習此項技術者已知之標準本文、期刊參考文獻及上下文來找到。提供以下定義以闡明其在本發明之上下文中的特定用途。

「靶核種」、「靶核種材料」或「靶」係指原子同位素或含有原子同位素之複合物，需要對其進行中子捕集以將原子同位素轉換為不同的、通常具有放射性的同位素，有時被稱為「放射核種」。放射核種可為放射性同位素，其可經受放射性衰變，有時會快速將放射核種轉化為具有不同原子序之另一放射核種物種(例如，子放射核種或產物放射核種)。舉例而言，在一些情況下，在捕集中子及反衝及/或釋放γ輻射時產生之初始放射核種可能具有經受短半衰期(諸如數秒或數小時)之放射性衰變，且所得子核種可為感興趣之最終放射核種(產物放射核種)。在一些情況下，放射核種可例如藉由發射γ輻射而經受迅速鬆弛到較低能量組態。在實施例中，放射核種(視情況包括子放射核種或產物放射核種)可適用於核醫學。在一些情況下，放射核種可具有數小時至數週範圍內之半衰期。

「固體碳奈米結構化材料」係指藉由具有1 nm與1 µm之間的至少一個維度(諸如長度、寬度、高度、直徑等)且呈固態(亦即，不呈液態或不呈溶解狀態)之分子或結構表徵之碳的同素異形體。如本文所使用，固體碳奈米結構化材料包括碳同素異形體，其中分子或結構中之至少一些或視情況大部分或全部碳原子展現sp2雜化。固體碳奈米結構化材料之實例包括但不限於碳奈米管(例如，單壁或多壁碳奈米管)、石墨烯、石墨片或富勒烯(例如，C60、C70等)。在一些情況下，無定形碳、碳黑及其他形式之原子碳可不被視為固體碳奈米結構化材料。固體碳奈米結構化材料可為原始的(例如，不含非碳或非氫取代基、缺陷或摻雜劑)、功能化的(例如，含有非碳或非氫取代基)或經改質的(例如，包括非碳摻雜劑，諸如金屬原子或離子，或包括結構缺陷)。固體碳奈米結構化材料可分散於液體中，其中固體碳奈米結構化材料之粒子或團聚物可懸浮於液體中，諸如呈膠體或懸浮液之形式。

「對放射分解具有抗性」係指材料、組合物、分子或其他物種之性質，其指示材料、組合物、分子或其他物種在一段時間內曝露於諸如來自核反應器之核輻射(例如，中子、γ輻射、α粒子、β粒子等)時，不會受到顯著分解、降解或其他物理或化學變化。換言之，對放射分解具有抗性之材料、組合物、分子或其他物種可能在曝露於諸如來自核反應器之核輻射期間保持穩定，在此期間，靶核種與核輻射中之中子相互作用，使得其物理或化學性質在曝露期間不會發生顯著變化。

圖1提供產生放射核種之所揭示方法之態樣的示意性說明。如所說明，靶核種105以諸如陽離子(例如，金屬陽離子)或分子陰離子(例如，高錸酸鹽離子)之形式存在於溶液中，曝露於中子110。當中子110被靶核種105捕集時，產生複合核115，其可具有比靶核種大1之質量數。複合核115可具有過剩能量，其藉由γ射線120之發射及所得放射核種130呈熱原子反衝而釋出。當碳奈米結構化材料125在靶核種105及/或複合核115附近時，所得熱原子放射核種130可吸附至碳奈米結構化材料125。在一些情況下，吸附之放射核種130可進行進一步放射性衰變(例如，β ^-發射)，以產生吸附至碳奈米結構化材料125之產物放射核種。

