Генераторы радионуклидов
Генераторы позволяют многократно получать препараты радионуклидов непосредственно на месте их использования путем разделения генетически связанных между радонкулидов — материнского и дочернего. Последний (дочерний) как правило имеет более короткий период полураспада и постоянно образуется (генерируется) из материнского.
Началом истории генераторов принято считать время начала использования естественной пары радий-радон (1920 г.) для получения радиоактивного газа Rn-222, применяемого в медицине. В дальнейшем поиски подобных систем проводились, главным образом, среди искусственных радионуклидов. В 1951 г. на основе теллура-132 был создан генератор йода-132. К 1965 г. было предложено уже порядка 120 генераторных систем. Обычно метод разделения основывается на том, что дочерний и материнский радионуклиды являются различными химическими элементами. Разделение осуществляют с помощью методов хроматографии, экстракции или сублимации. Большинство коммерческих генераторов радионуклидов хроматографического типа и представляют собой стеклянную, металлическую или пластиковую колонку, помещенную в защитный кожух (рис). Колонка заполнена сорбентом, содержащим материнский радионуклид. При этом сорбент не должен связывать дочерний радионуклид, который вымывают (элюируют) из генератора, прокачивая специальный раствор (элюент) через колонку с помощью шприца, вакуумированных насосов или перистальтического насоса.
Генератор 99m Tc – ГТ-4К (медицинское изделие)
Производитель — АО «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», поставщик – АО «В/О «Изотоп»
Генератор технеция-99m ГТ-4К является разработкой российский ученых и по своим характеристикам не уступает зарубежным аналогам.
Область применения
Применяется для многократного получения стерильного раствора пертехнетата натрия с технецием-99m (элюата). Радиофармпрепараты на основе пертехнетата натрия с технецием-99m используются для сцинтиграфии головного мозга, щитовидной и слюнных желез, радионуклидной ангиокардиографии и вентрикулографии, а также для селективного осмотра печени, лёгких, костей, почек и т.д.
Преимущества
- Поставляется в клиники полностью готовым к работе
- Оптимальные весогабаритные параметры защитного контейнера генератора при сохранении радиационно-биологических свойств
- Конструкция исключает риск радиоактивного заражения медперсонала
- Надежен и удобен в эксплуатации (для элюирования используется одна игла)
- Получение элюата в необходимом для потребителя объеме, с высоким и стабильным на протяжении всего срока годности выходом технеция-99m
- Высокое качество элюата (более чем в 5 раз снижено содержание неактивных примесей). Дополнительный адсорбент в хроматографической колонке предотвращает проскок ионов марганца в элюат.
- Бактерицидный фильтр на выходе хроматографической колонки гарантирует стерильность элюата пертехнетата. Нет необходимости в стерилизующих воздушных фильтрах.
Технические характеристики генератора технеция-99 м ГТ-4К
| Радиоактивность элюата по технецию-99м на дату доставки | 4 — 6 — 8 — 11 — 19 ГБк на установленную дату поставки |
|---|---|
| Количество элюирований | до 20 раз, по 5-10 см 3 |
| Масса генератора, кг | не более 15 кг |
| Гарантийный срок эксплуатации и хранения | 15 суток с установленной даты поставки |
| pH | 4.0-7.0 |
| Радиохимическая чистота, не менее % | ≥ 99.0 |
| Радионуклидные примеси: — молибден – 99, % — прочие гамма примеси,% | ≤2*10 -2 ≤2*10 -3 |
| Неактивные примеси: — алюминий, микрограмм/мл — медь, микрограмм/мл | ≤2.0 ≤0.2 |
| — железо, микрограмм/мл | ≤ 1.0 |
| — марганец, микрограмм/мл | ≤ 1.0 |
| Мышьяк, барий, бериллий, висмут, кадмий, хром, ртуть, молибден, никель, свинец, олово, теллурий, цинк | ниже предела обнаружения |
Генетические пары радионуклидов, наиболее часто используемых в генераторах радионуклидов медицинского назначения. В современной радионуклидной диагностике около 80% процедур выполняется с препаратами, получаемыми на основе генератора 99m Tc.Достаточно широко используются также генераторы ультракороткоживущих позитрон-излучающих радионкулидов Ga-68 и Rb-82.
