DE1300533B

DE1300533B - Verfahren zum Herstellen einer 137/56-+ Ba -haltigen Loesung

Info

Publication number: DE1300533B
Application number: DES94074A
Authority: DE
Inventors: Bonnin Andre Antony; Yordamian Stephane
Original assignee: Saint Gobain Techniques Nouvelles SA
Current assignee: Saint Gobain Techniques Nouvelles SA
Priority date: 1963-11-08
Filing date: 1964-11-06
Publication date: 1969-08-07
Also published as: LU47271A1; US3345305A; GB1080454A; FR1392506A; BE655420A; FR88316E; NL6412980A

Description

des zu untersuchenden Gegenstandes, etwa eines 10 jedoch von dem fixierenden Feststoff auch eine industriellen Erzeugnisses, begrenzt sein soll oder hinreichende mechanische Widerstandsfähigkeit vorwenn man fortlaufende vergleichende Untersuchungen an ein und demselben Erzeugnis ausführen muß.
Derartige Fälle sind beispielsweise bei der Lecksuche an Vakuumapparaturen, bei der Untersuchung 15
von Strömungsverläufen und bei Durchflußmessungen
gegeben.

Eine Möglichkeit, zu kurzlebigen Radioisotopen zu kommen, besteht in der chemischen Abtrennung

radioaktiver Folgeprodukte mit kurzer Halbwerts- 20 cyanid, Ausflocken und überführen desselben in zeit von ihrer langlebigen Muttersubstanz. ein flüchtiges organisches Lösungsmittel und Ver-

Unter den verschiedenen diesem Trennverfahren zugänglichen Zerfallspaaren ist das Paar Cäsium 137—■♦ Barium 137 praktisch von besonderer Bedeutung und eignet sich insbesondere für medizinische Untersuchungen, da sich Barium 137 einerseits ohne Gefahr in den Organismus einbringen läßt und andererseits durch die Emission von y-Strahlung eine In-vivo-Messung der Geschwindigkeit der Blutzirkulation ermöglicht.

Bei der Abtrennung von Barium 137 von Cäsium 137 bedient man sich im allgemeinen eines auf chromatographischem Wege arbeitenden Verfahrens:
Dabei wird das radioaktive Cäsium, ausgehend i ¹C⁺

aussetzen, die von einem in üblicher Weise ausgefällten Ferrocyanid nicht ohne weiteres erwartet werden kann.

Dementsprechend wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise vorgegangen, daß als fixierender Feststoff ein Ferrocyanid eines Nebengruppenelementes verwendet wird, das entweder ausgehend von in wäßriger Lösung kolloidal gefälltem Ferro-

dampfen dieses Lösungsmittels hergestellt worden ist oder das fixiert an bzw. in einem festen Träger vorliegt.

Als solche feste Träger kommen in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere Kolloidiumfilme oder stark basische Kunstharz-Anionenaustauscher, insbesondere auf Amin-Styrol- oder -Phenolharzbasis, in Frage. Als Elutionsmittel eignen sich vor allem wäßrige Lösungen von Barium- oder Natriumsalzen oder von Calciumglukonat oder Calciumlävulinat. Soll die erfindungsgemäß hergestellte Bariumlösung für medizinische Untersuchungen benutzt werden, so

von einer '55 Cs"¹" -Lösung, an einem in einer Säule 35 empfiehlt es sich, gemäß einer anderen Weiterbildung enthaltenen Ionenaustauscherharz fixiert und das der Erfindung das ¹³^Ba"¹"¹"-haltige Eluat nach vordurch radioaktiven Zerfall fortlaufend nachgebildete angehender Zugabe einer Salzlösung über ein steri-Barium 137 durch Einspritzen eines bestimmten lisierendes Filter zu schicken.
Volumens einer als Eluent dienenden alkalischen Die Herstellung der erfindungsgemäß brauchbaren

Lösung eluiert, wobei diese Einspritzung des EIu- 40 Ferrocyanide kann in verschiedener Weise erfolgen, enten in Zeitabständen wiederholt wird, die für die Brauchbare Methoden für die Herstellung von kol-Wiedereinstellung des radioaktiven Gleichgewichtes loidalen Ferrocyaniden von Nebengruppenelementen zwischen Cäsium 137 und Barium 137 ausreichen, in wäßriger oder in organischer Phase sind beispielswozu in der Praxis etwa 10 Minuten genügen. Mit weise in der französischen Patentschrift 1 375 007 den bisher im Rahmen dieses Verfahrens benutzten 45 beschrieben.

Austauscherharzen ist jedoch keine so weitgehend Danach lassen sich kolloidale Ferrocyanide der

selektive Trennung der beiden Radioisotope möglich, Nebengruppenelemente in wäßriger Phase durch daß sich eine sehr oft wiederholte Gewinnung einer Mischen einer Lösung von Alkaliferrocyanid mit ¹³SoBa^{+ +}-haltigen Lösung in einer unmittelbar an- einer Salzlösung eines Nebengruppenelementes erhalwendbaren Form und mit der gewünschten Ge- 50 ten. Das Ausflocken des wäßrigen Kolloids wird schwindigkeit, ausgehend von derselben Menge mit Hilfe eines quaternären Ammoniumsalzes erCäsium 137, erreichen ließe. Das Ergebnis dieser reicht. Die ausgeflockte Substanz wird dann in ein ungenügend selektiven Trennung der beiden Radio- flüchtiges organisches Lösungsmittel extrahiert, isotope bei dem bekannten Verfahren besteht dem- Durch Verdampfung des Lösungsmittels erhält man entsprechend in einem unzureichenden Dekonta- 55 ein festes Ferrocyanid, das in Wasser unlöslich ist minationsfaktor bzw. in einer gewissen Kontamina- und dessen mechanische Eigenschaften sehr viel tion des Eluats durch Cäsium 137. besser sind als diejenigen von Ferrocyaniden, die

