Transcript generadores_hb - Centro de Investigaciones Nucleares

Generadores
de
Radionucleidos
Dra Henia Balter
CBMRI
Centro de Investigaciones Nucleares
INTRODUCCIÓN
• Necesidad del uso de RN de corto T ½ en Medicina Nuclear
• Desventaja: traslado desde el centro de producción
A
Padre
TA
T
B
Hijo
TA > TB
C
GENERADORES DE RADIONUCLEIDOS
DEFINICIÓN
Son sistemas que permiten la separación de 2
radionucleidos (RN) en equilibrio radiactivo en
forma simple y con buena eficiencia.
GENERADORES
Los métodos más usados para la separación del
RN hijo son:
• Extracción por solvente
• Sublimación
• Cromatográfico
El RN padre (T1/2 largo) se adsorbe sobre
un soporte cromatografico o lecho
El RN hijo (T1/2 corto) se eluye con un solvente adecuado en función de
las propiedades químicas y/o físicas diferentes
Rf (padre) = 0 y Rf (hijo) = 1
Generador cromatografico
 Columna de vidrio ó plástico
 Placa porosa en su base
 Matriz o soporte:
 Alúmina Al2O3
 Sílice SiO2
 Óxido de zirconio hidratado ZrO2
Óxido de Sn hidratado
Resinas catiónicas o aniónicas
Papel cromatográfico
Carbón activado
 Blindaje
CARACTERÍSTICAS
• Radionucleido hijo
• Baja radiotoxicidad
• Periodo de semisdesinteracion corto
• Emisor gamma o b+ puro (diagnostico)
• Emisor beta (terapia)
• Estabilidad química
• Producto de desintegración estable o de Tbiologico corto y
baja radiotoxicidad
• Radionucleido padre
• Baja radiotoxicidad
• T1/2 largo
• Alto rendimiento de elución del RN hijo en forma repetitiva
y reproducible
• Eluato libre del RN padre y del material adsorbente
• Eluato compatible con el medio interno
• Estéril
• Apirógeno
• Preferentemente en solución salina
• Fácil de construir y blindar
• Fuerte y compacto para su traslado
El 1er generador comercial fue el de 132Te / 132 I, desarrollado en
el Brookhaven National Laboratory en los años 60
Existen unos 65 pares de RN en equilibrio radiactivo, de los
cuales 26 son transitorios.
Los de uso potencial en Medicina Nuclear son:
T1/2 padre
•
99Mo
–
99mTc
T1/2 hijo
66 h
6h
T.I.
T.I.
• 113Sn –
113mIn
115d
1.67 h
•
188W
–
188Re
69.4d
16.98 h
•
90Sr
–
90
•
82Sr
–
82Rb
•
68Ge
–
68
Y
Ga
Decaim. del hijo
b- , T.I (15%)
29 a
64 h
b-
25 d
75 s
b+
68 m
b+
271 d
TECNECIO: Tc
• Z =43, Grupo VII B
• Descubierto en 1937 por Perrier y
Segré
•Todos sus isótopos son radiactivos
• 99mTc: emisor g puro, E g = 140 KeV
• Producto de decaimiento b- del
99Mo
• Ideal para diagnostico:
• Baja dosis de radiación entregada
a los tejidos
• Buena visualización de estructuras
anatómicas
Estados de oxidación más estables del Tc:
+7
99mTcO 4
+4
99mTcO
2
Entre +1 y +5 sólo son estables en forma de complejos de
coordinación.
Forma química conveniente para la producción:
99MoO =
4

99mTcO 4
Esquema de decaimiento del par 99Mo – 99mTc


b
99mTc
h)
b
h)
b


99
b
99
Tc
 x 105 años)

x 
g
99Mo


Ru
(estable)
Métodos de separación del
99Mo-99mTc
 Extracción por solventes
 Sublimación
 Cromatografía
El método seleccionado debe ser pasible
de ser repetidamente efectuado
Producción de
99Mo
 Activación neutrónica del
 Fisión del
235U
98Mo
Activación neutrónica del
98Mo(n,g)99Mo
-
98Mo
s=0.14 barns
Actividad especifica
- Blancos de irradiación
1 Ci
8 Ci
99Mo/g
Mo natural
99Mo/g Mo enriquecido
MoO3 y Mo metal
- Reacciones secundarias
(n,p) y (n,a) poco importantes
(n,g) sobre impurezas del Mo Ej:
186Re
y
188Re
- Se debe purificar el Mo para eliminar el Re
* sublimación de óxidos de Re volátiles a alta temperatura
* solubilizacion en NH3 y retención en C activado
Procesamiento post irradiación del
MoO3
1. 1. Disolución en KOH, NaOH o NH4OH
2. a) Acidificar a pH 1,5-5,0
Absorción alumina
b) Ajustar a 0.5-5M de álcali
Extracción por solventes
2. Usar en forma de MoO3
Sublimación
Producción de
235U(n,f)99Mo
99Mo
por fisión de
235U
Rend: 6.1%
Irradiacion de 1g 235U, 6 días
 = 7x1013n/cm2.s  142 Ci
99Mo
Actividad especifica 9x103 Ci/g Mo práctica
5x105 Ci/g Mo teórica
Reacciones secundarias
235U(n,f)97Zr

