PL235218B1

PL235218B1 - Sposób oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia

Info

Publication number: PL235218B1
Application number: PL421758A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Wojciech Pawlak; K Dariusz Wojciech Pawla; Wioletta Wojdowska; Leon Józef Parus; Renata Mikołajczak; Jczak Rena Ta Mikoła
Original assignee: Narodowe Centrum Badan Jadrowych Osrodek Radioizotopow Polatom
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2020-06-15
Also published as: PL421758A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia w procesie otrzymywania radionuklidów Sc dla celów medycznych, zwłaszcza do wytwarzania radiofarmaceutyków przeznaczonych do stosowania w diagnostyce i leczeniu chorób nowotworowych.

Obecnie w medycynie nuklearnej obserwuje się wzmożone zainteresowanie wykorzystaniem izotopów skandu do celów diagnostycznych i terapeutycznych. Izotopy promieniotwórcze skandu o masach atomowych 43, 44 i 47 mają okresy połowicznego zaniku wynoszące od kilku do kilkudziesięciu godzin, dzięki czemu mogą być wykorzystywane do wytwarzania radiofarmaceutyków. Najczęściej izotopy te otrzymuje się po napromieniowaniu materiału tarczowego Ca protonami lub neutronami. Dla celów medycznych niezbędne jest oddzielenie radionuklidów skandu od wapnia z napromieniowanego materiału tarczowego. Znane są różne metody rozdzielania, przedstawione w publikacjach naukowych takich jak: Severin et al., 14^th International Workshop on Targetry and Target Chemistry AIP Conf Proc. 1509, 125-128 (2012) z zastosowaniem żywicy hydroksamowej, Krajewski et al., Radiochim. Acta, 2013, 101; 333-338 z zastosowaniem żywicy jonowymiennej Chelex - 100, Muller et al., J. Nucl. Med., 2013, 54: 2168-2174 z użyciem żywicy DGA w połączeniu z żywicą DOWEX lub Valdovinos et al., Apll. Radiat. Isot., 2015, 95; 23-29 z żywicą UTEVA.

Metoda obejmująca zastosowanie żywicy DGA oraz DOWEX została opisana w zgłoszeniu patentowym przedstawionym w publikacji WO 2015/173098 dotyczącym otrzymywania radionuklidu ⁴³Sc oraz radiofarmaceutyku z tym radionuklidem do zastosowań w tomografie pozytronowym. Zgodnie z wynalazkiem jako materiał wyjściowy dla otrzymania radionuklidu ⁴³Sc stosuje się napromieniowanie wzbogaconej tarczy ⁴³Ca wiązką protonów. Otrzymaną tarczę poddaje się procesowi chromatografii ekstrakcyjnej dla oddzielenia izotopu ⁴³Sc od Ca, prowadzonej na dwóch kolumnach. Kwasowy roztwór napromieniowanej tarczy przepuszcza się przez pierwszą kolumnę chromatograficzną wypełnioną sorbentem w postaci żywicy DGA w celu absorpcji jonów ⁴³Sc. W drugiej kolumnie wypełnionej żywicą kationową DOWEX prowadzi się proces wydzielania ⁴³Sc, który wypłukuje się z zastosowaniem mieszaniny CH3COONH4/HCI lub NaCl/HCl.

Z kolei z polskiego patentu PL 217857 znany jest sposób otrzymywania terapeutycznych ilości radionuklidu ⁴⁷Sc poprzez naświetlanie alkalicznych soli kompleksowych fluorkowych tytanu oraz zastosowanie procesu wydzielania ⁴⁷Sc z materiału tarczowego przez adsorpcję w postaci anionowych kompleksów fluorkowych. Tarczę z alkalicznej soli heksafluorku tytanu, korzystnie soli litowej, poddaje się naświetlaniu strumieniem neutronów prędkich, następnie napromieniowaną tarczę zawierającą materiał tarczowy i radionuklid ⁴⁷Sc przenosi do roztworu HF, przepuszczanego przez kolumnę chromatograficzną zawierającą żywicę anionowymienną. Radionuklid ⁴⁷Sc eluuje się z kolumny roztworem HNO3 i HF. Wyciek z kolumny odparowuje się i rozpuszcza w roztworze HCl. Następnie roztwór nanosi się na kolumnę zawierającą żywicę kationowymienną, a radionuklid ⁴⁷Sc eluuje się roztworem octanu amonowego.