Ziel der Erfindung ist es daher, das bekannte durch direkte Fällung entstehen.
Verfahren in der Weise abzuwandeln, daß eine rasche Für die Herstellung der wäßrigen kolloidalen

und vollkommene Trennung von Barium 137 und 00 Lösung benutzt man vorzugsweise sehr verdünnte Cäsium 137 voneinander erreicht werden kann. Lösungen, um ein stabiles Kolloid zu erhalten. Man

Die mit der Erfindung geschaffene Lösung dieser mischt beispielsweise gleiche Volumina einer Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß sich Barium 2 · 10~³m-Lösung eines Alkaliferrocyanids mit einer 137 in besonders einfacher und sicherer Weise von 3 ■ 10"³m-Lösung eines Kupfersalzes. Die Lösungs-Cäsium 137 trennen läßt, indem man als fixierenden ⁶5 konzentrationen können aber selbstverständlich Feststoff im Rahmen des eingangs erwähnten Ver- innerhalb weiter Grenzen variieren,
fahrens ein festes Ferrocyanid eines Nebengruppen- Eine sehr gute Ausflockung des wäßrigen Kolloids

elementes benutzt. Ein solches Ferrocyanid fixiert läßt sich beispielsweise durch Zugabe von 4 Teilen

einer 3 · 10~⁵m-Lösung eines quaternären Ammoniumsalzes, wie Lauryl-benzyl-dimethyl-ammoniumchlorid, zu 50 Teilen einer 10~³m-kolloidalen Kupferferrocyanidlösung erreichen. Die ausgeflockte Substanz wird dann mit einem flüchtigen organischen Lösungsmittel wie Trichloräthylen oder Methylisobutyl-keton aus der wäßrigen Phase extrahiert. Die Konzentration der Kolloidsubstanz in der organischen Phase sollte dabei zur Verringerung des Lösungsmittelvolumens und damit der Verdampfungszeit relativ hoch sein.

Durch Abdampfung des Lösungsmittels kommt man zu einem festen Kupferferrocyanid, dessen mechanische Eigenschaften gegenüber einem durch Fällung erhaltenen Kupferferrocyanid erheblich besser sind. Das erhaltene Ferrocyanid besitzt eine gute Stabilität gegenüber Strahlungseinwirkung und eine erhöhte Fixierungskapazität für das Cäsium. Diese Kapazität liegt in der Gegend von 5 c Cäsium pro Gramm festes Ferrocyanid und geht damit sehr weit über den praktischen Bedarf hinaus, der einer Menge von 5 bis 10 mc Barium 137 am Ausgang des »Generators« entspricht.

Noch bessere Haltbarkeit und größere Fixierungskapazität der Ferrocyanide für Cäsium erhält man durch Fixierung der Ferrocyanide auf diversen Trägermaterialien, wie Kollodium, und insbesondere auf Ionenaustauscherharzen. Man vermeidet dadurch die Filtrationsschwierigkeiten auf Grund der Bildung von sehr feinen Teilchen und verbessert den Wirkungsgrad durch Vergrößerung der Grenzfläche zwischen flüssiger und fester Phase.

Die Ferrocyanide können beispielsweise in einem Kollodiumfilm eingebettet werden. Zur Herstellung dieser Filme verfährt man in der folgenden Weise: Man geht von einem kolloidalen Ferrocyanid aus, das durch Mischen gleicher Volumina einer Lösung von Alkaliferrocyanid mit einer Lösung eines Salzes eines Nebengruppenelementes erhalten wurde, und überführt die besagte kolloidal gelöste Substanz in eine organische Phase, wie Trichloräthylen, die wegen ihrer großen Flüchtigkeit gewählt wird, und mischt nun mit einer Lösung von Kollodium in Äthylacetat. Nach Ausbreiten und Trocknen erhält man als Rückstand einen Film, den man in dünne Streifen zerschneiden kann und der Cäsium gut fixiert.

Ebenso lassen sich für die Fixierung von Ferrocyanid Ionenaustauscherharze verwenden. Die direkte Fixierung der Ferrocyanide durch Ionenaustauscherharze kann dabei in folgender Weise erklärt werden: Die kolloidalen Teilchen des Ferrocyanids sind negativ geladen und verhalten sich daher etwa wie Anionen. Man kann sich daher vorstellen, daß diese Teilchen mit den Anionen eines passenden Austauscherharzes austauschbar sind.

Gemäß einer ersten Fixierungsmethode wird ein anionisches Harz bzw. ein Anionenaustauscher mit einem kolloidalen Ferrocyanid, wie dem Kupferferrocyanid zusammengebracht und gerührt. Anschließend wird das Harz dann mit einer Cäsiumlösung behandelt und in eine Kolonne gebracht. Gemäß einer zweiten Fixierungsmethode fixiert man zunächst die Ferrocyanidanionen auf dem Harz und läßt anschließend ein Kupfersalz, wie das Nitrat, Sulfat oder Chlorid, damit reagieren. Die Reaktion verläuft besonders schnell bei einer konzentrierten Kupferchloridlösung. Die Zugabe der konzentrierten Kupferchloridlösung kann vorteilhaft in Gegenwart einer verdünnten Kaliumchloridlösung stattfinden, wodurch die Fixierungskapazität des Harzes für Cäsium weiter stark erhöht wird.

Das so behandelte Harz fixiert Cäsium 137, und Barium 137 kann mit praktisch quantitativer Ausbeute eluiert werden.