靶核種105可為諸如原子序為21至83之任何合適的核種。在一些特定實例中，靶核種105為Yb-176鹽、Re-185鹽、Re-185之高錸酸鹽、Gd-160鹽、Mo-98鹽、Ho-165鹽、Dy-164鹽、Ir-191鹽、Sn-116鹽、Y-89鹽、Pd-102鹽或Cr-50鹽，並且放射核種或產物放射核種為Yb-177、Lu-177、Re-186、Gd-161、Tb-161、Mo-99、Tc-99m，Ho-166、Dy-165、Dy-166、Ir-192、Sn-177m、Y-90、Pd-103或Cr-51。在一些特定實例中，固體碳奈米結構化材料包含碳奈米管、單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、分層石墨片、一或多種富勒烯或石墨烯。

此組態可整體存在以產生一定量之放射核種或產物放射核種。舉例而言，如圖2中所說明，可藉由來自中子源之中子210輻照靶水性懸浮液205之樣品。舉例而言，中子源可為核反應器之芯，但亦可使用其他中子源，諸如粒子加速器、裂變核材料等。中子210輻照之持續時間可為任何合適的持續時間。在一些實施例中，舉例而言，持續時間可短至數十分鐘或長至數週。在一些實施例中，自中子源遞送至樣品之中子注量可低至1x10 ¹³中子/cm ²或高至1x10 ²⁰中子/cm ²。

靶水性懸浮液205可包括水及呈液相215之經溶解靶核種材料。如上文所指出，靶核種材料可呈原子或分子離子之形式。靶核種材料可呈溶解於水中之鹽之形式，因此液相215可含有相對離子。實例相對離子可包括但不限於，在靶核種材料為高錸酸鹽離子或其他分子陰離子的情況下之銨離子，或在靶核種材料為陽離子的情況下之硝酸鹽離子、磷酸鹽離子、硫酸鹽離子、氯離子等。在一些實例中，靶水性懸浮液205中之靶核種材料之濃度範圍為0.001 mg/ml至1 mg/ml。舉例而言，靶核種材料之濃度可為0.001 mg/ml至0.005 mg/ml、0.005 mg/ml至0.01 mg/ml、0.01 mg/ml至0.05 mg/ml、0.05 mg/ml至0.1 mg/ml、0.01 mg/ml至0.5 mg/ml或0.5 mg/ml至1 mg/ml。

靶水性懸浮液205可進一步包括界面活性劑，該界面活性劑可幫助將固體碳奈米結構化材料225分散在靶水性懸浮液205中。界面活性劑之存在可用於防止或減少固體碳奈米結構化材料225之結塊或團聚，及確保固體碳奈米結構化材料225在整個樣品中之均勻分散。在一些實例中，靶水性懸浮液205中之固體碳奈米結構化材料225之濃度可為0.001 mg/ml至10 mg/ml，諸如0.001 mg/ml至0.005 mg/ml、0.005 mg/ml至0.01 mg/ml、0.01 mg/ml至0.05 mg/ml、0.05 mg/ml至0.1 mg/ml、0.1 mg/ml至0.5 mg/ml、0.5 mg/ml至1 mg/ml、1 mg/ml至5 mg/ml或5 mg/ml至10 mg/ml。在一些實例中，靶水性懸浮液205中一定量之固體碳奈米結構化材料225與靶核種材料之質量比可為1:1至100:1，諸如1:1至5:1、5:1至10:1、10:1至50:1或50:1至100:1。在一些實例中，靶水性懸浮液205中之界面活性劑之濃度可為0.001 mg/ml至300 mg/ml，諸如0.001 mg/ml至0.003 mg/ml、0.003 mg/ml至0.01 mg/ml、0.01 mg/ml至0.03 mg/ml、0.03 mg/ml至0.1 mg/ml、0.1 mg/ml至0.3 mg/ml、0.3 mg/ml至1 mg/ml、1 mg/ml至3 mg/ml、3 mg/ml至10 mg/ml、10 mg/ml至30 mg/ml、30 mg/ml至100 mg/ml或100 mg/ml至300 mg/ml。

