DE3402348C2

DE3402348C2 -

Info

Publication number: DE3402348C2
Application number: DE3402348A
Authority: DE
Inventors: Viktor Andreevic Ageev; Aleksandr Aleksandrovic Kljucnikov; Aleksandr Fedorovic Kiev Su Linev; Vladimir Alekseevic Chalkin; Natal'ja Gavrilovna Dubna Su Zajceva
Original assignee: SPECIAL'NOE KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKOE BJURO S EKSPERIMENTAL'NYM PROIZVODSTVOM INSTITUTA JADERNYCH ISSLEDOVANIJ AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEV SU
Current assignee: SPECIAL'NOE KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKOE BJURO S EKSPERIMENTAL'NYM PROIZVODSTVOM INSTITUTA JADERNYCH ISSLEDOVANIJ AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEV SU
Priority date: 1984-01-12
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1989-07-06
Also published as: DE3402348A1; GB2154047B; GB8400751D0; CH659340A5; GB2154047A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung von Radioisotopen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Thal lium-201 gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, hoch reines Thallium-201 zu gewinnen, das weitgehende Ver wendung in der Kernmedizin als abtastendes Agens zur Diagnostik des Zustands des Myokards und der Koronar arterien finden wird.

Bekannt ist ein Verfahren zur Gewinnung von hoch reinem Thallium-201 (US-PS 39 93 538), das eine hohe spezifische Aktivität aufweist. Das Verfahren besteht darin, daß ein Target aus Thallium, das min destens 99,9% Thallium-203 enthält, der Einwirkung ei nes Protonenbündels mit einer Energie von 20 bis 30 MeV unterzogen wird. Die Dicke des Targets soll ent sprechend höchstens 0,2 g/cm² betragen, was den Ablauf der Reaktion ²⁰³Tl(p, 3 n)²⁰¹Pb bei einer minimalen Grös se der Protonenenergie gewährleistet. Das bestrahlte Target wird in einer Säure aufgelöst, die gewonnene Lösung wird behandelt und als Ergebnis erhält man ein Blei enthaltendes Eluat. Das erhaltene Eluat wird höch stens 24 Stunden lang gehalten: in dieser Zeit fin det ein Zerfall des Eluates unter Bildung von Thallium-201 und einer geringen Menge von Thallium-203 statt. Danach wird das Eluat, das nicht zerfallene Blei und sich ge bildete Thallium-201 und Thallium-203 enthält, durch eine Ionenaustauschsäule durchgelassen, um die genann ten Thalliumisotope abzuscheiden, welche bei der weite ren Behandlung in Chloride übergeführt werden.

Die Ausbeute an Isotop des Thallium-201 beträgt weniger als 0,7 mCi/µA · Std. für ein Target aus Naturthallium.

Das erwähnte Verfahren zeichnet sich durch eine niedrige Ausbeute an Endprodukt aus.

Um die Ausbeute an Endprodukt umgerechnet in Mikroamperestunde des Protonenbündels zu steigern, wird in einer einschlägigen Schrift (M. C. Lagunas-Solar, J. A. Jungermann, D. W. Paulson, J. Appl. Radiat. & Iso top. 31, S. 117-121, 1980) ein Verfahren zur Herstel lung von Thallium-201 bei der Bestrahlung eines Tar gets aus Thallium, das zu 99,46% aus dem Isotop von Thallium-205 besteht, mit Protonen mit einer Ener gie von 34 bis 60 MeV beschrieben; dabei erfolgt die Bildung von Thallium-201 nach folgender Reaktion:

²⁰⁵Tl (p, 5 n) ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl. Das Verfahren zeichnet sich durch eine höhere Ausbeute an Thallium-201 aus, die 2 mCi/µA · Std. beträgt. Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Thallium-201 unter Verwendung von Naturthallium als Target, wie auch von ange reicherten Isotopen von Thallium-203 und Thallium-205 sind durch eine geringe Ausbeute an Endprodukt pro Stromeinheit des Protonenbündels und eine komplizierte Zweistufenmethode der radiochemischen Abscheidung von Thallium-201 aus dem bestrahlten Target ge kennzeichnet; u. z. die Abscheidung des Bleis von einer großen Menge des Targetstoffes, d. h. des Thalliums, und danach die Abscheidung von Thallium-201 aus dem früher abgetrennten Blei-201 nach seiner An sammlung im Blei.

Dabei muß die erste Stufe des Verfahrens binnen kürzester Frist, unmittelbar nach der Bestrahlung des Targets durchgeführt werden, weil es unmöglich ist, daß sich beim Zerfall des Mutterbleis 201 sich bildende Thallium-201 aus dem Target abzutrennen.