Das Harz besitzt gleichermaßen eine ausgezeichnete Fähigkeit, das in einer wäßrigen Lösung enthaltene Cäsium beim raschen Durchlaufen dieser Lösung durch eine mit Harz gefüllte Säule festzuhalten. Diese Eigenschaft ermöglicht eine bemerkenswerte Verbesserung von Barium-Generatoren, indem man diese mit einer Sicherungs- oder Schutzkapsel, die mit einem inaktiven Harz gefüllt ist, versieht, die das Cäsium, das mit dem Eluat mitgenommen werden könnte, zurückhält. Mit einer solchen Schutzmaßnahme ist es möglich, die Kontaminierung des Eluats um einen Faktor von mehr als 100 zu verringern. Das ist insbesondere wertvoll, wenn die Barium-137-Lösung für medizinische Untersuchungen bestimmt ist, bei denen eine möglichst geringe Kontaminierung des Eluats angestrebt wird.

Die Arbeitsweise eines Barium-Generators für medizinischen Gebrauch sollte den folgenden Bedingungen genügen:

■ _{m k}, _{m v} , „ _{d hohe Akti}.

^{Vltal erreicm} werden,

die Kontaminierung soll so gering wie möglich sein,

⁵S¹¹. ^sten1' ^{isotonisch und frei von} Substanzen sein.

Die geringe Halbwertszeit des Bariums erfordert die Injektion desselben innerhalb von 5 Minuten nach der Abtrennung. Es steht daher für die Sterilisierung der Lösung nur eine geringe Zeit zur Verfügung. Man schickt dazu das vorher zu einer Salzlösung hinzugegebene Eluat durch ein Sterilisierungsfilter. Die Zugabe der Salzlösung ermöglicht den quantitativen Durchgang des Bariums durch das Filter.

Die zu injizierende Lösung sollte eine solche molare Konzentration besitzen, daß ihr osmotischer Druck gleich dem des Blutes ist. Diese Bedingung ist jedoch nicht zwingend, denn die injizierten VoIumina sind im allgemeinen gering. Es ist schließlich nötig, daß das Eluierungsmittel nicht mit dem Kupferferrocyanid reagiert.

Eluierungsmittel, die zu sehr guten Resultaten führen, sind beispielsweise Natriumchlorid in einer Konzentration von 9 g/l sowie 10%ige Lösungen von Calciumglukonat oder von Calciumlävulinat. Für einen Barium-137-Generator zum medizinischen Gebrauch benutzt man insbesondere Calciumlävulinat, da es zu einer praktisch vernachlässigbaren Kontaminierung führt.

Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nunmehr einige Ausführungsbeispiele angegeben werden, aus denen sich sowohl der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch der Aufbau eines darauf folgenden Generators für Barium 137 ersehen läßt.

Beispiele 1, 2 und 3 beziehen sich auf die Darstellung von Barium 137 mittels direkter Fixierung von Cäsium an einem Ferrocyanid eines Nebengruppenelementes, wie dem gemischten Kaliumkupferferrocyanid.

Beispiele 4 und 5 zeigen die Fixierung von Cäsium an Ferrocyanid, das in einen Kollodiumfilm eingebettet ist.

In Beispielen 6 und 7 wird die Darstellung von Barium 137 mit Hilfe von Ferrocyanid, das an einem Anionenaustauscherharz (Dowex® 1X8, Korngröße 75 bis 150 μ) fixiert ist, erläutert.

Beispiele 8, 9 und 10 lassen den Nutzen einer Schutzmaßnahme an einem Barium-137-Generator erkennen, dessen aktiver Teil aus einer Säule besteht, die mit einem auf dem gleichen Austauscherharz fixierten Ferrocyanid gefüllt ist.

Beispiel 11 zeigt die Präparation von Barium 137 unter Verwendung von Ferrocyanid, das an einem grobporigen Anionenaustauscherharz (Amberlyst® A 27) fixiert ist.

Beispiel 12 zeigt, daß sich die Kapazität des Harzes für Cäsium wesentlich erhöht, wenn es zunächst in die Ferrocyanidform gebracht wird und dann mit einer konzentrierten Lösung von Kupferchlorid und einer verdünnten Lösung von Kaliumchlorid behandelt wird.

In Beispiel 13 wird eine Präparation von Barium 137 gezeigt, bei der das gewählte Ferrocyanid ein an einem grobporigen Anionenaustauscherharz wie bei Beispiel 11 fixiertes, gemischtes Kalium-Nickel-Ferrocyanid ist.

Beispiel 14 enthält zwei vergleichende Untersuchungen über die Fixierungskapazitäten der gewählten Austauscherharztypen für Cäsium.

Beispiel 15 bezieht sich auf die Verwendung von Calciumlävulinat als Eluierungsmittel für einen Barium-Generator Tür medizinische Anwendungen.

In Beispiel 16 sind die Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Barium-137-Generators angegeben, der insbesondere für medizinische Zwecke gedacht ist.

Es sei kurz daran erinnert, daß die Ausbeute an einem Generator durch das Verhältnis

E = -Φ*-

Man bringt 11 dieser kolloidalen 10 ³molaren Ferrocyanidlösung in ein Dekantiergefäß bzw. Scheidetrichter und fügt 80 ml Lauryl-benzyldimethyl - ammonium - cequartyl- oder -chlorid (5 · 10""³ Mol) hinzu. Man rührt zur Homogenisierung der Mischung.

Nach einigen Sekunden wird die Ausflockung sichtbar; man fügt nun 10 ml Trichloräthylen hinzu und rührt bzw. schüttelt durch. Die organische Phase nimmt den braunen Farbton des Kupferferrocyanids an, während sich die wäßrige Phase entfärbt.