97mNb
16,8h 94.6%
97Mo estable
60s
97Nb
72.1m
235U(n,f)98Nb

98Mo estable
51m
235U(n,f)100Mo estable
Las reacciones que dan Mo estable disminuyen la
actividad especifica
Empleo de blancos enriquecidos con
•
•
Incrementa el rendimiento
Disminuye la reacción indeseable
238U(n,g)239U

b
El
239Pu
239Np

239Pu
b
es emisor a y muy toxico
235U
Métodos de separación del par
99Mo-99mTc
EXTRACCION POR SOLVENTES
•
•
•
•
Basado en diferencia de coeficiente de reparto
Económico
Se usa 99Mo de reactor
Rinde soluciones de 99mTc de alta concentración de
actividad y bajo nivel de impurezas
Solventes
•
•
•
•
•
Alcoholes en medio acido
Cetonas en medio alcalino
Pureza radionucleidica: 99Mo, 186Re y 188Re: 10-5–10-4 %
110mAg, 134Cs, 60Co, 131I: 10-9%
Pureza química: analizar MEC o solvente empleado
Métodos de separación del par
99Mo-99mTc
SUBLIMACION
•
•
Basado en diferencia de volatilidad del MoO3 y
Tc2O7
Proceso: Calentamiento a 850C
Tfusion MoO3 = 795C
Tebull. MoO3 = 1155C
•
Tfusion Tc2O7 = 119,5C
Tebull. Tc2O7 = 311C
Tc2O7 se volatiliza y arrastra con O2
MoO3 no se volatiliza
Se usa 99Mo de reactor: 200g MoO3 (1Ci/g)
SUBLIMACION
• Pureza radionucleidica
99Mo
(10-3 – 10-4 %)
186W(n,g)187W(n,g)188W 
188Re
185Re(n,g)186Re
90,6h
187Re(n,g)188Re 16,9h
Contenido de Re disminuye al aumentar el
numero de sublimaciones
1a sublimación: Re 10-3 %
2ª sublimación: Re 10-5 %
SUBLIMACION
•
•
•
•
•
•
Alta pureza radionucleidica
Alta pureza radioquímica
Alta pureza química
Baja probabilidad de contaminación bacteriana
Soluciones de alta concentración
99Mo de reactor
Generador cromatografico de
99Mo
–
99mTc
• Columna de lecho de alúmina a pH 1.5-5.0 donde se
adsorbe el Mo en forma de MoO4= o Mo7O24-6
• 99Mo obtenido de fisión del
235U
• Alta actividad específica (104Ci/g Mo)
• Capacidad de adsorción:
• 2 mg Mo / g alúmina
• Autoclavado de la columna
• Ensamblado en condiciones
asépticas en blindaje de Pb
• Controles de calidad
TIPOS DE GENERADORES DE
99Mo
–
99mTc
• LECHO HÚMEDO: El reservorio de NaCl 0.9% está
conectado al generador, el cual está continuamente
húmedo
• LECHO SECO: Una vez finalizada la elución, se seca la
columna con un vial al vacío
LECHO HÚMEDO:
DESVENTAJAS
• Disminución del rendimiento de elución por radiólisis del
agua, por formación de especies H2O2 y HO2.
• Interferencia en la marcación de los kits
POSIBLES SOLUCIONES
• Eluir 1 hora después de haber eliminado
los contaminantes
• NaCl 0.9% fresco introduce O2
• Agregar agentes oxidantes como ClO– , NO3-, u otros
• Aumentar el O2 disuelto en el NaCl 0.9 %
GENERADOR DE LECHO HÚMEDO
LECHO SECO
VENTAJAS
• Mejora el problema de disminución del % de elución de los
de lecho húmedo
• Introduce aire al sistema, manteniendo
el Tc como
99mTcO 4
DESVENTAJAS
• La columna podria quedar húmeda si se
el vial tiene poco vacio o se seca
insuficientemente
GENERADOR DE LECHO SECO
CONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDO
• EFICENCIA DE ELUCIÓN
•PERFIL DE ELUCIÓN
•PUREZA QUÍMICA
•PUREZA RADIONUCLEÍDICA
•PUREZA RADIOQUÍMICA
•pH DEL ELUATO
•ESTERILIDAD Y APIRIGENICIDAD
1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN
Es la fracción del 99mTc presente en el generador que es
separada durante el proceso de elución
Factores que influyen:
radicales libres (e- (ac), OH • , H2 , etc.)
Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie de la
columna
• mala calidad del adsorbente
• canalización de la columna
• mal empaquetamiento de la columna
• proceso de esterilización
• precipitacion de cristales de NaCl