Die Notwendigkeit der Durchführung des Verfahrens in zwei Stufen sowie der Arbeit mit dem hochaktiven "heißen" Target führt dazu, daß sich die Produktionskosten und die Belastungsstärke des Personals vergrößern. Das sich während der Bestrahlung aus dem Mutterblei-201 bildende Thallium-201 geht verloren wegen der Unmöglichkeit, es von dem Thallium target abzuscheiden. Deshalb erweist es sich als nicht zweckmäßig, das Target eine längere Zeit zu bestrahlen, was die Ausbeute an Thallium-201 bedeutend vergrößern könnte.

Die oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Thallium-201 aus Thalliumtargets zeichnen sich durch eine niedrige Ausbeute aus und können die anwachsenden Bedürfnisse der Kernmedizin an diesem Isotop nicht befriedigen.

In der jüngsten Zeit sind einige wissenschaft liche Beiträge veröffentlicht worden, in denen die Möglich keit einer Gewinnung von Thallium-201 bei der Bestrah lung von Targets aus Naturblei mit einem Pro tonenbündel mit einer Energie von 40 bis 66 MeV erwo gen wird (M. C. Lagunas-Solar F. E. Little, J. A. Jungerman, Intern. Journ. of Appel. Radiation and Isotopes 32, S. 817-822, 1981; M. C. Lagunas-Solar, F. E. Little, S. L. Weters, J. A. Junger man, J. Lab. Comp. & Radiopharm., 18, S. 272-275, 1981). Auf Grund geringer Ausbeuten an Pb-201 und Pb-200 in einem Bereich der Protonenenergien von 42 bis 52 MeV haben die Verfasser die Schlußfolgerung über eine höhere Stabilität des Kerns von Blei-206 und die Zweckmäßigkeit der Verwendung von angereichertem Blei- 207 als Target gezogen. Im Beitrag werden theoretische Berechnungen der Ausbeute an Thallium-201 und Thallium-200 aus dem Target des Bleis-207 dargelegt und Empfehlungen zur Verwendung von Blei-207 bei der Gewinnung von Thallium-201 gegeben. Die radio chemischen Verfahren zur Abscheidung von Thallium-201 wurden in den erwähnten Schriften nicht beschrieben.

In GB-Zeitschr.: Intern. Journ. of Appl. Radiation and Iso topes, 32, Seiten 817-822, (1981), aus der ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt ist, ist die Verwendung eines mit Protonen zu bestrahlenden, mit ²⁰⁶Pb angereicherten Bleitargets jedoch nicht beschrieben, da die Autoren zur Bestrah lung lediglich Targets aus natürlichem, nur 24,1% ²⁰⁶Pb ent haltendem Blei verwenden. Die Kernreaktion ²⁰⁶Pb (p 6 n)²⁰¹Bi wurde neben anderen Kernreaktionen für andere in natürli chem Blei enthaltenen Bleiisotopen aufgeführt.

Da in der Literaturstelle nicht aufgetretene Bleiisotope bestrahlt wurden, sind die Erörterungen zur Gesamtausbeu te an ²⁰²Tl rein theoretische.

Aus der Druckschrift "Journ. of Labelled Compounds and Radio pharmaceuticals, 18, No. 1-2, Seiten 272-275 (1981)" dersel ben Autoren wird ²⁰⁶Pb als Target für die Gewinnung von ²⁰¹Tl nicht empfohlen, da die Autoren der Meinung sind, daß ²⁰⁶Pb-Kerne besonders stabil seien und somit die Kernreak tion ²⁰⁶Pb (p, 6 n)²⁰¹Bi praktisch schwer durchzuführen sei und nur einen geringen Beitrag zur Gesamtausbeute an Endpro dukt leiste. Erfindungsgemäß wurden demgegenüber bei der Be strahlung der Bleitargets die angereicherten aufgetrennten Bleiisotope ²⁰⁶Pb und ²⁰⁷Pb verwendet, wobei experimentell festgestellt wurde, daß für die Gewinnung von ²⁰¹Tl bei ho her Ausbeute innerhalb des zum Einsatz gelangenden Protonen energiebereichs nur ²⁰⁶Pb geeignet ist.