Nach dem Dekantieren und Beseitigen der wäßrigen Phase nimmt man 10 ml des kupferferrocyanidhaltigen Trichloräthylens (10^-1 MoVl; die Konzentration wurde zur Vermeidung zu großer Lösungsmittelmengen bei der Verdampfung relativ erhöht) und benutzt einen leichten Luftstrom zur Beschleunigung der Abtrennung des Trichloräthylens. Nach Beendigung der Verdampfung erhält man ein dunkelbraunes, bröckeliges, festes Produkt, das in Wasser unlöslich ist, sich aber in den üblichen organischen Lösungsmitteln dispergiert.

Die Wägung ergab 0,372 g dieses festen Produktes, das in einen Erlenmeyer-Kolben gebracht wurde, der 50 ml einer Cäsium-137-Lösung enthielt, deren gemessene Aktivität in Impulsen pro Minute unter festgelegten Zählbedingungen bei 1408 ipm/ml lag.

Die Lösung wurde 30 Minuten lang mit einem Magnetrührer gerührt. In einer nach 20 Minuten Absetzen entnommenen Probe von 1 ml wurde keine Aktivität mehr gefunden, d. h., das Cäsium wird zu 100% von der Festsubstanz fixiert. Die gesamte, an der Festsubstanz gesammelte Aktivität betrug daher

/A_f = 1408

50 = 70 400 imp/Min.

gegeben ist, wobei A_f die in einem ^I37Ba-Entwickler fixierte Aktivität ist und A₀ die gesamte Anfangsaktivität der Behandlungslösung.

Die Kontamination (des Eluats mit ¹³⁷Cs) wird durch das Verhältnis

C =

charakterisiert, wobei A_r die Restaktivität des Eluats ist, die noch nach einer für das vollständige Abklingen der Aktivität von Barium 137 ausreichenden Zeit gemessen wird. Diese Restaktivität beruht auf einer Kontamination des Eluats durch Cäsium.

Die Parameter E und C ermöglichen daher die Beurteilung der Brauchbarkeit eines solchen Generators.

Beispiel 1

Das in wäßriger Phase kolloidal gelöste, gemischte Kalium-Kupfer-Ferrocyanid wird in folgender Weise hergestellt: Man mischt gleiche Volumina einer Lösung von Kaliumferrocyanid K₄[Fe(CN)₆] mit einer Konzentration von 2 · 10 ~³ MoVl und einer Lösung von Kupfernitrat Cu(NO₃J₂ in einer Konzentration von 3 · 10~³ Mol/l.

Das wie vorstehend beschrieben präparierte, aktive Produkt wurde 5 Minuten lang mit 10 ml einer Bariumnitratlösung mit einer Konzentration von 30 g/l gerührt. Nach dem Dekantieren wurden 4 ml der Lösung für die Zählung entnommen. Die erste Aktivitätsbestimmung erfolgte 5 Minuten nach Beendigung des Rührvorganges. Anschließend wurde die Aktivität zur Verfolgung der Abklingkurve jede Minute gemessen.

Die logarithmische Auftragung der Aktivität gegen die Zeit lieferte eine Gerade. Diese Eigenschaft ermöglicht die Extrapolation auf den Zeitpunkt Null (der beispielsweise der Beendigung der Badbewegung entspricht).

Nachfolgend werden die erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt:

Zeit in Minuten nach Beendigung des Rührvorgänges	Gemessene Aktivität einer 4-ml- Probe [ipm]	log A
5	4083	3,61
6	3221	3,51
7	2441,	3,39
8	1006	3,26
9	1397	3,14
10	1111	3,04
11	870	2,94
12	703	2,84
13	544	2,73

Zeit in Minuten

nach Beendigung des

Rührvorganges

14
15

30

Fortsetzung

Gemessene Aktivität
einer 4-ml-Probe

Ppm]

400
300

log A

2,60

2,47

Daraus folgt eine Ausbeute von:
„ 41 500 · 100

70400
Die Kontamination beträgt:

52,5

= 59% ·

Q ₌

41500

= 1,3-10"

Beispiel 2

4 g festes Kupferferrocyanid, das wie im Beispiel 1 angegeben hergestellt wurde, wurden mit Cäsium beladen. Die unter festgelegten Bedingungen gemessene fixierte Aktivität betrug 100 000 imp/Min. Das feste Ferrocyanid wurde in eine kleine, am Ende einer Spritze angeschmolzene Glassäule gebracht; diese Anordnung ermöglichte das Eluieren mittels 10 ml einer wäßrigen Bariumnitratlösung innerhalb von einigen Sekunden. Die bei wiederholten Operationen immer genau am Endpunkt der Elution betrachtete eluierte Aktivität schwankte zwischen 12500 und 20000imp/Min., d.h. zwischen 12 und 20% der am Ferrocyanid fixierten Aktivität. Die gleichzeitig ausgetragene Menge Cäsium lag unter ¹Z₂₀₀₀ der auf dem Ferrocyanid fixierten Aktivität. Nach etwa 50 Operationen zeigte der Generator das gleiche Verhalten wie im Anfangsstadium.

Beispiel 3

Es wurde eine mit einem Glasfilter Nr. 4 versehene Hülse aus gut temperaturbeständigem Glas mit relativ geringem Adsorptionsvermögen benutzt. An dem wie im Beispiel 1 beschriebenen präparierten Kupferferrocyanid wurde eine Aktivität von 1 mc pro 0,3 g des trockenen Produktes fixiert.

Die Fixierung des Cäsiums betrug 99,975%; die fixierte Aktivität lag bei:

A₁ = 1,47 · 10° imp/Min.

Für jede Eluierung wurde ein Volumen von 10 ml benutzt.

Der Nullwert des Zählrohres lag bei 31 imp/Min. Daraus folgt:

A_r = (52 - 31) · 2,5 = 52,5 imp/Min.

