Введение
Устройство, используемое для извлечения короткоживущего радиоактивного изотопа Tc-99m из долгоживущего источника Mo-99. Генератор технеция-99m, или, в разговорной речи, "технециевая корова" или "молибденовая корова", – это устройство, предназначенное для извлечения метастабильного изотопа Tc-99m из распадающегося образца молибдена-99. Mo-99 имеет период полураспада 66 часов и может быть легко транспортирован на большие расстояния в больницы, где из его продукта распада, технеция-99m (с периодом полураспада всего 6 часов, что неудобно для транспортировки), извлекают его и используют для различных диагностических процедур в ядерной медицине, где его короткий период полураспада является очень полезным.
A technetium 99m generator, or colloquially a technetium cow or moly cow, is a device used to extract the metastable isotope 99mTc of technetium from a decaying sample of molybdenum 99. 99Mo has a half life of 66 hours and can be easily transported over long distances to hospitals where its decay product technetium 99m (with a half life of only 6 hours, inconvenient for transport) is extracted and used for a variety of nuclear medicine diagnostic procedures, where its short half life is very useful.
Источник материнского изотопа
99Mo может быть получен путем нейтронной активации (реакция n,γ) 98Mo в реакторе с высоким нейтронным потоком. Однако наиболее часто используемым методом является деление урана-235 в ядерном реакторе. В то время как большинство реакторов, задействованных в производстве 99Mo, в настоящее время используют мишени из высокообогащенного урана-235, обеспокоенность распространением ядерного оружия побудила некоторых производителей перейти на мишени из низкообогащенного урана. Мишень облучается нейтронами с образованием 99Mo как продукта деления (с выходом 6,1%). Затем молибден-99 отделяется от нерасщепленного урана и других продуктов деления в горячей камере.
Изобретение генератора и история
99mTc оставался научным любопытством до 1950-х годов, пока Пауэлл Ричардс не осознал потенциал технеция-99m в качестве медицинского радиотрассера и не начал продвигать его использование в медицинском сообществе. В то время как Ричардс руководил производством радиоизотопов в отделении "Горячей лаборатории" Брукхейвенской национальной лаборатории, Уолтер Такер и Маргарет Грин работали над улучшением чистоты процесса выделения короткоживущего элюированного дочернего продукта – йода-132 – из теллура-132, его 3,2-дневного родительского изотопа, полученного в исследовательском реакторе Брукхейвенского графита. Они обнаружили следовое количество примеси, которая оказалась 99mTc, поступавшим из 99Mo и следовавшим за теллуром в химических процессах разделения других продуктов деления. Основываясь на сходстве в химии родительской пары теллур-йод, Такер и Грин разработали первый генератор технеция-99m в 1958 году. Однако только в 1960 году Ричардс впервые предложил идею использования технеция в качестве медицинского трассера.
Функция и механизм генератора
Краткий период полураспада техноция-99m, составляющий 6 часов, делает долгосрочное хранение невозможным. Транспортировка 99mTc от ограниченного числа производственных центров в радиофармацевтические лаборатории (для производства специфических радиофармпрепаратов) и другим конечным пользователям была бы затруднена необходимостью значительного избыточного производства, чтобы обеспечить достаточную остаточную активность после длительных перевозок. Вместо этого, более долгоживущий родительский нуклид 99Mo может поставляться в радиофармацевтические лаборатории в генераторе, после его извлечения из урановых мишеней, облученных нейтронами, и его очистки на специализированных перерабатывающих предприятиях. Радиофармацевтические лаборатории могут быть больничными подразделениями или самостоятельными учреждениями, и во многих случаях они впоследствии распространяют радиофармпрепараты на основе 99mTc в региональные отделения ядерной медицины. Разработка методов прямого производства 99mTc, без предварительного получения родительского 99Mo, исключает использование генераторов; однако это встречается редко и требует наличия подходящих производственных мощностей вблизи радиофармацевтических лабораторий.
Производство
Генераторы обеспечивают радиационную защиту при транспортировке и минимизируют объем работ по выделению радионуклида в медицинском учреждении. Типичная мощность дозы на расстоянии 1 метра от генератора 99mTc составляет 20–50 мкЗв/ч во время транспортировки. Выход генераторов со временем уменьшается, и их необходимо заменять еженедельно, поскольку период полураспада 99Mo составляет всего 66 часов. Поскольку период полураспада родительского нуклида (99Mo) значительно превышает период полураспада дочернего нуклида (99mTc), 50% равновесной активности достигается в течение одного периода полураспада дочернего нуклида, 75% – в течение двух периодов полураспада дочернего нуклида. Следовательно, отделение дочернего нуклида (процесс элюирования) от генератора ("доение") в генераторе 99Mo/99mTc целесообразно проводить не реже, чем каждые 6 часов.
Разделение
Большинство коммерческих генераторов 99Mo/99mTc используют колонную хроматографию, в которой 99Mo в форме молибдата, MoO42−, адсорбируется на кислотный оксид алюминия (Al2O3). При распаде 99Mo образуется пертехнетат TcO4−, который, из-за своего одинарного заряда, менее прочно связан с оксидом алюминия. Пропускание физиологического раствора через колонку с иммобилизованным 99Mo элюирует растворимый 99mTc, в результате чего получается раствор, содержащий 99mTc в виде пертехнетата, с натрием в качестве противоиона. Затем раствор пертехнетата натрия может быть добавлен в соответствующей концентрации в используемый фармацевтический набор, или пертехнетат натрия может быть использован непосредственно без фармацевтической метки для конкретных процедур, требующих только 99mTcO4− в качестве основного радиофармпрепарата. Большая часть 99mTc, генерируемого генератором 99Mo/99mTc, образуется в течение первых трех периодов полураспада родительского изотопа, или примерно за одну неделю. Поэтому клинические отделения ядерной медицины приобретают как минимум один такой генератор в неделю или заказывают несколько с разницей во времени.
Изомерное соотношение
Когда генератор остается неиспользованным, 99Mo распадается до 99mTc, который, в свою очередь, распадается до 99Tc. Период полураспада 99Tc значительно больше, чем у его метастабильного изомера, поэтому соотношение 99Tc к 99mTc со временем увеличивается. Оба изомера вымываются в процессе элюирования и одинаково хорошо взаимодействуют с лигандом, однако 99Tc является бесполезной для визуализации примесью (и не подлежит отделению). Генератор промывают от 99Tc и 99mTc в конце производственного процесса, но соотношение 99Tc к 99mTc снова возрастает во время транспортировки или любого другого периода неиспользования генератора. Первые несколько элюций будут менее эффективными из-за этого высокого соотношения.