接下來轉向圖3，當靶水性懸浮液205中之靶核種材料曝露於中子210時，靶核種材料中的一些可捕集中子並產生放射核種330，該等放射核種反衝並被吸附至固體碳奈米結構化材料225。一定量之放射核種330可保留在靶水性懸浮液205之溶液中。具有吸附之放射核種330之固體碳奈米結構化材料225在本文中可被稱為加載固體碳奈米結構化材料335。

為了將放射核種330自靶水性懸浮液205之液相215中之靶核種分離，可使含有加載固體碳奈米結構化材料335之靶水性懸浮液205經受分離製程。圖4展示實例過濾製程，但亦可使用其他分離技術。圖4展示用於收集加載固體碳奈米結構化材料335同時允許液相215通過以進行單獨收集之過濾介質305。液相215可含有剩餘靶核種材料，且可有利地循環，其中額外固體碳奈米結構化材料可分散於其中，以便隨後曝露於中子源以產生額外放射核種。可視情況洗滌且收集經過濾加載固體碳奈米結構化材料335以供後續使用或處理。

如圖5所展示，可對加載固體碳奈米結構化材料進行處理，以自固體碳奈米結構化材料225中釋放放射核種330。此處，用酸性溶液535 (諸如含有礦物酸、有機酸或錯合劑之溶液)洗滌加載固體碳奈米結構化材料。實例洗滌溶液包括但不限於鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、抗壞血酸溶液、乙酸溶液、草酸溶液、檸檬酸溶液或聚胺基羧酸鹽溶液，諸如乙二胺四乙酸(EDTA)、四氧錫(DOTA)或十二烷四乙酸(DTPA)。可使用攪拌、音波或其他機械攪動來促進自固體碳奈米結構化材料225中釋放放射核種330。

可視情況使含有放射核種330之液體溶液經受進一步處理或按原樣使用。在一些情況下，洗滌之後可進行進一步分離，以自固體碳奈米結構化材料225中分離於溶液中之放射核種330。在一些情況下，洗滌製程可在過濾製程之後進行，諸如圖4中所展示，使用相同過濾介質但在不同容器中收集洗滌溶液，並視情況藉由過濾介質及固體碳奈米結構化材料225多次循環洗滌溶液。自固體碳奈米結構化材料225中分離之洗滌溶液可為或表示放射核種330之濃縮形式。舉例而言，放射核種330與相同原子之穩定或較長壽命核種之比可為0.1至800，諸如0.1至0.5、0.5至1、1至5、5至10、10至50、50至100、100至200、200至300、300至400、400至500、500至600、600至700或700至800。50 GBq/mg to 9000 GBq/mg視情況，放射核種330之溶液之比活性可為50 GBq/mg至9000 GBq/mg，諸如50 GBq/mg至9000 GBq/mg，諸如50 GBq/mg至100 GBq/mg、100 GBq/mg至500 GBq/mg、500 GBq/mg至1000 GBq/mg、1000 GBq/mg至2000 GBq/mg、2000 GBq/mg至3000 GBq/mg、3000 GBq/mg至4000 GBq/mg、4000 GBq/mg至5000 GBq/mg、5000 GBq/mg至6000 GBq/mg、6000 GBq/mg至7000 GBq/mg、7000 GBq/mg至8000 GBq/mg或8000 GBq/mg至9000 GBq/mg。

將藉由以下非限制性實例進一步理解本發明。 實例1：Lu-177、Re-186及其他醫用放射同位素之生產

Lu-177係一種放射性同位素(半衰期為6.7天)，其作為治療若干類型癌症之治療劑需求量大，且可能具有其他核醫學應用。當前估計到2023年，Lu-177之年需求量將超過19萬劑。為了產生未添加載體之Lu-177樣品，可藉由在核反應器中輻照(通常為5至10天) 富集Yb-176來生產。Yb-176吸附中子並產生Yb-177 (半衰期為1.9小時)，其快速衰變至Lu-177。此亦被稱為生產Lu-177之「間接」途徑(與富集Lu-176之「直接」輻照途徑相反)。輻照後之短衰變(大約18至24小時)之後，可自Yb中化學分離Lu-177，以生產產物Lu-177材料。接著可回收Yb，以便對其進行再輻照，產生額外Lu-177。Lu-177與未經輻照之Yb之化學分離係具有挑戰性的任務，因為鑭系元素系列之所有成員往往會以化學相似的方式起作用，且材料中Lu-177之濃度極低。本發明中提供之方法可以為比剛剛在此實例中描述之方法更快、更高效、更少廢物之產生Lu-177之密集型分離手段。