Durch Einzeichnen der Geraden in die logarithmische Darstellung der Aktivität in Abhängigkeit von der Zeit und Extrapolieren erhält man log A₀ (4 ml); daraus ergibt sich: A₀ (4 ml) = 16 600 imp/Min.

Da insgesamt ein Volumen von 10 ml Lösung benutzt wurde, beträgt ihre Gesamtaktivität an Barium 137:

A₀ (Gesamt) = 16 600 · 2,5 = 41 400 imp/Min.

Um das Abklingen des Bariums über eine große

Anzahl von Halbwertzeiten bei für die Messung günstigen Impulsraten verfolgen zu können, wurden drei Proben des Eluats von je 1 ml entnommen und unverdünnt (a) bzw. auf 10 ml (b) sowie auf 100 ml

(c) verdünnt für die Aktivitätsmessungen verwendet.

■ Von den drei erhaltenen Lösungen (c), (b) und (a) mit den spezifischen Aktivitäten^r, -rl·- und A_c (wobei

ίο A_c die spezifische Aktivität von 1 ml Eluat ist) wurde je 1 ml für die Aktivitätsmessungen verwendet.

Die nacheinander erhaltenen Meßdaten für die in der angegebenen Reihenfolge für die Messungen verwendeten Lösungen wurden jeweils mit 1000, 100 bzw. 10 multipliziert und logarithmisch gegen die Zeit aufgetragen. Man erhält so eine Gerade, mit deren Hilfe die Gesamtaktivität des Eluats bei fo (Schnittpunkt mit der Ordinate) bestimmt werden kann.
Es wurden folgende Resultate erhalten:

1. Mit Ca(NO₃J₂; 5 g/l

Eluatmenge 10 ml

Gesamtaktivität des Eluats bei ta 2,3 · 10⁷ imp/Min.

Ausbeute 15,6%

Restaktivität 2925 imp/Min.

Kontamination , 1,3 ■ 10"*

2. Mit NaNO₃; 5 g/l

Eluatmenge 10 ml

Gesamtaktivität des Eluats .. 1,595 · 10⁷ imp/Min.

Ausbeute 10,8%

Restaktivität 18 000 imp/Min.

Kontamination 10"³

Beispiel 4

5 ml einer 0,1 molaren Lösung von K₂Cu₃[Fe(CNJt]₂ in Trichloräthylen wurden zu 10 ml einer Kollodiumlösung mit 2,5% Trockengehalt in Äthylacetat zugegeben. Die Ausbreitung wurde auf 80/100 bemessen. Dabei wurde eine Filmfläche von 56 cm² erhalten.

Der in dünne Streifen zerschnittene Film nimmt 95% des in 100 ml einer Lösung mit einer spezifischen Aktivität von 3200ipm/ml enthaltenen Cäsium 137 auf. Die insgesamt fixierte Aktivität A_s beträgt daher

300 000 imp/Min.

Die Filmstücke wurden in eine Säule gebracht, die

an ihrem unteren Ende ein Filter Nr. 1 enthielt.

Die Eluierung des ¹³⁷Ba aus diesem Generator mit

verschiedenen Lösungen führte zu folgenden Ergebnissen:

	Lösung	Menge	Ausbeute	Kontami nation
		ml	/0
60 20 g/l	Ba(NO₃)J₂	5	10	10-*
5 g/l	Ca(NO₃J₂	16	12	4·ΙΟ"*
20 g/1	Ba(NO₃J₂	16	27	10-*
10 g/1	Ba(NO₃J₂	16	22	10-*
⁶⁵ 240 g/l	BaCl₂	16	33,5	10-*
9 g/l	NaCl	16	11	3 10"³
200 g/l	Ca(NO₃J₂	16	50	6 ΙΟ"*

909532/280

Beispiel 5

Es wurde 1 cm² eines Films benutzt, dessen Ferrocyanidgehalt einer Mischung von 4 ml einer 10~³molaren K₂Cu₃[Fe(CN)fe]₂-Losung mit einer Kolloidiumlösung mit 2,5% Trockenextrakt in Äthylacetat entsprach.

Nach Bewegung dieses Filmstückes in 100 ml einer Cäsium-137-Lösung, deren Aktivität bei 3250 ipm/ml lag, über eine Zeitdauer von 24 Stunden wurde eine 98,5% ¹³⁷Cs-Extraktion aus der Lösung entsprechend einer fixierten Aktivität von:

A/ = 320 Ot)O imp/Min.

beobachtet.
Die Eluationen ergaben folgende Resultate:

Es wurde in eine Säule gebracht; eine Elution mit 16 ml einer Lösung von 9 g NaCl/1 ergibt:

E =
C =

77%,
2-IQ

	Eluent	Menge	Ausbeute	Kontamination	ίο-²
		ml	%		ίο-²
9 g/l	NaCl	4	10	1,7	ΙΟ"²
9 g/l	NaCl	10	10	2,2
9 g/l	NaCl	16	29	1,5

Aus einem Vergleich der Beispiele 4 und 5 folgt: Natriumchlorid führt zu Kontaminationen, die höher liegen als bei den anderen Salzen, Barium- und Calciumsalze geben zufriedenstellende Resultate, wenn man sich in einem Konzentrationsbereich von etwa 5 bis 20 g/l hält.

Beispiel 6

Es wurden 2 g des Anionenaustauscherharzes (Dowex® 1 X 8, Korngröße 75 bis 150 μ) abgewogen. Diese 2 g Harz wurden mit 100 ml einer kolloidalen 10"³molaren Kupfer-Ferrocyanid-Lösung zusammengebracht und 2 Stunden lang .gerührt. Das Harz nimmt eine dunkelbraune Färbung an, aber der größte Teil des Ferrocyanids bleibt in Lösung.

