Технеций сестамиби. Технеций Кръвни клетки, маркирани с радионуклиди

Това е финалната част от поредицата статии за Научноизследователския институт по атомни реактори, който се намира в град Димитровград, Уляновска област. Вече се запознахме с технологията за производство на най-скъпия метал на планетата – научихме как се правят горивни касети за ядрени реактори и видяхме уникалния реактор SM-3, способен да генерира много плътен поток от неутрони. . Но все пак това не е основният продукт, който произвежда изследователският институт. Има едно вещество, без което всички онкологични клиники в света не могат да живеят и ден. Цената на този радиоизотоп достига 46 милиона долара за грам. Що за вещество е това и защо най-малкото прекъсване на доставките му предизвиква голям шум в световната нуклеарна медицина - четете...

Технеций и молибден

Това вещество е молибден-99, с помощта на който днес се извършват около 70% от диагностичните процедури в областта на онкологията, 50% в кардиологията и около 90% в радионуклидната диагностика. Тъй като е труден и скъп за получаване, той е широко достъпен само в няколко развити страни. Но как молибден-99 помага при диагностиката?

В действителност не е толкова просто. Молибден-99 не е краен продукт, използван в ядрената медицина. Неговият работен кон е друг радиоактивен метал - технеций-99.

объркани? Ще се опитам да обясня.

Повечето изкуствено произведени изотопи (разновидности на един и същи химичен елемент) са силно нестабилни и се разпадат бързо поради радиоактивно излъчване. Времето, след което остава точно половината от първоначалното количество вещество (всъщност измерванията се правят въз основа на стойността на активността в Кюри, но за простота ще броим масата), се нарича полуживот. Например, един грам от този много скъп California-252 се превръща в половин грам след 2,5 години, а най-новият и последен получен 118-ти елемент от периодичната система Ununoctium-294 се разполовява само за 1 ms. Времето на полуразпад на нашия мега-полезен изотоп Технеций-99 е само 6 часа. Това е както предимството, така и недостатъкът му.

Реакторна сграда в RIAR

Излъчването на този изотоп е доста меко, не засяга съседните органи и е идеално за запис със специално оборудване. Технеций може да се натрупва в засегнатите от тумори органи или мъртви зони на сърдечния мускул, така че с помощта на този метод е възможно например да се идентифицира фокусът на инфаркт на миокарда в рамките на 24 часа след началото му - проблемните зони в тялото просто ще бъдат подчертани на изображение или екран. Няколко часа след приема Технеций-99 се превръща в по-стабилен изотоп и се извежда напълно от организма без никакви последствия за здравето. Тези 6 часа обаче също са главоболие за лекарите, тъй като за толкова кратко време е просто невъзможно да се достави до клиниката от мястото на производство.

РИАР в Димитровград

Единственият изход от тази ситуация е да се произвежда Технеций-99 на място, точно в диагностичната клиника. Но как да стане това? Наистина ли е необходимо всяка клиника да бъде оборудвана с ядрен реактор? За щастие това не се наложи. Работата е там, че технеций-99 може да се получи сравнително лесно и без реактор от друг изотоп - молибден-99, чийто полуживот вече е 66 часа! И това е повече или по-малко адекватно време, през което изотопът може да бъде доставен в клиниката от всяка точка на света. Специалистите в клиниката могат да превърнат молибден-99 в технеций-99 само с помощта на специален генератор на технеций

В генератора протича естествено разлагане на Молибден-99, един от продуктите на което е Технеций-99, който се изолира химически - солевият разтвор измива технеция, но оставя молибден на място. Подобна процедура може да се извършва няколко пъти на ден в продължение на една седмица, след което генераторът трябва да се смени с нов. Тази необходимост е свързана с намаляване на активността на молибден-99 поради неговото разпадане, както и с началото на замърсяване на технеций с молибден. "Старият" генератор става негоден за медицински нужди. Поради краткия полуживот на молибден-99 е невъзможно да се натрупат генератори на технеций. Техните редовни доставки се изискват на седмична база или дори на по-кратки периоди.

По този начин молибден-99 е вид родителски изотоп, който е удобен за транспортиране до крайния потребител. Сега стигаме до най-важното - процеса на получаване на молибден-99.

Как се прави молибден-99

Молибден-99 може да се получи само по два начина и само в ядрен реактор. Първият начин е да вземете стабилния изотоп молибден-98 и да използвате ядрена реакция на улавяне на неутрони, за да го превърнете в молибден-99. Това е "най-чистият" метод, който обаче не позволява получаването на търговски обеми от изотопа. Трябва да се отбележи, че този метод е обещаващ и в момента се подобрява. Днес Япония ще използва този метод за производство на молибден за собствените си нужди.

Вторият метод е ядрата на силно обогатен уран-235 да се разделят с плътен поток от неутрони. Когато уранова мишена бъде „изстреляна“ с неутрони, тя се разпада на много по-леки елементи, един от които е молибден-99. Ако вече сте чели първата част от тази поредица от статии, тогава вероятно трябва да си спомните за уникалната по рода си, която генерира същия плътен поток от неутрони - снаряди, които разбиват урановите "малини" на няколко малки "зрънца" .