Re-186 (半衰期為90小時)係另一種與醫用相關的由反應器生產之放射同位素。Re-186目前用於緩解骨痛、血管內放射治療及作為抗體及肽之放射標記劑。Re-186可藉由中子輻照富集Re-185產生。此直接生產之Re-186被稱為「添加載體之」形式。Re-186樣品之比活性通常較低，因為其除了Re-186之產物同位素之外，亦含有未經輻照之Re-185。Re-186之一些用途，諸如放射標記，需要使用高比活性材料。本發明中提供之方法允許在固體吸附劑上捕集Re-186，此舉又可以讓產物Re-186自未經輻照之Re-185中物理性分離，從而製備高比活性之Re-186產物。

本發明中描述之方法亦可應用於其他醫用及工業同位素生產，在任何情況下，靶材料呈液態，且產物放射同位素可吸附在固體碳奈米結構化吸附劑上。

進行了初步研究，以判定西拉德‧查麥士反應在多種實驗組態中之功效。成功的組態將使得固體吸附劑捕集高百分比之輻射活化產物、分離所需之時間短且產生之廢物有限、在從固體吸附劑分離期間未經輻照之富集靶材料之回收率高，及/或自固體吸附劑回收之輻射活化產物比例高。此等因素對於有用、經濟有效且高效之製程非常重要。為了評估高比活性輻射活化產物之生產方法，對具有液體吸附劑之固體靶及具有固體吸附劑之液體靶二者均進行評估。

在DOTA溶液中輻照不溶於水性介質的固體草酸鐿。實驗中使用了DOTA與Yb之莫耳比為1、2及4之溶液。固體靶材料聚集在輻照瓶底部附近，此限制了靶與吸附劑之間的接觸位點數目。DOTA僅能夠捕集5.5%之活性，如表1所展示。諸如歸因於DOTA溶液可用之固體鐿之表面積有限，此結果可能被視為不成功。西拉德‧查麥士效應產生之反衝核種之範圍有限，使得任何固體靶材料都不可能成功作為放射核種生產之手段。

表1. 自固體草酸鐿靶在DOTA (DOTA與1 Yb之莫耳比為1、2及4)上捕集之活性百分比。

DOTA 與 Yb 之莫耳比	藉由 DOTA 捕集之 活性百分比
1:1	5.24%
2:1	5.57%
4:1	5.60%

使用硝酸鐿溶液及固體碳吸附劑(但不含任何懸浮劑)進行了額外實驗。此等實驗表明放射性同位素幾乎沒有吸收。在此等初步發現之後，假設碳吸附劑及同位素在反應器中需要彼此更接近，以便吸附劑捕集反衝核。

向反應混合物中添加界面活性劑有效地使碳吸附劑懸浮於溶液中。製備並輻照懸浮於阿拉伯膠界面活性劑中且使用水性硝酸鐿靶溶液之SWCNT樣品。此導致碳吸附劑上之放射性同位素之吸收大大增加。界面活性劑之添加使吸收率自10%增加至84%。表2表明隨SWCNT與Yb質量比而變的在碳奈米結構化吸附劑上捕集之放射活性百分比。輻照後不久(小於4小時)，液體靶材料自固體碳奈米結構化吸附劑物理性分離。