Bei Behandlung mit einer Cäsium-137-Lösung nimmt dieses Harz eine Aktivität auf von:

Af = 235 000 imp/Min. Die Ausbeute ist also bei Verwendung eines Harzes als Trägermaterial bedeutend höher. Das dürfte auf einer Verbesserung des Kontaktes zwischen Festsubstanz und Flüssigkeit beruhen, da das Ferrocyanid in einer dünnen Schicht an der Oberfläche der Harzkörner haftet.

Beispiel 7

Es wurden 20 g des Harzes wie bei Beispiel 6 abgewogen. Das Harz wurde mit Wasser gewaschen und die sehr feinen Körner durch fortlaufendes Dekantieren und Ablassen entfernt.

Das Harz wurde dann mit 100 ml einer 2 · 10~²molaren K₄[Fe(CNJt]-LoSUHg zusammengebracht. Es wurde eine Gelbfärbung des Harzes beobachtet, das unmittelbar alles Ferrocyanid fixiert. Die überstehende Flüssigkeit gibt mit einer Kupfersalzlösung keine Färbung, d. h., sie enthält keine Ferrocyanidionen mehr.

Das Harz wurde erneut gewaschen, dann wurden 100 nil einer 3 · 10-²molaren CuSO₄-Lösung hinzugefügt. Während eines 30 Minuten dauernden Rührens nimmt das Harz fortschreitend eine dunkelgrüne Färbung an.

2 g dieses Harzes wurden in einem Erlenmeyer-Kolben mit 24 ml einer Cäsium-137-Lösung mit einer spezifisthen Aktivität von 15 750 ipm/ml 2 Stunden lang in Kontakt gebracht.

Es wurde eine Extraktion des Cäsiums durch die Festsubstanz von 99,3% gefunden. Die fixierte Aktivität betrug:

A₁ = 375 600 imp/Min.

Das mit Cäsium 137 beladene Harz wurde nun in eine graduierte Bürette mit einem kleinen Glaswollepfropfen gebracht.

Die unter gleichen Bedingungen ausgeführten EIutionen ergaben folgende Resultate:

Eluent	Menge ml	235 000 190 000 145 000 200 000	A,	Ausbeute	Kontamina tion
9 g/1 NaCl 9 g/1 NaCl H₂O H₂O	4 4 4 4	760 650 13 0	62 50 40 57	3 · ΙΟ"³ 3 · 10"³ 8 · 10"⁵ ΙΟ"⁵

Man stellt fest, daß die Ausbeuten selbst mit reinem Wasser genügend hoch sind, was bei den Produkten nach den vorangehenden Beispielen nicht beobachtet wurde.

Die bei NaCl-Lösungen noch erhöhte Kontamination wird bei Verwendung von Wasser vernachlässigbar. „ . · , ο ⁶ Beispiel8

Man sättigt 10 g eines Harzes wie bei Beispiel 6 durch Behandlung mit 600 ml einer (),02molaren K4[Fe(CN)fe]-Lösung mit Ferrocyanidanionen. Das so behandelte Harz wird 4 Stunden lang mit 600 ml einer 0,05molaren CuSO^-Lösung zusammengebracht.

Man fixiert 1 mc Cäsium 137 an 2,5 g dieses Produktfes. Die unter festgelegten Bedingungen gemessene y-Aktivität beträgt 1,2 · 10⁸ imp/Min. Diese 2,5 g werden in eine Säule mit 1 cm² Querschnitt gebracht. Man eluiert das Barium 137 mit 4 ml Wasser. Die auf den Endpunkt der Elution bezogene Aktivität des eluierten Bariums beträgt 9.55 · 10⁷ imp/Min., d. h., es wird eine Ausbeute von 79% erreicht. Die das Barium kontaminierende Cäsium-137-Aktivität liegt bei 9000 imp/Min. Das Verhältnis von Cäsium- zu Bariumaktivität am Ende der Elution ist daher gleich 9,4· 10 ~⁵.

Man gibt nun zu dem vorstehenden Generator eine Schutzhülse bzw. -kapsel hinzu, die durch 2,5 g des inaktiven Produktes in einer Säule mit 1 cnr Querschnitt gebildet wird. Die Elution mit 10 ml

Wasser liefert eine Bariumaktivität von 1,0 · 10³ imp/

Min., bezogen auf den Endpunkt der Elution, d. h. eine Ausbeute von 83%· Die Verunreinigung dieses Bariums durch Cäsium entspricht nur 67 imp/Min. Das Verhältnis von Cäsium- zu Bariumaktivität am Ende der Elution (d. h. die Kontamination) beträgt daher nur 6,7 · 10 ~⁷.

Beispiel 9

Zur Prüfung, ob das mit Kupferferrocyanid behandelte Harz eine Sicherung darstellt bzw. einen Schutz gewährleistet und das Cäsium, das die Behandlungslösung eines »Ba¹³⁷-Entwicklers« verunreinigt, zurückhalten kann, wurde folgende Untersuchung durchgeführt:

In ein 150-ml-Dekantiergefäß bzw. Scheidetrichter wurden etwa 2 g des Harzes zwischen zwei Glaswollschichten eingebracht. Parallel wurde eine Cäsium-137-Lösung mit einer spezifischen Aktivität von 1550 ipm/ml hergestellt.

20 ml dieser Lösung wurden mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 2 ml/Min, durch das Harzbett geschickt. Durch Zählung wurde eine Restaktivität in der gesammelten Lösung von 6 ipm/ml festgestellt. Daraus folgt ein Dekontaminationsfaktor von:

1550
6

25

= 258 .

Nach diesen Resultaten ist es möglich, eine Verringerung der Kontamination um einen Faktor 100 bei jedem Ba¹³⁷-Entwickler durch Zugabe einer Schutzhülse mit inaktivem Produkt vorzusehen.