| Радионуклиды, используемые в медицинских генераторах | |||
| Материнский радионуклид | Т 1/2 | Дочерний радионуклид | Т 1/2 |
| 99Mo | 66,02 час | 99mTc | 6,01 час |
| 113Sn | 115,5 сут | 113mIn | 99,51 мин |
| 90Sr | 28,7 года | 90Y | 64,26 час |
| 188W | 60 сут | 188Re | 16,98 час |
| 68Ge | 288 сут | 68Ga | 68,0 мин |
| 82Sr | 25,0 сут | 82Rd | 1,25 мин |
| 81Rd | 4,58 час | 81mKr | 13 сек |
По химическим свойствам технеций приближается к своему соседу по шестой группе молибдену. Однако он более всего схож со своим высшим аналогом – рением. Препараты 99m Tc получают, как правило, непосредственно в клинических условиях с использованием наборов реагентов. Реагент для получения препарата должен содержать восстановитель и комплексующий (или коллоидообразующий) агент. В ряде случаев в состав реагента включают буферные смеси, стабилизаторы и т.п.
По материалам книги «Изотопы: свойства, получение, применение». Под ред. В.Ю.Баранова. М., ИздАТ, 2000. – 704 с. Глава «Изотопы в медицине», Г.Е.Кодина
© АО «В/О «Изотоп» Все права защищены Этот сайт использует cookies. Продолжая работу с сайтом, Вы соглашаетесь на обработку Ваших персональных данных.
Предприятие Госкорпорации «Росатом»
Источник
Генератор Технеция-99m ГТ-2м
Генератор технеция-99m ГТ-2м в стандартном и новом упаковочных транспортных комплектах, медицинский защитный контейнер, набор флаконов для элюирования и сохранения стерильности.
Генератор технеция-99m ГТ-2м ( 99 Mo/ 99m Tc генератор, далее генератор) предназначен для многократного получения элюата – стерильного апирогенного раствора пертехнетата натрия (Na 99m TcO4) в изотоническом растворе хлорида натрия (0,9 % раствор NaCl).
Элюат генератора, содержащий радионуклид технеция-99m, используют в медицине для диагностических целей:
- для функциональной диагностики щитовидной железы, слюнных желез, желудка, мозга посредством процедуры сцинтиграфии после внутривенного введения препарата в организм;
- при приготовлении различных радиофармпрепаратов на основе наборов соответствующих реагентов, применяемых в радионуклидной диагностике новообразований, заболеваний сердечно-сосудистой, кроветворной и центральной нервной системы.
В России, на сегодняшний день, производят 12 «холодных наборов» для получения РФП, меченных 99mTc (ООО «Диамед» и ЗАО «Фарм-синтез»).
Качество элюата соответствует требованиям Российской Фармакопеи ФСП 42-02254528-03.
Выпуск генераторов осуществляется согласно требованиям системы обеспечения качества – стандартам серии ГОСТ ISO-9001-2011.
Упаковка генератора технеция-99m ГТ-2м отвечает требованиям, предъявляемым к упаковочным транспортным комплектам типа А.
Источник
Ядерная медицина на примере технеция
Если вспоминать практическую пользу от открытия цепной реакции деления урана, то сразу после оружия и энергетики, пожалуй, окажется методы ядерной медицины. Ядерные явления используются как в диагностике, так и лучевой терапии. Я хотел бы на примере радиоактивного изотопа технеция 99m Tc показать, как ядерные реакторы помогают с диагностикой онкологии.
Томографические срезы интенсивности гамма-излучения меченого 99m Tc препарата.
Короткоживущий изомер технеция 99m Tc – зонд (трассер), перемещение которого по организму и накопление можно контролировать с помощью томографии гамма-квантов, вылетающих при изомерном переходе этого нуклида. Он обладает коротким периодом полураспада (Т = 6,04 часа, распадаясь в основное состояние 99 Tc, тоже радиоактивный изотоп, но с периодом полураспада уже 214 тысяч лет), у технеция нет стабильных изотопов, он незнаком наше биохимии, поэтому он не встраивается в метаболические пути в организме и быстро выводится. Еще одним важным полезным свойством является энергия γ-излучения (140 кэВ) — она достаточно велика, чтобы проникать сквозь ткани и достаточно мала, что бы не вызывать их переоблучения.
Схема, иллюстрирующая получение технеция путем промытия колонки с материнским изотопом, находящейся в свинцовой защите специальной средой, вымывающей технеций.