Was die US-PS 39 93 538 betrifft, so ist nur das gesteckte Ziel, also die Aufgabe, ähnlich, und zwar die Herstellung eines ausreichend reinen ²⁰¹-Tl-Präparats. Die Autoren ver wenden dort ein völlig anderes Target, und zwar angerei chertes ²⁰³Tl, einen anderen Protonenenergiebereich und ein anderes zweistufiges Abtrennungsverfahren, d. h. abgetrennt wird zuerst ²⁰¹Pb und danach nach Akkumulierung von ²⁰¹Tl wird dieses Blei abgetrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Thallium-201 durch eine Änderung des Targetstoffs und der Bedingungen der Bestrahlung des Tar gets durch ein Protonenbündel zu entwickeln, das es gestat tet, die Ausbeute an Endprodukt pro Stromeinheit des Pro tonenbündels zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst.

Die Durchführung des Verfahrens gestattet es, die Ausbeute an Thallium-201, das eine hohe radiochemische und radionuklide Reinheit bis 7 mCi/µA · Std. aufweist zu vergrößern und die Not wendigkeit der Arbeit mit einem hochaktiven Target auszuschließen, was die Belastungsstärke des Personals verringert.

Für eine bessere Abtrennung des Thalliums-201 von den Makromengen des Bleis ist es zweckmäßig, Brom als Oxydationsmittel und Kaliumbromid als Fällungs agens zu verwenden.

Zur Schaffung optimaler Bedingungen für eine hohe Ausbeute an Thallium-201 bei minimalen Ausbeuten an Tl-200 und Tl-202 ist die Verwendung des erwähnten Targets mit einer Dicke entsprechend 0,3 bis 2 g/cm² zu bevorzugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird folgender maßen durchgeführt.

Ein Target aus dem zumindest bis 95% angereicherten reinen Blei-206 wird der Bestrahlung mit einem Protonenbündel mit einer Energie von 50 bis 70 MeV unterzogen, wobei die Reaktion ²⁰⁶Pb (p, 6 n) ²⁰¹Bi abläuft; danach wird das bestrahlte Target so lange gehalten, wie es für die Ansammlung einer maximalen Menge von Thallium-201 aus den Mutter produkten gemäß der Abbaukette ²⁰¹Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰²Tl ausreicht.

Es wurde diesseits festgestellt, daß die Bestrahlungsbedingungen für Blei-206 mit Protonen mit einer Energie von 50 bis 70 MeV optimal für die Bil dung von Bleikernen mit einer Atommasse 201 und relativ hohen Reaktionsquerschnitten ist, wobei die Ausbeute an Radionukliden ²⁰⁰Pb und ²⁰²Pb minimal bleibt. Des halb vergrößert sich die Ausbeute an Thallium-201 aus dem Target Blei-206 bis 7 mCi/µA · Std. Bei Energien des Protonenbündels unter 50 und über 70 MeV erfolgt eine bedeutende Verringerung der Ausbeute an Hauptradionuklid des Thalliums-201 und entsprechend wachsen die Reaktionsquerschnitte der Bildung von Thallium-202 und Thallium-200 an, deren Beimischung im Endprodukt unerwünscht ist.

Zwecks Gewinnung von Thallium-201 wurden Targets aus dem angereicherten Blei-207 mit Protonen mit einer Energie von 50 bis 70 MeV der Bestrahlung unterzogen, wie es im erwähnten Beitrag (M. C. Lagunas-Solar, F. E. Little, S. L. Weters, J. A. Jungerman, J. Lab. Comp. & Radiopharm., 18, S. 272-275, 1981) empfohlen worden war.

Die experimentelle Überprüfung hat jedoch die theoretischen Vermutungen der Verfasser des Beitrages über die Tauglichkeit des angereicherten Bleis-207 zur Herstellung von Thallium-201 widerlegt.

Wie oben gezeigt, beeinflussen die Bestrahlungs bedingungen für das Target aus Blei-206 die Vergrößerung der Ausbeute an Thallium-201. Es besteht jedoch eine Abhängigkeit des Reaktionsquerschnitts der Bildung von Thallium-201 von der Dicke der Speicher platte Blei-206. Für die erfindungsgemäß vorgeschlage nen Bestrahlungsbedingungen ist die Verwendung einer Speicherplatte mit einer Dicke entsprechend 0,3 bis 2 g/cm² zu bevorzugen. Die Verwendung von Targets mit einer geringeren und einer größeren Dicke als die an gewiesene Grenze führt zu einer bedeutenden Verringe rung der Ausbeute an Thallium-201, und mit einer größe ren Dicke zu einer Vergrößerung der Ausbeute an Thalli um-202, was die Qualität des Endproduktes verschlechtert.