Beispiel 10 .

Es wurde eine Anordnung, bestehend aus einer ersten Säule mit einem inneren Durchmesser von 15 mm und einer Höhe von 40 cm mit einer Sinterplatte Nr. 1 und einem konischen Schliff an einem ihrer Enden und einer zweiten Säule mit demselben Durchmesser und einer Höhe von 6 cm benutzt, bei der die zweite Säule am unteren Teil der ersten mit Hilfe eines konischen Schliffes angesetzt werden kann. Diese zweite Säule endet in einem Filter Nr. 1 und einem Hahn.

1 mc Cäsium-137 wurde an 2,5 g des wie im Beispiel 6 beschrieben hergestellten feuchten Harzes fixiert, was einer Gesamtaktivität von:

Af = 1,2 -1O⁸ imp/Min.

entspricht. Dieses Harz wurde in die erste Säule gebracht.

2,5 g des inaktiven Harzes wurden in die zweite Säule gebracht, die die Rolle der Schutzvorrichtung übernimmt.

Die Eluierungen wurden mit reinem Wasser mit und ohne Schutzsäule durchgeführt, und es wurden folgende Resultate erhalten:

Kontamination

65

2. Mit Schutzsäule

7 ml H₂O
10 ml H₂O
10 ml H₂O

7,44 · 10⁷	21	60
5,45 · 10⁷	92	45
10⁸ .	67	83

3-10-⁷ 1,7-ΙΟ"⁶ 6,7 · ΙΟ"⁷

1. Ohne Schutzsäule

4 ml H₂O
4 ml H₂O
4 ml H₂O

1,2	•10⁸	12 700	100
1·	10³	24000	83
9,55·	10⁷	9000	68

ΙΟ"⁴
2-10"⁴
9 10'⁵

Die Kontamination von Wasser ohne Schutzsäule von etwa 10~⁴ fällt mit der Schutzsäule auf vollständig vernachlässigbare Werte ab. Bei Verwendung einer genügend großen Menge Eluierungsmittel Tür die Mitnahme des gesamten Bariums der aktiven Zone bleiben dabei die Ausbeuten nennenswert hoch.

Beispiel 11

Ein grobporiges Anionenaustauscherharz (Amberlyst® A 27) wurde gemahlen und gesiebt. Die Körner mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,2 mm wurden aussortiert.

Diese Fraktion wurde mit einer Kaliumferrocyanidlösung mit einer Konzentration von 2 · 10 ~² Mol/l gesättigt und dann mit einer konzentrierten Kupferchloridlösung behandelt.

Nach dem Waschen und Trocknen konnte an diesem Produkt eine Menge von 0,06 Milliäquivalenten Cäsium pro Gramm fixiert werden. Diese Menge entspricht 280 mc Cäsium 137.

720 mg des so hergestellten Produktes wurden in eine Säule mit 0,4 cm Innendurchmesser und 10 cm Höhe gebracht. Daran wurde 1 mc Cäsium 137 fixiert, entsprechend einer Impulsrate unter definierten Meßbedingungen von 115 · 10⁶ imp/Min.

Die Elution mit 2 ml Wasser lieferte eine Aktivität von 48 · !O⁶ imp/Min. unter den gleichen Meßbedingungen.

Nach Abklingen des Barium 137 ist keine Cäsium-137-Aktivität im Eluat mehr feststellbar. Das Verhältnis der eluierten Cäsium-137-Aktivität zur Bariumaktivität liegt daher unter 10~⁷.

Beispiel 12

Die in gleicher Weise in die Ferrocyanidform gebrachte gleiche Fraktion des gleichen Harzes wie im Beispiel 11 wurde mit einer Lösung von Kupferchlorid (nahe Sättigungskonzentration) und Kaliumchlorid (1 Mol/l) behandelt.

Nach Waschen und Trocknen konnte das Produkt 0,15 Miliiäquivalente Cäsium pro Gramm fixieren. Diese Menge entspricht 700 mc Cäsium 137.

Beispiel 13

Ein Harz wie im Beispiel 11 mit einer Korngröße zwischen 0,1 und 0,2 mm wurde mit Ferrocyanidanionen gesättigt, wie im Beispiel 11 beschrieben, und dann längere Zeit mit einer gesättigten Nickelchloridlösung in Kontakt gebracht.

Man bildet mit dem so behandelten Harz ein Bett von 20 mm Durchmesser und 15 mm Höhe. An diesem Bett wird eine Cäsium-137-Aktivität fixiert, die 350 000 imp/Min. unter den festgelegten Meßbedingungen entspricht.

Die Elution mit 4 ml einer wäßrigen Lösung von Calciumlävulinat bringt eine Barium-137-Aktivität von 260000imp/Min., d.h. 74% der fixierten Akti-

liegt

vität. Die Kontamination durch Cäsium 137
bei 18imp/Min.

Das Verhältnis von Cäsium- zu Bariumaktivität im Eluat ist daher gleich 7·10~⁵.

Beispiel 14

Es wurde ein Barium-137-Generator mit den folgenden Kennzeichen hergestellt:

In eine Säule mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Höhe von 10 cm wurde ein Volumen von 1,2 cm³ eines Harzes mit einer Korngröße zwischen 0,10 und 0,20 mm gebracht. Um das Totvolumen soweit wie möglich zu reduzieren, wurde der untere Teil der Säule mit einer Nylonstoffscheibe an der Spritzenabschlußkappe verklebt.

Die Behandlungsbedingungen wurden im Hinblick auf die Erlangung einer Aktivität in der Gegend von 30 mc in 2 ml Eluat gewählt, was gleichbedeutend mit

einer zu fixierenden Aktivität von 40 mc an einer Harzmenge von etwa 1 g ist.