Zgodnie z wynalazkiem sposób oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia w procesie otrzymywania radionuklidów Sc dla celów medycznych z napromieniowanej protonami lub neutronami tarczy Ca, polega na wprowadzeniu na kolumnę ekstrakcyjną roztworu materiału tarczowego w kwasie solnym lub kwasie azotowym. Oddzielanie mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej w trzech etapach. W pierwszym etapie obejmującym proces wiązania jonów skandu, stosuje się kolumnę wypełnioną sorbentem stanowiącym żywicę z trójbutylofosforanem TBP. Przez kolumnę przepuszcza się roztwór napromieniowanego materiału tarczowego, zawierający wapń i izotopy skandu, w kwasie solnym o stężeniu powyżej 9 mol/dm³ lub w kwasie azotowym o stężeniu powyżej 7,5 mol/dm³, z szybkością w granicach 0,5-1,0 cm³/min. W drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę kwas solny HCl o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³lub azotowy HNO3 o stężeniu powyżej 7,5 mol/dm³. W trzecim etapie proces wypłukiwania izotopów promieniotwórczych skandu, przepuszczając przez kolumnę rozcieńczony kwas solny HCl o stężeniu poniżej 0,01 mol/dm³ lub roztwór chlorku sodu NaCl o stężeniu 0,15 mol/dm³ lub wodę.

Istotną zaletą sposobu według wynalazku jest wysoka wydajność oddzielania i odzyskiwania skandu wynosząca ponad 90%, a także krótki czas prowadzenia procesu separacji wynoszący około 1 godziny, w porównaniu do znanych i dotychczas stosowanych metod. Otrzymany produkt charakteryzuje się wysoką czystością o zawartości wapnia nieprzekraczającej 10 μg/cm³.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w czterech przykładach wykonania i na rysunku, który przedstawia charakterystykę wymywania skandu i wapnia z kolumny ekstrakcyjnej w drugim przykładzie wykonania wynalazku.

PL 235 218 B1

Przykład 1.

Proces oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej o średnicy 2,1 mm i długości 100 mm. Kolumna jest wypełniona 100 mg żywicy zawierającej TBP. W pierwszym etapie przez kolumnę przepuszcza się 10 cm³ roztworu zawierającego 20 mg wapnia Ca i około 50 kBq ⁴⁶Sc - 0,3 μg Sc w kwasie solnym o stężeniu 9 mol/dm³ z szybkością przepływu wynoszącą 0,6 cm³/min. W drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę 10 cm³ kwasu solnego HCl o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³. W trzecim etapie z kolumny wypłukuje się izotop promieniotwórczy skandu - 46 rozcieńczonym kwasem solnym HCl o stężeniu poniżej 0,01 mol/dm³ w ilości 5 cm³. Czas trwania procesu wynosi 1 godzinę.

Wydajność odzysku mikroilości skandu od makroilości wapnia wynosi 97,16%, a straty skandu po pierwszym etapie wyniosły 1,45%, a po drugim etapie - 0,79%. Zawartość wapnia w otrzymanym produkcie końcowym nie przekracza 10 μg/cm³.

Przykład 2.

Proces oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej o średnicy 2,1 mm i długości 100 mm. Kolumna jest wypełniona 100 mg żywicy zawierającej TBP. W pierwszym etapie przez kolumnę przepuszcza się 10 cm³ roztworu zawierającego 40 mg wapnia Ca i około 50 kBq ⁴⁶Sc - 0,3 μg Sc w kwasie solnym o stężeniu 9 mol/dm³ z szybkością przepływu wynoszącą 1,0 cm³/min. W drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę 10 cm³ kwasu solnego HCl o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³. W trzecim etapie z kolumny wypłukuje się izotop promieniotwórczy skandu - 46 wodą. Czas trwania procesu wynosi 1 godzinę.