Мишените могат да бъдат с различни форми - плочи, пръти и др. Те могат да бъдат направени от метален уран, негов оксид или сплав с друг метал (например алуминий). Мишените в алуминиеви или неръждаеми корпуси се поставят в активния канал на реактора и се държат там за определено време.

Реактор SM-3 в RIAR

След отстраняване на целта от реактора, тя се охлажда с вода за половин ден и се прехвърля в специална „гореща“ лаборатория, където желаният молибден-99 се изолира химически от смес от продукти на делене на уран, от които само 6% ще Бъди там. От този момент нататък започва обратното броене на живота на нашия молибден, за който клиентът е готов да плати. Тази процедура трябва да се извърши възможно най-бързо, тъй като след облъчване на целта до 1% молибден се губи на всеки час поради разпадането му.

В „горещата“ камера, с помощта на електромеханични манипулатори, целевият материал се превръща в течен разтвор с помощта на основа или киселина, от която се освобождава молибден с помощта на различни химически реагенти. RIAR използва алкалния метод, който е по-безопасен от киселинния метод, тъй като оставя след себе си по-малко опасни течни отпадъци.

Крайният продукт изглежда като безцветна течност - разтвор на натриева молибдатна сол.

снимка ngs.ru

Бутилката с течност се поставя в специален оловен контейнер и се изпраща до потребителя със специален полет от най-близкото летище в Уляновск.

Целият процес се контролира от компютърна система. с изключение на грешката на оператора и човешкия фактор, който е много важен при производството на молибден-99. Също така е необходимо да се спазват всички изисквания за безопасност.

За съжаление, описаният по-горе метод е изключително „мръсен“ от гледна точка на производството на голямо количество радиоактивни отпадъци, които практически не се използват в бъдеще и трябва да бъдат погребани. Ситуацията допълнително се утежнява от факта, че тези отпадъци са течни – най-трудно се съхраняват и обезвреждат. Между другото, 97% от първоначалното натоварване на уран в целта завършва в отпадъци! Чисто теоретично високообогатеният уран от отпадъците може да бъде извлечен за по-нататъшна употреба, но на практика никой не го прави.

проблеми

Доскоро в света имаше само 3 основни производители на молибден-99 и те представляваха 95% от всички доставки. НИИАР Димитровград покрива само до 5% от нуждата от този изотоп. Най-мощните играчи в тази индустрия са Канада (40%), Холандия + Белгия (45%) и Южна Африка (10%). Най-големият доставчик на Канада обаче имаше проблеми с основния си производствен реактор и внезапно се отвори ниша. Росатом видя в това шанс да го окупира за кратък период от време.

Недостигът на молибден-99 на световния пазар вече надхвърля 30%, при средни нужди до 12 000 кюри на седмица (това производство се измерва не в грамове, а в единици материална активност). А цените на това вещество достигат 1500 долара за кюри.

При такива обеми на производство на молибден-99 обаче възниква въпросът за пропорционално увеличаване на количеството радиоактивни отпадъци, които трябва да се съхраняват някъде. За съжаление, единственият начин за погребване на течни отпадъци в RIAR все още е изпомпването им под налягане на дълбочина от 1300 метра. Това е много опасно, като се има предвид местоположението на мястото за съхранение в пресечната точка на тектонски разломи (според изследванията на ЦНИИгеолнеруда). Днес това е най-болният въпрос, за който все още няма решение: под земята край Димитровград вече се е образувало малко море от радиоактивни отпадъци, което теоретично може да попадне във Волга.

Изграждане на нов многоцелеви реактор на бързи неутрони в RIAR

Като добро правило течните отпадъци трябва да се преобразуват в твърди чрез циментиране и да се съхраняват в специални контейнери. През 2015 г. НИИАР изгради ново хранилище за твърди битови отпадъци с капацитет 8000 кубически метра с технологични зони за сортиране, преработка и кондициониране.

снимка niiar.ru

Повече от две десетилетия МААЕ изразява крайно недоволство от технологията за използване на високообогатен уран при производството на молибден-99. Но технологията, използвана в RIAR, е проектирана специално за този метод. След време димитровградският НИИ планира да премине към работа с нискообогатен уран. Но това е въпрос на бъдещето, а засега най-трудният въпрос в производството на молибден остава погребването на радиоактивните отпадъци.

А те са много и всички са изключително опасни за околната среда и населението. Вземете например изотопите на стронция и йода, които лесно могат да навлязат в атмосферата и да се разпространят на стотици километри наоколо. За регион, където населението има естествен йоден дефицит, това е особено опасно. Тялото приема необходимия йод от околната среда, включително радиоактивен, което води до тъжни последици за здравето. Но според RIAR техният технологичен процес е много защитен от йодни емисии в атмосферата.