Bei einer ersten Untersuchung wurden 2 g Harz A (Dowex® 1 X 8) benutzt, die wie im Beispiel 7 beschrieben präpariert wurden. Dieses Harz wurde 1 Stunde lang mit 50 ml einer radioaktiv markierten Cäsiumlösung (Konzentration 1,6 · 10"*) gerührt.

Bei einer zweiten Untersuchung wurden 2 g Harz B (Amberlyst® A 27) benutzt.

Die fixierte Cäsiummenge entsprach einer Aktivität von 40 mc.

Die Aktivität der Lösung wurde vor dem Zusammenbringen mit dem Harz bestimmt, sie betrug:

A = 5476 ipm/ml.

Nach Rühren und Dekantieren wurde eine Restaktivität A'_r gemessen, aus der die prozentuale Fixierung F berechnet wurde:

Harz A behandelt mit CuSO₄	Harz A, behandelt mit CuCI₂ konzentrierte Lösung	Harz B, behandelt mit CuCl₂ konzentrierte Lösung
A'_r 4500 imp/Min. F 17,8%	A'_r 3100 imp/Min. F 43%	A_r 45 imp/Min. F 99%

Man sieht, daß das mit Kupferchlorid behandelte Harz B hinsichtlich der Fixierung von Cäsium bessere Resultate gibt als das Harz A.

Beispiel 15

1 g eines wie im Beispiel 6 beschrieben präparierten Harzes wurde in ein Rohr mit 5 mm Durchmesser gebracht. Die Höhe der HarzfUllung betrug 15 cm.

An dem Harz wurde eine Aktivität fixiert von:

A₁ = 455 000 imp/Min.

Die Elution wurde mit 2,5 ml Calciumlävulinatlösung durchgeführt.

A₀ = 400000 imp/Min., entsprechend einer Ausbeute E = 89%.

A_r = 0, d. h. keine Kontamination.

Beispiel 16

Es wurde ein insbesondere für medizinische Anwendungen bestimmter Barium-137-Generator hergestellt. Dieser Generator hatte die folgenden Eigenschaften:

Um zum Zeitpunkt der Injektion über einige MiIIicurie Barium 137 verfugen zu können, ist es günstig, eine fixierte Aktivität von etwa 40 bis 50 mc Cäsium 137 vorzusehen.

Da keine ausreichende Menge Cäsium 137 zur Verfugung stand, wurde nur 1 mc fixiert. Es wurde jedoch außerdem eine 50 mc entsprechende Menge inaktiven Cäsiums fixiert, um den endgültigen Generator bestmöglich zu simulieren.

Es wurden 720 mg des trockenen Harzes abgewogen und in eine Säule mit 4 mm Innendurchmesser und einer Höhe von 11 cm gebracht. Die Säule ist an ihrem unteren Ende mit der Abschlußkappe einer Spritze und einer Injektionsnadel versehen, die die Anfügung einer Schutzsäule ohne nennenswertes Totvolumen ermöglichen. Die Schutzsäule wird durch eine zweite 150 mg Harz enthaltende Säule mit demselben Innendurchmesser und einer Füllhöher von 3 cm gebildet.

Es wurden 50 ml einer Lösung von 1 mc Cäsium 137 und inaktivem Cäsium bis zur Erreichung einer Konzentration von 2 · 10~⁴ g-Ionen pro Liter hergestellt, d. h. mit einer 50 mc ¹³⁷Cs äquivalenten Cäsiummenge.

Der Durchfluß wurde auf 0,3 ml/Min, eingeregelt. Die gesamte Aktivität wurde an dem in der ersten Säule angeordneten Harz fixiert, d. h. unter den gewählten Zählbedingungen ist:

A₁ = 115-10⁵ImPZMm.

Die ersten Elutionen wurden ohne Schutzsäule zur Bestimmung der ursprünglichen Kontamination durchgeführt. Es wurden folgende Resultate erhalten:

Eluent	4,8 · 10⁷	-4,	Aus	Kontamina
		T	beute	tion
	10^s		/o
2 ml H₂O	8,7 · 10⁷	0	41	0
2 ml Calcium-
lävulinat	40	87	4-10"⁷
_ss desgl.	20	80	2-10-⁷

Daraus folgt, daß die Kontaminationen selbst ohne Schutzsäule vollkommen vernachlässigbar bleiben. Beim Barium-Generator für medizinische Zwecke ist jedoch die Anwendung einer Schutzsäule vorzuziehen, um gegen ein zufälliges Entweichen von Cäsium gesichert zu sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer ¹H Ba^{+ +}- haltigen Lösung auf chromatographischem Wege, ausgehend von einer "T₅ Cs⁺-haltigen Lösung,

durch Fixierung des Cäsiums an einem Feststoff und Elution des jeweils nachgebildeten Tochterisotops mit einer wäßrigen Salzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß als fixierender Feststoff ein Ferrocyanid eines Nebengruppenelementes verwendet wird, das entweder ausgehend von in wäßriger Lösung kolloidal gefälltem Ferrocyanid, Ausflocken und überführen desselben in ein flüchtiges organisches Lösungsmittel und Verdampfen dieses Lösungsmittels hergestellt worden ist oder fixiert an bzw. in einem festen Träger vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß als ElutioiiMiiitlcl cmc wäßrige Lösung eines Barium- oder Natriumsalzes oder von Calciumglukonat oder -lävulinat benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der feste Träger ein Kollodiumfilm ist.

4. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der feste Träger ein stark basischer Kunstharz-Anionenaustauscher ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das ¹^Ba⁺⁺- haltige Eluat nach vorangehender Zugabe einer Salzlösung über ein sterilisierendes Filter schickt.

509532/280