表2. 隨SWCNT與Yb質量比而變的在固體SWCNT吸附劑上捕集之活性百分比

SWCNT 與 Yb 質量比	藉由 SWCNT 捕集之 活性百分比
1:1	10.4%
5:1	23.2%
10:1	49.5%
15:1	70.8%
20:1	76.5%
25:1	78.2%
30:1	84.2%

進行了一系列實驗以判定自SWCNT之經活化產物之回收率。研究了作為潛在錯合劑之HCl (0.1及1.0 M)、HNO ₃(1.0 M)及DOTA (0.1 M)之溶液。將每一SWCNT與錯合劑混合物旋渦混合一小時且離心以分離。對每種混合物進行兩次連續萃取。表3列出了經活化核種回收之結果。自未輻照靶溶液物理性分離SWCNT之後，在兩次連續萃取1.0 M HCl時自SWCNT中釋放98.94%之放射活性。對於1.0 M HNO ₃錯合劑獲得了類似結果，其中自SWCNT去除了92.04%之經活化產物。當使用0.1 M HCl或DOTA時，觀測到放射性核種之回收率下降(分別為84.21%及56.22%)。

表3. 使用錯合劑HCl、HNO ₃及DOTA自SWCNT回收之活性百分比。

錯合劑	自 SWCNT 回收之活性百分比
0.1 M HCl	84.21%
1.0 M HCl	98.94%
1.0 M HNO 3	92.04%
0.1 M DOTA	56.22%

使用懸浮於阿拉伯膠溶液中之單SWCNT及過錸酸銨靶溶液進行了一組類似實驗。過錸酸銨溶液中之Re-185吸附了中子，且自此反應生產之放射性離子自分子去除，並吸附在固體碳奈米結構化捕集材料上。類似地發現，至靶材料之高濃度捕集材料(SWCNT)可用於有效捕集感興趣之放射同位素。對於此等實驗，SWCNT與Re之比為10:1時捕集了10%之放射活性，且SWCNT與Re之比為20:1時捕集了37%之放射活性。與鎦之回收類似，對放射錸之回收進行了研究。用1 M HNO ₃進行了兩次連續萃取，回收了50.94%之放射性錸。

此等實驗證明了此種獨特方法在生產Lu-177及Re-186中之應用。 參考文獻

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本申請案通篇之所有參考文獻，例如專利文件，包括頒予或授予之專利或等效物；專利申請公開案；及非專利文獻文件或其他原始資料，係特此以全文引用之方式併入本文中，如同以引用的方式個別地併入。

本說明書中提及之所有專利及公開案指示本領域中熟習本發明所屬領域者之技能水準。本文引用之參考文獻係以全文引用的方式併入本文中以指示目前先進技術，在一些情況下，截至其申請日，且希望此資訊可在需要時於本文中用於排除(例如放棄)處於先前技術中之特定實施例。

當本文揭示取代基之群組時，應理解，分開地揭示彼等群組之所有個別成員及可使用該等取代基形成之所有亞群組及類別。當本文中使用馬庫西群組(Markush group)或其他分組時，該群組之所有個別要素及該群組之所有可能的組合及子組合意欲個別地包括於本發明中。如本文所使用，「及/或」指清單中以「及/或」分隔之項中的一者、全部或任何組合包括在清單中；例如，「1、2及/或3」相當於「「1」或「2」或「3」或「1及2」或「1及3」或「2及3」或「1、2及3」」。

除非另外陳述，否則所描述或例示之組分之每一調配物或組合可用於實踐本發明。材料之特定名稱意欲為例示性的，因為已知一般熟習此項技術者可以不同方式命名相同的材料。應瞭解，除具體例示之彼等以外的方法、裝置元件、起始材料及合成方法可用於在不需要過度實驗之情況下實踐本發明。任何該等方法、裝置元件、起始材料及合成方法之所有技術已知的功能等效物均意欲包括於本發明中。每當在本說明書中給出範圍(例如溫度範圍、時間範圍或組合物範圍)時，包括於所給出之範圍中的所有中間範圍及子範圍以及所有個別值均意欲包括於本發明中。