Das bestrahlte Target, das Thallium-201 enthält, wird bis zu ihrer vollständigen Auflösung durch eine Säure, beispielsweise durch die Salpeter säure, behandelt, und das in der gewonnenen Lösung ent haltene Thallium-201 wird bis zum dreiwertigen Zustand mit Hilfe eines entsprechenden Oxydationsmittels, be vorzugt Br₂, oxydiert. Aus der gewonnenen Lösung schei det man durch Fällung mit Hilfe beispielsweise Kaliumbromides Makromengen des Targetstoffes, d. h. des Bleis, ab. Nach Abtrennung des Rückstandes, d. h. des Bleibromids, wird die Lösung, die Bleispuren und das Thallium-201 in dreiwertigen Zustand enthält, durch eine Ionenaustauschsäule, gefüllt mit einem Kationenaustauscher, durchgelassen. Das Blei geht durch die Säule ohne Absorption durch und das Thal lium-201 wird zurückgehalten. Das durch den Kationen austauscher absorbierte Thallium-201 wird durch eine Salzsäurelösung in einem Volumen, das zwei bis drei freien Volumen der Säule äquivalent ist, eluiert. Da bei beträgt die radiochemische Ausbeute an Thallium-201 80%.

Beispiel 1

Ein Target aus zu 95% angereichertem Blei-206 mit einem Reinheitsgrad bis zu 99,999%, mit einer Dicke entsprechend 0,3 g/cm² wird mit Protonen mit einer Energie von 50 MeV bestrahlt; dabei läuft die Reak tion ²⁰⁶Pb (p, 6 n)²⁰¹Bi ab. Nach der Bestrahlung wird das Target 35 Stunden lang zur Ansammlung von Thal lium-201 aus den Mutterprodukten gemäß der Abbaukette ²⁰²Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl gehalten. Das bestrahlte Target wird mit 4 M Salpetersäure bis zu seiner vollständigen Auflösung behandelt. Danach werden 1-2 ml Brom zur Oxydierung des Thalliums-201 bis zum dreiwerti gen Zustand zugegeben. Der warmen Lösung wird eine Kaliumbromidlösung zur Fällung des Bleibromids zuge geben, u. z. so berechnet, daß die Kaliumbromidkon zentration in der Lösung 3 M erreichte.

Nach dem Abfiltrieren des Bleibromidrückstands wurde die Lösung durch eine Ionenaustauschsäule, gefüllt mit einem Kationenaustauscher, u. z. Dowex-Harz 50 × 8, durchgelassen. Das Blei geht durch die Säule ohne Absorbtion durch. Die Säule wird mit 3 M Kaliumbromid lösung sorgfältig gewaschen und das Thallium-201 danach mit einer monomolekularen Salzsäurelösung in einem Volumen eluiert, der zwei freien Volumen der Säule gleich ist. Die Ausbeute an Thallium-201 be trägt 2 mCi/µA · Std.

Beispiel 2

Ein Target aus zu 95% angereichertem Blei-206 mit einem Reinheitsgrad bis zu 99,999%, mit einer Dicke entsprechend 2 g/cm² wird mit Protonen mit einer Energie von 65 MeV bestrahlt; dabei läuft die Reaktion ²⁰⁶Pb (p, 6 n) ²⁰¹Bi ab. Nach der Bestrahlung wird das Target 35 Stunden lang zur Ansammlung des Thalliums-201 aus Mutterprodukten gemäß der Abbaukette ²⁰¹Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl gehalten.

Das bestrahlte Target wird mit 4 M Salpetersäure bis zu seiner vollständigen Auflösung behandelt. Danach werden 1 bis 2 ml Brom zur Oxydierung des Thalliums-201 bis zum dreiwertigen Zustand zugege ben. Der warmen Lösung gibt man eine Kaliumbromid lösung zur Fällung des Bleibromids zu, u. z. so berech net, daß die Konzentration des Kaliumbromids in der Lösung 3 M erreichte.

Nach dem Abfiltrieren des Rückstandes von Bleibromid wird die Lösung durch eine Ionenaustauschsäule, gefüllt mit einem Kationenaustauscher, d. h. Dowex-Harz 50 × 8 durchgelassen. Das Blei geht durch die Säule ohne Ab sorbtion durch. Die Säule wird mit 3 M Kaliumbromid lösung sorgfältig gewaschen und danach das Thallium- 201 mit einer monomolekularen Salzsäurelösung in einem Volumen, das 3 freien Volumen der Säule gleich ist, eluiert. Die Ausbeute an Thallium beträgt 7 mCi/µA · Std.