Wydajność odzysku mikroilości skandu od makroilości wapnia wynosi 95,21%, a straty skandu po pierwszym etapie wyniosły 1,15%, a po drugim etapie - 0,72%. Zawartość wapnia w otrzymanym produkcie końcowym nie przekracza 10 μg/cm³.

Przykład 3.

Proces oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej o średnicy 2,1 mm i długości 100 mm. Kolumna jest wypełniona 100 mg żywicy zawierającej TBP. W pierwszym etapie przez kolumnę przepuszcza się 10³ cm roztworu zawierającego 40 mg wapnia Ca i około 50 kBq ⁴⁶Sc - 0,3 μg Sc w kwasie solnym o stężeniu 9 mol/dm³ z szybkością przepływu wynoszącą 0,5 cm³/min. W drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę 10 cm³ kwasu solnego HCl o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³. W trzecim etapie z kolumny wypłukuje się izotop promieniotwórczy skandu - 46 roztworem chlorku sodowego o stężeniu 0,15 mol/dm³w ilości 5 cm³. Czas trwania procesu wynosi 1 godzinę.

Wydajność odzysku mikroilości skandu od makroilości wapnia wynosi 96,14%, a straty skandu po pierwszym etapie wyniosły 0,97%, a po drugim etapie - 0,64%. Zawartość wapnia w otrzymanym produkcie końcowym nie przekracza 10 μg/cm³.

P r z y k ł a d 4.

Proces oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej o średnicy 2,1 mm i długości 100 mm. Kolumna jest wypełniona 100 mg żywicy zawierającej TBP. W pierwszym etapie przez kolumnę przepuszcza się 10 cm³ roztworu zawierającego 40 mg wapnia Ca i około 50 kBq ⁴⁶Sc - 0,3 μg Sc w kwasie azotowym o stężeniu 7,5 mol/dm³ z szybkością przepływu wynoszącą 1,0 cm³/min. W drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę 10 cm³ kwasu solnego HCl o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³. W trzecim etapie z kolumny wypłukuje się izotop promieniotwórczy skandu - 46 rozcieńczonym kwasem solnym HCl o stężeniu poniżej 0,01 mol/dm³ w ilości 5 cm³. Czas trwania procesu wynosi 1 godzinę.

Wydajność odzysku mikroilości skandu od makroilości wapnia wynosi 97,07%, a straty skandu po pierwszym etapie wyniosły 0,87%, a po drugim etapie - 0,75%. Zawartość wapnia w otrzymanym produkcie końcowym nie przekracza 10 μg/cm³.

Claims

1. Sposób oddzielania mikroilości skandu od makroilości wapnia w procesie otrzymywania radionuklidów Sc dla celów medycznych z napromieniowanej protonami lub neutronami tarczy Ca, polegający na wprowadzeniu na kolumnę ekstrakcyjną roztworu materiału tarczowego w kwasie solnym lub kwasie azotowym, znamienny tym, że oddzielanie mikroilości skandu od makroilości wapnia prowadzi się na kolumnie ekstrakcyjnej w trzech etapach tak, że

PL 235 218 Β1 w pierwszym etapie obejmującym proces wiązania jonów skandu, stosuje się kolumnę wypełnioną sorbentem stanowiącym żywicę z trójbutylofosforanem TBP, przez którą przepuszcza się roztwór napromieniowanego materiału tarczowego, zawierający wapń i izotopy skandu, w kwasie solnym o stężeniu powyżej 9 mol/dm³ lub w kwasie azotowym o stężeniu powyżej 7,5 mol/dm³, z szybkością w granicach 0,5-1,0 cm³/min, a w drugim etapie prowadzi się proces wypłukiwania wapnia, przepuszczając przez kolumnę kwas solny HCI o stężeniu co najmniej 9 mol/dm³ lub kwas azotowy HNO3 o stężeniu powyżej 7,5 mol/dm³, po czym w trzecim etapie prowadzi się proces wypłukiwania izotopów promieniotwórczych skandu, przepuszczając przez kolumnę rozcieńczony kwas solny HCI o stężeniu poniżej 0,01 mol/dm³ lub roztwór chlorku sodu NaCI o stężeniu 0,15 mol/dm³ lub wodę.