В итоге сегодня в мире 80% диагностических процедур с использованием радиофармпрепаратов приходится на 99m Tc — это порядка 30 млн. процедур в год, в деньгах же Технеций — примерно 1/4 всей ядерной медицины. Диагностика трейсером выглядит как исследование динамики перемещения в организме специально подобранных молекул препарата с технецием; википедия знает множество таких веществ для диагностики разнообразных видов рака. При этом обычно маркирующий препарат накапливается (или не накапливается) в больном (здоровом) органе, и это легко увидеть однофотонным сцинциляционным томографом.
Собственно, вот и он — однофотонный (в отличие от ПЭТ томографов, регистрирующих два фотона аннигиляции позитронов бета-плюс распада) сцинциляционный томограф.
Однако, как мне кажется, гораздо более поразительная, чем сама диагностика, вещь — это получение радиофармпрепарата. Задумайтесь: время полураспада технеция 6 часов — за 24 часа распадается 94% этого изотопа, а значит, препарат нельзя купить в аптеке, да его и перевозить-то сложно: даже перемещая его по городу можно потерять половину активности. Давайте раскрутим цепочку диагностической процедуры с конца до начала, а потом посмотрим на мировой рынок этого изотопа.
Как уже можно догадаться, препараты технеция для диагностики получают прямо в больнице с помощью довольно пугающих по своей серьезности радиохимических процедур. 99m Tc — единственный дочерний изотоп радиоактивного молибдена 99 Mo, период полураспада которого 2.75 дня. Молибден 99 доставляют в больницу в виде генераторов технеция — свинцовых контейнеров, в которых находится колонка с осажденным молибденом.
Генераторы технеция живьем…
И в разрезе.
В 20-килограммовом генераторе содержится обычно от 0,5 до 5 Кюри (Кюри — это такая единица активности, определенное количество распадов в секунду. Еще одна похожая единица — Беккерель (Бк), один Ки равен 3,7*10 10 Бк) активно распадающегося молибдена. Для получения радиохимпрепарата сквозь колонку промывается химическое вещество которое элюирует (захватывает) технеций. Обычно для этого на генератор надеваются две ампулы: одна с элюэнтом, а вторая с вакуумом, причем на вакуумную ампулу надевается свинцовый экран.
Наконец, набрав раствора 99m Tc на его базе готовят радиофармпрепарат. Не поленитесь посмотреть видео ниже: правила обращения с радиоактивной фармой, наводят на мысль, что не очень-то полезно вводить это внутрь 🙂 Средний диагностический тест требует примерно 250 МБк (0,06 Ки) технеция и приводит к получению дозы в 50 мЗв (5 бэр) — примерно одна предельно допустимая годовая доза для персонала АЭС.
Следующий вопрос: откуда берутся генераторы технеция, наполненные 99 Mo? Здесь вступают в игру ядерные реакторы. 99Mo — это один из осколков 235U, в продуктах деления урана его примерно 6,3%. Любой работающий гигаваттник содержит в своем топливе сотни грамм этого изотопа, при том, что потребление для медицинских нужд — всего около 1 грамма в год. Однако только остановка и извлечение ТВС из мощного энергетического реактора занимает столько времени (несколько суток), что от молибдена не остается практически ничего.
Взяв колбочку с настоящим раствором молибдена-99 в руку, можно этой руки лишиться — радиоактивность такой колбы будет порядка 100 рентген в секунду на поверхности.
Поэтому 99 Mo получают, облучая на исследовательских реакторах небольшие (десятки грамм) мишени из высокообогащенного 235U (наличие 238 изотопа в мишени дает нежелательные радиотоксичные трансурановые элементы: плутоний, нептуний, америций). После извлечения из реактора мишени выдерживают 1-2 суток для распада еще более активных, чем молибден, осколков, затем растворяют в азотной кислоте или щелочи и химическим способом в горячей камере экстрагируют 99 Mo. Наконец, очищенный раствор с радиоактивным молибденом передают на производство генераторов технеция, где он заряжается в сорбционную колонку. Последний процесс также происходит в горячих камерах, но мало того — на GMP производстве (система стандартов фармпроизводства, обеспечивающая стерильность и качество препаратов).