Beispiel 3

Ein Target aus zu 95% angereichertem Blei- 206 mit einem Reinheitsgrad bis zu 99,999%, mit einer Dicke entsprechend 1,8 g/cm² wird mit Protronen mit einer Energie von 65 MeV bestrahlt; dabei läuft die Reaktion ²⁰⁶Pb (p, 6 n)²⁰¹Bi ab. Nach der Bestrahlung wird das Target 32 Stunden lang zur Ansammlung von Thallium-201 aus den Mutterprodukten nach der Abbaukette ²⁰¹Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl gehalten. Das bestrahlte Target wird mit 4 M Salpetersäure bis zu seiner vollständigen Auflösung be handelt, wonach 1-2 ml Brom zur Oxydierung des Thalliums- 201 bis zum dreiwertigen Zustand zugegeben wird. Der warmen Lösung wird eine Kaliumbromidlösung zur Fällung des Bleibromids zugegeben, u. z. so berechnet, daß die Konzentration des Kaliumbromids in der Lösung 3 M erreich te. Nach dem Abfiltrieren des Rückstands des Bleibromids wird die Lösung durch eine Ionenaustauschsäule, gefüllt mit einem Kationenaustauscher, u. z. Dowex-Harz 50 × 8 durchgelassen. Das Blei geht durch die Säule ohne Ab sorbtion durch. Die Säule wird mit 3 M Kaliumbromid lösung sorgfältig gewaschen, und das Thallium-201 mit einer monomolekularen Salzsäurelösung in einem Volumen, das 3 freien Volumen der Säule gleich ist, eluiert. Die Ausbeute an Thallium-201 beträgt 7 mCi/µA · Std.

Beispiel 4

Ein Target aus zu 95% angereichertem Blei- 206 mit einem Reinheitsgrad bis zu 99,999%, mit einer Dicke entsprechend 2 g/cm² wird mit Protonen mit einer Energie von 70 MeV bestrahlt; dabei läuft die Reaktion ²⁰⁶Pb (p, 6 n)²⁰¹Bi ab. Nach der Bestrahlung wird das Target 32 Stunden lang zur Ansammlung von Thallium-201 aus den Mutterprodukten nach der Abbaukette ²⁰¹Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl gehalten. Das bestrahlte Target wird mit 4 M Salpetersäure bis zu seiner vollständigen Auflösung behandelt. Danach werden 1 bis 2 ml Brom zur Oxydierung des Thallium-201 bis zum dreiwertigen Zustand zugegeben. Der warmen Lösung gibt man eine Kaliumbromidlösung zur Fällung des Bleibromids zu, u. z. so berechnet, daß die Konzentration von Kaliumbro mid in der Lösung 3 M erreichte.

Nach dem Abfiltrieren des Rückstands von Bleibromid wird die Lösung durch eine Ionenaustauschsäule, gefüllt mit einem Kationenaustauscher, d. h. Dowex-Harz 50 × 8 durchgelassen. Das Blei geht durch die Säule ohne Absorb tion durch. Die Säule wird mit 3 M Kaliumbromidlösung sorgfältig gewaschen und das Thallium-201 mit einer monomolekularen Salzsäurelösung in einem Volumen, das drei freien Volumen der Säule gleich ist, eluiert. Die Ausbeute an Thallium-201 beträgt 6,8 mCi/µA · Std.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von ²⁰¹Tl durch Bestrahlung eines Bleitargets mit einem Protonenbündel, Halten des Targets wäh rend einer für den Übergang ²⁰¹Bi → ²⁰¹Pb → ²⁰¹Tl erforder lichen Zeitdauer und nachfolgende Trennung der im Target vor handenen Elemente auf radiochemischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß man

- das Target aus zumindest zu 95% angereichertem reinen ²⁰⁶Pb mit einem Protonenbündel mit einer Energie von 50 bis 70 MeV bestrahlt, wobei die Reaktion ²⁰⁶Pb (p, 6 n)²⁰¹Bi abläuft,
- das Target in einer Säure auflöst,
- das in der erhaltenen Lösung enthaltene ²⁰¹Tl bis zum drei wertigen Zustand oxidiert,
- aus der Lösung das Blei ausfällt, und
- die in der Lösung verbliebenen Bleispuren und das ²⁰¹Tl durch Kationenaustausch voneinander trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß man das erwähnte Target in einer Dicke entsprechend 0,3 bis 2 g/cm² verwendet.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch ge kennzeichnet, daß man Brom als Oxidationsmittel verwendet.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fällung des Bleis aus der erwähnten Lösung durch Kaliumbromid erfolgt.