Обущар без обувки

Всяка година в света се извършват повече от 30 милиона медицински процедури, използващи радионуклиди. Но в самата Русия, която претендира да бъде основен доставчик на молибден-99, нуждата от този изотоп е минимална. Повече от 70% от всички радиоактивни изотопи, произведени в Русия, се изнасят. Шансът на пациентите с рак в Русия да получат съвременно и навременно лечение не надвишава 10% поради баналната липса на специализирани диагностични центрове. В страната има само седем такива центъра. Но те трябва да са поне 140. Оказва се, че най-новите технологии, използващи изотопи в Русия, често просто няма къде да бъдат приложени.

За сравнение, в Съединените щати има над 2000 центъра за ядрена медицина. В други развити страни има по един такъв център на всеки 500 хиляди души. Не е изненадващо, че според СЗО петгодишната преживяемост на пациентите с рак в САЩ е 62%, във Франция - 58%, в Русия тази цифра дори не достига 43%.

Това създава една не много щастлива картина: за някои върхове, но за нас корени.

Руско име

Латинското наименование на веществото е Technetium sestamibi

Фармакологична група на веществото Technetium sestamibi

Типична клинична и фармакологична статия 1

Фармацевтично действие.Диагностичен агент (радиофармацевтик), предназначен за оценка на миокардната перфузия при различни патологични състояния.

Фармакокинетика.След IV приложение той бързо напуска съдовото легло и след 3-5 минути концентрацията му в кръвта е не повече от 2%. Максималното натрупване на лекарството в здравия миокард се наблюдава 5 минути след приложението и е средно 2,2% от приложената доза. Това ниво на миокардно поглъщане остава непроменено в продължение на 3 часа, което определя оптималното време за планарна или еднофотонна емисионна томография (в рамките на 1-2 часа след прилагане на лекарството).Концентрацията на лекарството в белите дробове е незначителна (след 5 минути - не повече от 3-5%) и отстраняването му значително ще определи клирънса на лекарството от миокарда. Екскретира се през хепатобилиарния тракт и тънките черва (около 40% в рамките на 2 дни). По-малко количество (около 22%) се екскретира с урината.

Показания.Планарна или еднофотонна емисионна томография за оценка на миокардното кръвоснабдяване при различни патологични процеси, водещи до нарушена миокардна перфузия (коронарна атеросклероза, остър миокарден инфаркт, постинфарктна и следмиокардна кардиосклероза и др.), както и при исхемична болест на сърцето.

Противопоказания.Свръхчувствителност, бременност.

Дозиране. IV на празен стомах или поне 4 часа след хранене. При изследване на пациенти в покой и в условия на стрес тест с интервал от около 24 часа в проучвания - 259-370 MBq (7-10 mKu) за всяко изследване.

Страничен ефект.Алергични реакции.

Специални инструкции.Процедура на приготвяне: при асептични условия добавете 3 ml елуат от генератора 99mTc към бутилката с реагента. Ако е необходимо, елуатът първо се разрежда с 0,9% разтвор на NaCl до необходимата обемна активност. Бутилката с лекарството се поставя в оловен съд и се нагрява във вряща водна баня за 15 минути от момента, в който водата заври. Нивото на водата във водната баня трябва да е по-високо от нивото на лекарствения разтвор във флакона. Лекарството е готово за употреба след охлаждане на съдържанието на бутилката до стайна температура. Не използвайте въздушна игла.

Готовото лекарство, приготвено на базата на реактива, съдържащ се в 1 бутилка, може да се използва за изследване на 5 пациента.

Кърмещите майки трябва да се въздържат от хранене на бебето в продължение на 24 часа след прилагане на лекарството.

Държавен регистър на лекарствата. Официално издание: в 2 тома - М.: Медицински съвет, 2009. - Том 2, част 1 - 568 стр.; Част 2 - 560 s.

Съдържанието на статията

ТЕХНЕЦИУМ– технеций (лат. Technetium, символ Tc) – елемент 7 (VIIb) от група на периодичната таблица, атомен номер 43. Технеций е най-лекият от тези елементи на периодичната таблица, които нямат стабилни изотопи и първият елемент, получен по изкуствен път . Към днешна дата са синтезирани 33 изотопа на технеций с масови числа 86–118, най-стабилните от които са 97 Tc (период на полуразпад 2,6 10 6 години), 98 Tc (1,5 10 6) и 99 Tc (2,12 · 10 5 години).

В съединенията технецийът проявява степени на окисление от 0 до +7, като седемвалентното състояние е най-стабилно.

История на откриването на елемента.

Насочените търсения на елемент № 43 започват с откриването на периодичния закон от Д. И. Менделеев през 1869 г. В периодичната таблица някои клетки са празни, тъй като елементите, съответстващи на тях (сред тях е 43-ият - екаманган), все още не са известни . След откриването на периодичния закон много автори обявиха изолирането на аналог на манган с атомно тегло около сто от различни минерали и предложиха имена за него: davy (Kern, 1877), lucium (Barrier, 1896) и nipponium (Ogawa, 1908), но всички тези доклади не са потвърдени допълнително.