如本文所使用，「包含」與「包括」、「含有」或「特徵在於」同義，且為包括性的或開放的且不排除額外的未敍述之元素或方法步驟。如本文所使用，「由…組成」排除所主張要素中未規定之任何要素、步驟或成分。如本文所使用，「基本上由...組成」不排除並不實質上影響技術方案之基本及新穎特徵之材料或步驟。本文對術語「包含」之任何敍述(尤其在組合物之組分之描述中或在裝置之元件之描述中)應理解為涵蓋基本上由所敍述組分或元件組成及由其組成之彼等組合物及方法。本文中所說明性地描述之本發明可在不存在本文中未特定揭示之任何元件或多個元件、限制或多個限制之情況下適合地實踐。

已採用之術語及表述用作描述而非限制之術語，且在使用該等術語及表述中不意欲排除所顯示及描述之特徵或其部分之任何等效物，但應認識到，在本發明所主張範疇內，各種修改為可能的。因此，應理解儘管本發明已由較佳實施例及視情況選用之特徵特定揭示，但熟習此項技術者可採用本文所揭示之概念的修改及變化，且該等修改及變化視為處於由隨附申請專利範圍所界定的本發明之範疇內。

105:靶核種 110:中子 115:複合核 120:γ射線 125:碳奈米結構化材料 130:放射核種 205:靶水性懸浮液 210:中子 215:液相 225:固體碳奈米結構化材料 305:過濾介質 330:放射核種 335:加載固體碳奈米結構化材料 535:酸性溶液

圖1提供放射核種在碳奈米結構化材料上之製備及吸附之示意性說明。

圖2提供將含有懸浮碳奈米結構化材料之靶溶液曝露於中子源之示意性說明。

圖3提供中子輻照後含有懸浮碳奈米結構化材料之靶溶液之示意性說明，展示吸附至碳奈米結構化材料之放射核種。

圖4提供碳奈米結構化材料與吸附之放射核種自靶溶液中分離之示意性說明。

圖5提供諸如藉由用酸性溶液處理自碳奈米結構化材料分離吸附之放射核種之示意性說明。

105:靶核種

110:中子

115:複合核

120:γ射線

125:碳奈米結構化材料

130:放射核種

Claims (50)