Вообще говоря, КПД процесса извлечения 99 Mo из урановой мишени невысок: кроме того что используется мизерная часть дорогого урана 235, так еще и из наработанного молибдена всего несколько процентов попадет в генераторы технеция — остальное уйдет с остальными продуктами деления в радиоактивные отходы или распадется до переработки. Небольшой кпд, работа с оружейным ураном, большое количество радиоактивных отходов определяют дороговизну молибдена — порядка 50 миллионов долларов за грамм в генераторе. Спасает только то, что этот грамм позволяет провести десятки миллионов тестов.
В итоге цепочка производства диагностики с 99m Tc выглядит так: производство мишеней из ВОУ -> реактор -> горячие камеры (желательно рядом с реактором) -> GMP горячие камеры для зарядки генераторов технеция -> помещение в больнице для работы с радиоактивными препаратами. Текущий спрос составляет 12000 Кюри в неделю, и в мире есть десяток реакторов, которые занимаются облучением мишеней, но из них подавляющее количество молибдена поставляется канадским реактором NRU (4800 кюри в неделю), расположенным в Чалк Ривер, нидерландским HFR (2500 Ки) из Петтена, бельгийским BR-2 (который должна заменить MYRRHA) и французским OSIRIS; вместе они ответственны за 80% рынка этого нуклида. Рядом расположены также крупнейшие переработчики мишеней Nordion в Kанаде, Mallinckrodt в Голландии, IRU в Бельгии.
Канадский реактор NRU использует мощную перегрузочную машину, которую ожидаешь увидеть скорее на АЭС. Его мощность 135 мегаватт тепловых — один из самых мощных исследовательских реакторов в мире
Однако в эту сложившуюся еще в 80-х компанию в 2010 году ворвался отечественный поставщик 99 Mo — известный институт НИИАР, обладающий мощнейшим парком реакторов для облучения. Облучение ведется на известном нам реакторе СМ, переработка — на радиохимической линии РОМОЛ-99, и самый большой в мире (на одной площадке) парк исследовательских реакторов позволяет производить до 25% мировых потребностей, что использовалось в начале 2010-х канадцами Nordion во время закрытия реактора NRU на ремонт и модернизацию. Вообще, старение основных реакторов-производителей медицинских радиоизотопов повышает возможности Росатома и других новых производителей (например, нового исследовательского реактора OPAL в Австралии) по завоеванию рынка.
Неказистая РОМОЛ-99 (вид со стороны операторов) способна обеспечить 25% мировой потребности в молибдене-99
Она же внутри горячей камеры
Есть в России и производство полного цикла. НИФХИ имени Л.Я.Карпова (расположенный в Обнинске) облучает мишени в своем бассейновом реакторе ВВР-ц мощностью 15 мегаватт.
Облучение ведется в 4 каналах реактора, куда загружаются специальные сборки с внешним охлаждением.
Внешний вид ВВР-ц 
Мишени облучаются в реакторе в течение приблизительно недели, после чего извлекаются, выдерживаются двое суток для распада самых активных осколков деления и перерабатываются в горячих камерах НИФХИ.
Чертеж одной мишени. Видно, что урана тут совсем немного
Горячяя камера для работы с раствором 99Mo
НИФХИ изготавливает генераторы технеция на своем GMP производстве. Его мощность — порядка 200 генераторов в неделю, с каждого из которых можно получить до 20 порций технеция для диагностики. Зарядка генераторов, как и все остальные этапы, — кропотливая работа в горячей камере.
Зарядка генераторов технеция производится в стерильных и радиационно-защищенных условиях.
Рынок облученных мишеней сегодня — порядка 50 миллионов долларов, раствора молибдена — 80 миллионов, генераторов технеция — 150, а медицинских процедур — 2 миллиарда долларов. Такой рынок уже вполне окупает создание специальных установок для получения 99Mo, причем в основном разработки направлены на создание активационных или осколочных ускорительных машин, т.е. ускорителей с нейтронным источником (как ESS), вызывающих реакцию вынужденного деления U238 или нейтронного захвата в мишени 98Mo. Пока эти разработки дают более дорогой молибден, чем в уже построенных реакторах, но более дешевый, чем если бы реактор пришлось бы построить специально только для наработки медицинских радиоизотопов. Кроме того, подобные ускорительные установки можно ставить прямо в госпиталях (в госпиталях уже стоит довольно много ускорителей для терапии и наработки короткоживущих диагностических изотопов — например, 18F) в отличие от реакторов.
Источник