През 20-те години на миналия век група немски учени, ръководени от професор Валтер Нодак, започват да търсят екаманган. След като проследиха моделите на промени в свойствата на елементите през групите и периодите, те стигнаха до извода, че по своите химични свойства елемент № 43 трябва да бъде много по-близо не до мангана, а до неговите съседи в периода: молибден и осмий, така че беше необходимо да се търси в платинени и молибденови руди. Експерименталната работа на групата на Нодак продължава две години и половина и през юни 1925 г. Уолтър Нодак съобщава за откриването на елементи № 43 и № 75, които е предложено да се наричат ​​мазурий и рений. През 1927 г. откритието на рения беше окончателно потвърдено и всички сили на тази група преминаха към изолирането на мазурия. Ида Нодак-Таке, служител и съпруга на Уолтър Нодак, дори заяви, че „скоро мазуриумът, подобно на рения, ще бъде достъпен за закупуване в магазините“, но такова необмислено изявление не беше предопределено да се сбъдне. Германският химик W. Prandtl показа, че двойката погрешно приема примеси за мазурий, които нямат нищо общо с елемент № 43. След провала на Нодакс много учени започнаха да се съмняват в съществуването на елемент № 43 в природата.

Още през 20-те години на миналия век служител на Ленинградския университет С. А. Шчукарев забелязва определена закономерност в разпределението на радиоактивните изотопи, която окончателно е формулирана през 1934 г. от немския физик Г. Матаух. Според правилото на Матаух-Шчукарев в природата не могат да съществуват два стабилни изотопа с еднакви масови числа и ядрени заряди, които се различават с един. Поне един от тях трябва да е радиоактивен. Елемент № 43 се намира между молибден (атомна маса 95,9) и рутений (атомна маса 101,1), но всички масови числа от 96 до 102 са заети от стабилни изотопи: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99 , Mo-100, Ru-101 и Ru-102. Следователно елемент No 43 не може да има нерадиоактивни изотопи. Това обаче не означава, че не може да бъде открит на Земята: все пак уранът и торият също са радиоактивни, но са оцелели до днес поради дългия си период на полуразпад. И все пак техните запаси по време на съществуването на земята (около 4,5 милиарда години) са намалели 100 пъти. Простите изчисления показват, че радиоактивен изотоп може да остане в значителни количества на нашата планета само ако неговият период на полуразпад надвишава 150 милиона години. След провала на търсенията на групата на Нодак, надеждата за намиране на такъв изотоп на практика изчезна. Сега е известно, че най-стабилният изотоп на технеций има период на полуразпад от 2,6 милиона години, така че за да се изследват свойствата на елемент № 43, беше необходимо да се създаде наново. С тази задача се заема младият италиански физик Емилио Джино Сегре през 1936 г. Фундаменталната възможност за изкуствено производство на атоми е демонстрирана през 1919 г. от великия английски физик Ърнест Ръдърфорд.

След като завършва университета в Рим и завършва четири години военна служба, Сегре работи в лабораторията на Енрико Ферми, докато не получава предложение да оглави катедрата по физика в университета в Палермо. Разбира се, когато отиде там, той се надяваше да продължи работата си по ядрена физика, но лабораторията, в която трябваше да работи, беше много скромна и не насърчаваше научните постижения. През 1936 г. той заминава на командировка в САЩ, в град Бъркли, където от няколко години в радиационната лаборатория на Калифорнийския университет работи първият в света ускорител на заредени частици - циклотронът. Докато работи в Бъркли, той излезе с идеята да анализира молибденова плоча, която служи за отклоняване на лъч от деутериеви ядра, тежък изотоп на водорода. „Имахме основателна причина да мислим“, пише Сегре, „че молибденът, след като го бомбардираме с дейтрони, трябва да се превърне в елемент номер 43...“ Наистина, в ядрото на молибденовия атом има 42 протона, а в деутерия ядро - 1. Ако тези частици можеха да се съединят, те биха получили ядрото на 43-тия елемент. Естественият молибден се състои от шест изотопа, което означава, че няколко изотопа на новия елемент могат да присъстват в облъчената плоча. Сегре се надяваше, че поне някои от тях са достатъчно дълголетни, за да оцелеят на плочата след завръщането си в Италия, където възнамеряваше да търси елемент № 43. Задачата беше допълнително усложнена от факта, че молибденът, използван за направата на мишената не са били специално пречистени и в плочата могат да възникнат ядрени реакции, включващи примеси.

Ръководителят на радиационната лаборатория Ърнест Лорънс позволява на Сегре да вземе плочата със себе си и на 30 януари 1937 г. в Палермо Емилио Сегре и минералогът Карло Перие започват работа. Първоначално установяват, че донесената проба от молибден излъчва бета частици, което означава, че в нея наистина има радиоактивни изотопи, но сред тях е елемент № 43, тъй като източниците на засеченото лъчение може да са изотопи на цирконий, ниобий, рутений , рений, фосфор и самият молибден ? За да се отговори на този въпрос, част от облъчения молибден се разтваря в царска вода (смес от солна и азотна киселина) и радиоактивният фосфор, ниобий и цирконий се отстраняват химически и след това се утаява молибденов сулфид. Останалият разтвор все още беше радиоактивен, съдържаше рений и, вероятно, елемент № 43. Сега оставаше най-трудното - да се разделят тези два елемента с подобни свойства. Сегре и Перие се справиха с тази задача. Те открили, че когато рениевият сулфид се утаи със сероводород от концентриран разтвор на солна киселина, част от активността остава в разтвора. След контролни експерименти за разделяне на изотопите на рутений и манган стана ясно, че бета частиците могат да се излъчват само от атоми на нов елемент, който се нарича технеций от гръцката дума tecnh ós - „изкуствен“. Това име е окончателно одобрено на конгрес на химиците, проведен през септември 1949 г. в Амстердам. Цялата работа продължи повече от четири месеца и приключи през юни 1937 г., в резултат на което бяха получени само 10-10 грама технеций.