1. 一種方法，其包含： 用中子源輻照靶水性懸浮液，其中自該中子源吸附中子至少一些靶核種材料，產生放射核種，該等放射核種反衝且被固體碳奈米結構化材料吸附，形成加載固體碳奈米結構化材料，且其中該靶水性懸浮液包含： 該固體碳奈米結構化材料； 水； 界面活性劑；及 該靶核種材料。
2. 如請求項1之方法，其中該固體碳奈米結構化材料懸浮於水中，其中該界面活性劑溶解於水中，或其中該靶核種材料包含溶解於水中之鹽，該鹽包含靶核種原子。
3. 如請求項1或請求項2之方法，其中該靶水性懸浮液中之該靶核種材料之濃度為0.001 mg/ml至1 mg/ml。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該靶核種材料包含硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽或氯化鹽。
5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該靶核種材料包含鹽，該鹽包括原子序為21至83之靶核種原子。
6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該靶核種材料包含Yb-176鹽、Re-185鹽、Re-185之高錸酸鹽、Gd-160鹽、Mo-98鹽、Ho-165鹽、Dy-164鹽、Ir-191鹽、Sn-116鹽、Y-89鹽、Pd-102鹽或Cr-50鹽。
7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該等放射核種包含Yb-177、Lu-177、Re-186、Gd-161、Tb-161、Mo-99、Tc-99m、Ho-166、Dy-165、Dy-166、Ir-192、Sn-117m、Y-90、Pd-103或Cr-51。
8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中該等放射核種進行β粒子發射以產生產物放射核種。
9. 如請求項8之方法，其中該等產物放射核種包含Lu-177、Tb-161、Tc-99m、Mo-99、Ho-166、Ir-192、Sn-117m、Y-90、Pd-103或Cr-51。
10. 如請求項1至9中任一項之方法，其中該固體碳奈米結構化材料與該靶核種材料或其靶核種陽離子之質量比為1:1至100:1。
11. 如請求項1至10中任一項之方法，其中該固體碳奈米結構化材料包含碳奈米管、單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、分層石墨片、一或多種富勒烯(fullerene)、石墨烯或其任何組合。
12. 如請求項1至11中任一項之方法，其中該固體碳奈米結構化材料包含原始固體碳奈米結構化材料、功能化固體碳奈米結構化材料、或經改質固體碳奈米結構化材料。
13. 如請求項1至12中任一項之方法，其中該固體碳奈米結構化材料對放射分解具有抗性。
14. 如請求項1至13中任一項之方法，其中該靶水性懸浮液中之該界面活性劑之濃度為0.001 mg/ml至300 mg/ml。
15. 如請求項1至14中任一項之方法，其中該界面活性劑包含選自由以下各者組成之群組之一或多種界面活性劑：阿拉伯膠、牛血清白蛋白、明膠、殼聚糖、多醣、膠原蛋白及氧化石墨烯。
16. 如請求項1至15中任一項之方法，其中該界面活性劑對放射分解具有抗性。
17. 如請求項1至16中任一項之方法，其包括藉由以下方式製備該靶水性懸浮液： 將該靶核種材料及該界面活性劑溶解於水中；及 將該固體碳奈米結構化材料與水、該靶核種材料及該界面活性劑混合，形成該靶水性懸浮液。
18. 如請求項1至17中任一項之方法，其進一步包含： 分離該加載固體碳奈米結構化材料；及 用酸處理帶有吸附之放射核種之該加載固體碳奈米結構化材料，以將該放射核種釋放至溶液。
19. 如請求項18之方法，其中釋放至溶液中之該等放射核種包含Yb-177、Lu-177、Re-186、Gd-161、Tb-161、Mo-99、Tc-99m、Mo-99、Ho-166、Ir-192、Sn-117m、Y-90、Pd-103或Cr-51。
20. 一種靶水性懸浮液，其包含： 固體碳奈米結構化材料； 水； 界面活性劑；及 靶核種材料。
21. 如請求項20之靶水性懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料懸浮於水中，其中該界面活性劑溶解於水中，或其中該靶核種材料包含溶解於水中之鹽，該鹽包含靶核種原子。
22. 如請求項20或請求項21之靶水性懸浮液，其中該靶水性懸浮液中之該靶核種材料之濃度為0.001 mg/ml至1 mg/ml。
23. 如請求項20至22中任一項之靶水性懸浮液，其中該靶核種材料包含硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽或氯化鹽。
24. 如請求項20至23中任一項之靶水性懸浮液，其中該靶核種材料包含鹽，該鹽包括原子序為21至83之靶核種陽離子。
25. 如請求項20至24中任一項之靶水性懸浮液，其中該靶核種材料包含Yb-176鹽、Re-185鹽、Re-185之高錸酸鹽、Gd-160鹽、Mo-98鹽、Ho-165鹽、Dy-164鹽、Ir-191鹽、Sn-116鹽、Y-89鹽、Pd-102鹽或Cr-50鹽。