2. PERFIL DE ELUCIÓN
Volumen de elución es aquel a partir del cual no se
incrementa más el rendimiento de separación
Los parámetros de la curva de elución de 99mTcO4- cuando se
eluye con NaCl 0.9 % están determinados por el tamaño del
lecho y cómo éste fue cargado.
• El volumen requerido para eluir el máximo
es proporcional al tamaño del lecho
• El ancho del pico es proporcional al tamaño
del lecho
• La altura del pico es inversamente
proporcionalal tamaño del lecho
3. PUREZA QUÍMICA
La impureza química más importante es el Al+3.
Límite: < 10 mg / mL (10 ppm)
Determinación: Ensayo a la gota en placas excavadas
con Alizarina S en medio acético.
Color amarillo: ausencia de Al+3
Color rosado amarillento: < 10 mg / mL
Color rosado > 10 mg / mL
4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA
La impureza radionucleídica más común es el
Límite: < 0.15 mCi/mCi de
99Mo
99mTcO 4
Determinación
• Cromatografía ascendente
• Medida de atenuación g con calibrador de dosis
• Espectrometría g
CROMATOGRAFÍA ASCENDENTE
ITLC-SG con NaCl 0.9 % (I) y MEC (II)
Rf de las especies presentes
(I)
(II)
Rf
99Mo
= 0.2 – 0.3
Rf
99mTcO 4
Rf
99mTcO
2
= 0.7 – 0.9
= 0.0
Rf
99mTcO 4
Rf
99mTcO
2
= 1.0
= 0.0
MEDIDA DE ATENUACIÓN g EN CALIBRADOR DE
DOSIS (g 99Mo = 740 keV)
Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón de 99Mo
medida con y sin blindaje en el factor de calibración de 99mTc. El
cociente es el
Factor de Atenuación (Fa) = Act.con blindaje
Act. sin blindaje
Sobre el eluído del generador, se repite el procedimiento en las mismas
condiciones (con y sin blindaje)
Act total
99Mo
= Act.con blindaje
Fa
Relación
99Mo
/
99mTc
=
Act total
99Mo
Act. sin blindaje
Limite de
99Mo:
0,15mCi/mCi 99mTc
ESPECTROMETRÍA g
• Es más exacto pues se mide la actividad correspondiente
a la emisión de los fotones de 740 keV del 99Mo
• Es más sensible pues detecta niveles de actividad mucho
menores
• El espectro se realiza en un espectrómetro de 1024
canales con detector de NaI (Tl), y un filtro de Pb de 15
mm de espesor.
• Se mide en el fotopico de 740 keV y en el de 140 keV.
• Teniendo en cuenta la eficiencia y corrigiendo por las
abundancias correspondientes, se calcula la relación
•99Mo /
99mTc
5. pH del eluato
Es importante porque puede indicar una probable
contaminación con microorganismos
6. Esterilidad y apirogenicidad
En general, los efectos combinados de filtración e
irradiación hacen difícil la contaminación del eluído
Si el fabricante adoptó las precauciones necesarias para
garantizar un eluído estéril y apirógeno, no es necesario
realizar controles de esterilidad
Generador
68Ge/68Ga
Generador
68Ge/68Ga
Rendimiento tipico 70%
Breakthrough de Ge-68 : de 3 x 10e-5 % a 1.0 x 10e-3% (aumenta con la
edad de generador)
Elucion: 5 mL 0.1 M HCl
Necesidad de pre-elucion cuando no se usa varios dias (ej fin de semana)
Tasa de radiacion en contacto con el generador <0.5 mR por mCi de Ge-68.
Debe estar dentro de un castillo blindado para asegurar la proteccion del
personal
Caracteristicas
Periodo de semidesintegracion del Ge-68: 271 days
Periodo de semidesintegracion del Ga-68: 68 minutes
Positrones: 1.90 Mev del Ga-68 (hijo)
89% abundancia
Radiacion emitida
Fotones: 0.51 Mev aniquilacion del positron
178% abundancia
1.08 Mev gamma
Rendimiento (%)
Actividad vs tiempo interelución
80.0
78.0
76.0
74.0
72.0
70.0
68.0
66.0
64.0
62.0
60.0
Fecha de calibración:
Actividad (mCi):
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
Tiempo (h)
100.0
120.0
140.0
160.0
01/04/2010 12:00
49.9