Въпреки че Сегре и Перие имаха следи от елемент № 43 в ръцете си, те все пак успяха да определят някои от неговите химични свойства и потвърдиха сходството между технеций и рений, предсказано въз основа на периодичния закон. Ясно е, че те искаха да знаят повече за новия елемент, но за да го проучат, трябваше да имат тегла на технеций, а облъченият молибден съдържаше твърде малко технеций, така че трябваше да намерят по-подходящ кандидат за доставка на този елемент. Нейното търсене се увенчава с успех през 1939 г., когато О. Хан и Ф. Щрасман откриват, че "фрагментите", образувани по време на деленето на уран-235 в ядрен реактор под въздействието на неутрони, съдържат доста значителни количества от дългоживеещия изотоп 99 Tc. На следващата година Емилио Сегре и неговият сътрудник Wu Jianxiong успяха да го изолират в чист вид. За всеки килограм такива „фрагменти“ има до десет грама технеций-99. Първоначално технецийът, получен от отпадъци от ядрени реактори, беше много скъп, хиляди пъти по-скъп от златото, но ядрената енергетика се разви много бързо и до 1965 г. цената на „синтетичния“ метал падна до 90 долара за грам, световното му производство беше вече не се изчислява в милиграми, а в стотни грама. Имайки такива количества от този елемент, учените успяха да проучат изчерпателно физичните и химичните свойства на технеция и неговите съединения.

Намиране на технеций в природата. Въпреки факта, че полуживотът (T 1/2) на най-дългоживеещия изотоп на технеций - 97 Tc е 2,6 милиона години, което изглежда напълно изключва възможността за откриване на този елемент в земната кора, технеций може да бъде непрекъснато се образува на Земята в резултат на ядрени реакции. През 1956 г. Бойд и Ларсън предполагат, че технеций от вторичен произход присъства в земната кора, образуван, когато молибден, ниобий и рутений се активират от силна космическа радиация.

Има и друг начин за образуване на технеций. Ида Нодак-Таке в една от публикациите си прогнозира възможността за спонтанно делене на уранови ядра, а през 1939 г. немските радиохимици Ото Хан и Фриц Щрасман го потвърдиха експериментално. Един от продуктите на спонтанното делене са атомите на елемент № 43. През 1961 г. Курода, след като преработи около пет килограма уранова руда, успя убедително да докаже наличието на технеций в него в количество от 10 -9 грама на килограм руда.

През 1951 г. американският астроном Шарлот Мур предположи, че технеций може да присъства в небесните тела. Година по-късно английският астрофизик Р. Мерил, докато изучава спектрите на космически обекти, открива технеций в някои звезди от съзвездията Андромеда и Кит. Впоследствие откритието му беше потвърдено от независими изследвания и количеството технеций на някои звезди се различава малко от съдържанието на съседни стабилни елементи: цирконий, ниобий, молибден и рутений. За да се обясни този факт, се предполага, че технеций се образува в звездите днес в резултат на ядрени реакции. Това наблюдение опроверга всички многобройни теории за предзвездното образуване на елементи и доказа, че звездите са уникални „фабрики“ за производство на химични елементи.

Получаване на технеций.

В наши дни технеций се получава или от отпадъци от преработка на ядрено гориво, или от молибденова мишена, облъчена в циклотрон.

При делене на уран, причинено от бавни неутрони, се образуват два ядрени фрагмента - лек и тежък. Получените изотопи имат излишък от неутрони и в резултат на бета-разпад или излъчване на неутрони се трансформират в други елементи, което води до вериги от радиоактивни трансформации. Изотопи на технеций се образуват в някои от тези вериги:

235 U + 1 n = 99 Mo + 136 Sn + 1 n

99 Mo = 99m Tc + b – (T 1/2 = 66 часа)

99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 часа)

99 Tc = 99 Ru (стабилен) + 227 – (T 1/2 = 2,12 10 5 години)

Тази верига включва изотопа 99m Tc, ядрен изомер на технеций-99. Ядрата на тези изотопи са идентични по своя нуклонен състав, но се различават по радиоактивни свойства. Ядрото 99m Tc има по-висока енергия и, губейки я под формата на квант g-лъчение, отива в ядрото 99 Tc.