26. 如請求項20至25中任一項之靶水性懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料與該靶核種材料或其靶核種陽離子之質量比為1:1至100:1。
27. 如請求項20至26中任一項之靶水性懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料包含碳奈米管、單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、分層石墨片、一或多種富勒烯、石墨烯或其任何組合。
28. 如請求項20至27中任一項之靶水性懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料包含原始固體碳奈米結構化材料、功能化固體碳奈米結構化材料或經改質固體碳奈米結構化材料。
29. 如請求項20至28中任一項之靶水性懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料對放射分解具有抗性。
30. 如請求項20至29中任一項之靶水性懸浮液，其中該靶水性懸浮液中之該界面活性劑之濃度為0.001 mg/ml至300 mg/ml。
31. 如請求項20至30中任一項之靶水性懸浮液，其中該界面活性劑包含選自由以下各者組成之群組之一或多種界面活性劑：阿拉伯膠、牛血清白蛋白、明膠、殼聚糖、多醣、膠原蛋白及氧化石墨烯。
32. 如請求項20至31中任一項之靶水性懸浮液，其中該界面活性劑對放射分解具有抗性。
33. 一種組合物，其包含： 固體碳奈米結構化材料，其具有吸附之放射核種。
34. 如請求項33之組合物，其中該固體碳奈米結構化材料包含碳奈米管、單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、分層石墨片、一或多種富勒烯、石墨烯或其任何組合。
35. 如請求項33或34中任一項之組合物，其中該固體碳奈米結構化材料包含原始固體碳奈米結構化材料、功能化固體碳奈米結構化材料或經改質固體碳奈米結構化材料。
36. 如請求項33至35中任一項之組合物，其中該固體碳奈米結構化材料對放射分解具有抗性。
37. 如請求項33至36中任一項之組合物，其中該等吸附之放射核種包含原子序為21至83之放射性陽離子。
38. 如請求項33至37中任一項之組合物，其中該等吸附之放射核種包含Yb-177、Lu-177、Re-186、Gd-161、Tb-161、Mo-99、Tc-99m、Ho-166、Dy-165、Dy-166、Ir-192、Sn-117m、Y-90、Pd-103或Cr-51。
39. 一種懸浮液，其包含： 如請求項33至38中任一項之組合物； 水；及 界面活性劑； 及靶核種材料。
40. 如請求項39之懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料懸浮於水中，其中該界面活性劑溶解於水中，或其中該靶核種材料包含溶解於水中之鹽，該鹽包含靶核種原子。
41. 如請求項39或40之懸浮液，其中該懸浮液中之該靶核種材料之濃度為0.001 mg/ml至1 mg/ml。
42. 如請求項39至41中任一項之懸浮液，其中該靶核種材料包含硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽或氯化鹽。
43. 如請求項39至42中任一項之懸浮液，其中該靶核種材料包含鹽，該鹽包括原子序為21至83之靶核種原子。
44. 如請求項39至43中任一項之懸浮液，其中該靶核種材料包含Yb-176鹽、Re-185鹽、Re-185之高錸酸鹽、Gd-160鹽、Mo-98鹽、Ho-165鹽、Dy-164鹽、Ir-191鹽、Sn-116鹽、Y-89鹽、Pd-102鹽或Cr-50鹽。
45. 如請求項39至44中任一項之懸浮液，其中該固體碳奈米結構化材料與該靶核種材料或其靶核種陽離子之質量比為1:1至100:1。
46. 如請求項39至45中任一項之懸浮液，其中該懸浮液中之該界面活性劑之濃度為0.001 mg/ml至300 mg/ml。
47. 如請求項39至46中任一項之懸浮液，其中該界面活性劑包含選自由以下各者組成之群組之一或多種界面活性劑：阿拉伯膠、牛血清白蛋白、明膠、殼聚糖、多醣、膠原蛋白及氧化石墨烯。
48. 如請求項39至47中任一項之懸浮液，其中該界面活性劑對放射分解具有抗性。
49. 一種組合物，其包含： 呈濃縮形式之原子之放射核種，其中該原子之該等放射核種與呈濃縮形式之該原子之穩定或較長壽命核種之比為0.1至800，或其中該濃縮形式之比活性為50 GBq/mg至9000 GBq/mg。
50. 如請求項49之組合物，其中該等放射核種包含Yb-177、Lu-177、Re-186、Gd-161、Tb-161、Mo-99、Tc-99m、Ho-166、Dy-165、Dy-166、Ir-192、Sn-117m、Y-90、Pd-103或Cr-51。

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