Технологичните схеми за концентриране на технеций и отделянето му от съпътстващите елементи са много разнообразни. Те включват комбинация от етапи на дестилация, утаяване, екстракция и йонообменна хроматография. Вътрешната схема за преработка на отработени горивни елементи (горивни елементи) на ядрени реактори предвижда тяхното механично раздробяване, отделяне на металната обвивка, разтваряне на активната зона в азотна киселина и екстракционно разделяне на уран и плутоний. В този случай технеций под формата на пертехнетатен йон остава в разтвор заедно с други продукти на делене. Чрез преминаване на този разтвор през специално подбрана анионобменна смола, последвано от десорбция с азотна киселина, се получава разтвор на пертехнетична киселина (HTcO 4), от който след неутрализация технециевият (VII) сулфид се утаява със сероводород:

2HTcO 4 + 7H 2 S = Tc 2 S 7 + 8H 2 O

За по-дълбоко пречистване на технеций от продукти на делене, технециевият сулфид се третира със смес от водороден прекис и амоняк:

Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 = 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S

След това амониевият пертехнетат се екстрахира от разтвора и последващата кристализация произвежда химически чист технециев препарат.

Металният технеций обикновено се получава чрез редукция на амониев пертехнетат или технециев диоксид в поток от водород при 800–1000 ° C или чрез електрохимична редукция на пертехнетати:

2NH 4 TcO 4 + 7H 2 = 2Tc + 2NH 3 + 8H 2 O

Изолирането на технеций от облъчен молибден е бил основният метод за промишлено производство на метала. Този метод сега се използва за получаване на технеций в лабораторията. Технеций-99m се образува от радиоактивното разпадане на молибден-99. Голямата разлика в периодите на полуразпад на 99m Tc и 99 Mo позволява последният да се използва за периодично изолиране на технеций. Такива двойки радионуклиди са известни като генератори на изотопи. Максималното натрупване на 99m Tc в генератора 99 Mo/ 99m Tc настъпва 23 часа след всяка операция на изотопно отделяне от изходния молибден-99, но след 6 часа съдържанието на технеций е половината от максимума. Това позволява технеций-99m да бъде изолиран няколко пъти на ден. Има 3 основни типа генератори на 99m Tc въз основа на метода за разделяне на дъщерния изотоп: хроматографски, екстракционни и сублимационни. Хроматографските генератори използват разликата в коефициентите на разпределение на технеций и молибден върху различни сорбенти. Обикновено молибденът е фиксиран върху оксидна подложка под формата на молибдат (MoO 4 2–) или фосфомолибдатен йон (H 4 3–). Натрупаният дъщерен изотоп се елуира с физиологичен разтвор (от генератори, използвани в ядрената медицина) или разредени киселинни разтвори. За производството на генератори за екстракция, облъчената цел се разтваря във воден разтвор на калиев хидроксид или карбонат. След екстракция с метил етил кетон или друго вещество екстрагентът се отстранява чрез изпаряване и останалият пертехнетат се разтваря във вода. Действието на сублимационните генератори се основава на голямата разлика в летливостта на висшите оксиди на молибден и технеций. Когато нагрят газ-носител (кислород) преминава през слой от молибденов триоксид, нагрят до 700–800° C, изпареният технециев хептоксид се отстранява към студената част на устройството, където кондензира. Всеки тип генератор има свои характерни предимства и недостатъци, поради което се произвеждат генератори от всички горепосочени видове.

Просто вещество.

Основните физикохимични свойства на технеция са изследвани върху изотоп с масово число 99. Технеций е пластичен парамагнитен метал със сребристосив цвят. Точка на топене около 2150° C, точка на кипене » 4700° C, плътност 11,487 g/cm 3 . Технецийът има шестоъгълна кристална решетка, а във филми с дебелина под 150 Å има гранецентрирана кубична решетка. При температура от 8K технецийът се превръща в свръхпроводник тип II ().

Химическата активност на металния технеций е близка до активността на рения, неговия съсед в подгрупата, и зависи от степента на смилане. Така компактният технеций бавно избледнява във влажен въздух и не се променя в сух въздух, докато технецийът на прах бързо се окислява до по-висок оксид:

4Tc + 7O 2 = 2Tc 2 O 7

При леко нагряване технеций реагира със сяра и халогени, за да образува съединения в степени на окисление +4 и +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (златисто жълто)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (тъмно зелено)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (червено-кафяв)

и при 700° C той взаимодейства с въглерода, образувайки TcC карбид. Технеций се разтваря в окислителни киселини (азотна и концентрирана сярна), бромна вода и водороден пероксид:

Tc + 7HNO 3 = HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O

Tc + 7Br 2 + 4H 2 O = HTcO 4 + 7HBr

Технециеви съединения.

Най-голям практически интерес представляват съединенията на седемвалентен и четиривалентен технеций.

Технециев диоксид TcO 2 е важно съединение в технологичната схема за получаване на технеций с висока чистота. TcO 2 е черен прах с плътност 6,9 g/cm 3, стабилен на въздух при стайна температура, сублимира при 900–1100 ° C. При нагряване до 300 ° C технециевият диоксид реагира енергично с атмосферния кислород (за да образува Tc 2 O 7), с флуор, хлор и бром (с образуване на оксохалиди). В неутрални и алкални водни разтвори лесно се окислява до техническа киселина или нейни соли.

4TcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4

Технециев(VII) оксид Tc 2О 7 – жълто-оранжево кристално вещество, лесно разтворимо във вода до безцветен разтвор на техническа киселина:

Tc 2 O 7 + H 2 O = 2HTcO 4

Точка на топене 119,5° C, точка на кипене 310,5° C. Tc 2 O 7 е силен окислител и лесно се редуцира дори от изпарения на органични вещества. Служи като изходен материал за получаване на технециеви съединения.

Амониев пертехнетат NH 4TCO 4 – безцветно вещество, разтворимо във вода, междинен продукт при получаването на метален технеций.

Технециев(VII) сулфид– слабо разтворимо вещество с тъмнокафяв цвят, междинно съединение при пречистването на технеций; при нагряване се разлага до образуване на дисулфид TcS 2. Технециевият (VII) сулфид се получава чрез утаяване със сероводород от киселинни разтвори на седемвалентни технециеви съединения:

2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S = Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O

Приложение на технеция и неговите съединения. Липсата на стабилни изотопи на технеция, от една страна, пречи на широкото му използване, а от друга, отваря нови хоризонти пред него.

Корозията причинява огромни щети на човечеството, „изяждайки“ до 10% от цялото разтопено желязо. Въпреки че рецептите за производство на неръждаема стомана са известни, използването й не винаги е препоръчително по икономически и технически причини. Някои химикали - инхибитори, които правят металната повърхност инертна към корозивни агенти, помагат за защита на стоманата от ръжда. През 1955 г. Cartledge установи изключително високата пасивираща способност на солите на техническата киселина. Допълнителни изследвания показват, че пертехнетатите са най-ефективните инхибитори на корозията за желязо и въглеродна стомана. Техният ефект се проявява вече при концентрация 10 –4 –10 –5 mol/l и продължава до 250° C. Използването на технециеви съединения за защита на стоманата е ограничено до затворени технологични системи, за да се избегне изпускането на радионуклиди в околната среда. Въпреки това, поради тяхната висока устойчивост на g-радиолиза, солите на технетичната киселина са отлични за предотвратяване на корозия в ядрени реактори с водно охлаждане.

Многобройните приложения на технеция дължат съществуването си на неговата радиоактивност. Така изотопът 99 Tc се използва за производство на стандартни източници на b-лъчение за дефектоскопия, газова йонизация и производството на стандартни стандарти. Поради дългия си полуживот (212 хиляди години), те могат да работят много дълго време без значително намаляване на активността. Сега изотопът 99m Tc заема водеща позиция в ядрената медицина. Технеций-99m е изотоп с кратък живот (период на полуразпад 6 часа). По време на изомерния преход към 99 Tc той излъчва само g-лъчи, което осигурява достатъчна проникваща способност и значително по-ниска доза за пациента в сравнение с други изотопи. Пертехнетатният йон няма изразена селективност към определени клетки, което позволява да се използва за диагностициране на увреждания на повечето органи. Технецият се елиминира от тялото много бързо (в рамките на един ден), така че използването на 99m Tc позволява многократно изследване на един и същ обект на кратки интервали, предотвратявайки прекомерното му облъчване.

Юрий Крутяков

Ондар Айнара Демяновна
Технеций 99 – съдържащ радиофармацевтик. Характеристики на анализа и приложението
Курсова работа

Студент IV курс
_______ А. Д. Ондар
Учител
_______ М. С. Ларкина

Томск -2012
Съдържание:
Въведение…………………………………………………………………………3-4

Радиоактивни лекарства………………………………………………………5-7
Технеций-99-съдържащи радиофармацевтични продукти…..8

История на откриването на технеций…………………………………8-10

Методи и технологии за получаване на технеций-99m……………..11-12
Хроматографски генератори технеций-99m…………..12-13
Сублимационни генератори на технеций-99m………………….14
Екстракция на 99m Ts……………………………15-16

Препарати на основата на технеций-99. Анализ и приложение…………….17-22

Общи методи за анализ на радиофармацевтици.23-33

Препарати Технеций-99…………………………………………………………34
Инжектиране на колоиден рениев сулфид с технеций (99 Ts)……..34-36
Инжектиране на колоидна сяра с технеций (99 Ts)………………..37-39
Инжектиране на колоиден калай с технеций (99 Tc)………………..40-42
Инжектиране на технеций (99 Tc) етифенин……………………….43-46
Технеций (99 Tc) инжектиране на екзаметазим………………….47-50
Инжектиране на технециев (99 Tc) глюконат……………………………51-53

Въведение.
Напредъкът в областта на атомната ядрена физика има много голямо влияние върху развитието на почти всички клонове на човешкото познание. Овладяването на атомната енергия даде на учени от най-различни специалности нови средства и методи за научно изследване. Възможностите на научното познание се увеличиха неизмеримо. От самото си създаване научната медицина черпи от физиката и химията нови идеи и средства за предотвратяване и борба с болестите. Този клон на науката се обогати с нови, много ценни методи за изследване на жизнените процеси, диагностика и лечение на заболявания.
Медицинската физика е наука за система, която се състои от физически устройства и радиация, медицински и диагностични устройства и технологии.
Целта на медицинската физика е изучаването на тези системи за профилактика и диагностика на заболявания, както и лечение на пациенти с помощта на методи и средства на физиката, математиката и технологиите. Природата на заболяванията и механизмът на възстановяване в много случаи имат биофизично обяснение.
Проблемът за навременната и точна диагноза остава един от основните проблеми на клиничната медицина на 21 век. В комплекса от инструменти за клинична и инструментална диагностика на различни органи и тъкани едно от водещите места принадлежи на радионуклеотидните (радиоизотопни) методи за изследване. (1)
Благодарение на разнообразието от радионуклеотиди и големия брой „превозни средства“, които доставят изотопа до целевия орган, днес е възможно да се изследва всяка система на тялото.
Диагностиката с помощта на радиофармацевтици дава възможност за откриване на органна дисфункция много по-рано от анатомичните промени, открити с други диагностични тестове (рентген, компютърна томография и ядрено-магнитен резонанс, ултразвук). Такава ранна диагностика дава възможност за ранно лечение, когато то е най-ефективно и е възможна благоприятна прогноза, което е особено важно при онкологични, сърдечни и неврологични заболявания.

Радиоактивни лекарства.

Затворени радиофармацевтични препарати;

Отворени радиофармацевтични продукти.

Радиофармацевтични продукти, съдържащи технеций 99.

История на откриването на технеций.

Методи и технологии за получаване на технеций-99m.

В този случай 87,5% от ядрата 99 Mo се превръщат в 99m Tc, а 12,5% в 99 Tc, последвано от прехода им към стабилен рутений.
За двойката генератори 99 Mo/99m Tc са изпълнени следните зависимости:
, (1)
, (2)
където N 1, N 2 и A 1, A 2 са съответно броят на ядрата и активността на 99 Mo и 99m Tc; l 1 и l 2 – константи на разпадане на 99 Mo и 99m Tc; t – време на разпадане; (A 1) 0 – начална активност на 99 Mo. Продължителността на максималното натрупване на 99m Тс в такава система е tmax = 22,89 часа, което определя периодичността на отделянето му от родителския изотоп.
За отделяне на 99m Tc от 99Mo се използват специални устройства, наречени генератори на технеций. Въз основа на използвания метод на разделяне генераторите се разделят на три основни типа: сорбционни (хроматографски), сублимационни и екстракционни.

Хроматографски генератори на технеций-99m.

Ориз. 1. Схема на хроматографски генератор на технеций-99m:
1 – колона; 2 – радиационна защита; 3 – корпус на генератора; 4 – линия за елуент; 5 – елуатна линия; 6 – защитна тапа; 7 – филтър; 8 – фланец на генератора; 9 – бутилка с елуент; 10 – защитен медицински контейнер с вакуумирана бутилка

Колоната се "зарежда" с разтвор, съдържащ молибден-99. Последващото отделяне (елуиране) на 99m Tc от него под формата на разтвор на натриев пертехнетат, 99m Tc се извършва чрез изпомпване на физиологичен разтвор през колона.
Характеристиките на производителността на хроматографския генератор зависят от следните основни фактори:

конструктивни характеристики на инсталацията;
съставът на сорбираната форма - разтвор, съдържащ 99 Mo;
същност и структура на сорбента, технология на получаването му;
състав на елуиращия разтвор и техника на елуиране.

Сублимационни генератори Технеций-99m

Добив на 99 m Tf.

разтваряне на облъчената 99Mo мишена в разтвор на KOH или NaOH в присъствието на окислители (H2O2, NaOCl), последвано от въвеждане на K2CO3 в получения разтвор като изсоляващ агент;
екстракция 99м Тс с органичен екстрагент;
дестилация на екстрагента и разтваряне на сухия остатък, съдържащ 99m Tc във физиологичен разтвор.

Фиг.2. Схема на генератор за екстракция на технеций-99m с механично фазово смесване.
Принципът на работа на генератора за екстракция може да бъде илюстриран от диаграмата, показана на фиг. 2. Инсталацията се състои от екстрактор (1) с бъркалка, в която се подават изходния алкален разтвор на 99 Мо и екстрагента. След смесване на сместа и отделяне на органичната фаза, тя се отвежда в изпарителя (2) с помощта на всмукателна тръба, чийто край е разположен над фазовата граница. Екстрагентът се дестилира в изпарителя (3).
Като цяло, добивът на 99m Tc от генератора за екстракция зависи от ефективността на процеса на екстракция и количеството загуба на екстракта с 99m Tc по време на неговата селекция. Ефективността на екстракция зависи от коефициента на разпределение 99m Тс в системата вода – органична фаза, интензивността на смесване и времето за контакт на фазите. Проблемът с намаляването на загубите се решава главно чрез стесняване на диаметъра на екстрактора в зоната за избор и използване на сензори за контрол на нивото на екстрагента. Ниско ниво на загуби се осигурява и от центробежни екстрактори (NPO Radium Institute).

Препарати на основата на технеций-99. Анализ и приложение.

Тук L е веществото за етикетиране с технеций.
Маса 1.
Технеций-99m радиофармацевтични продукти, използвани в диагностични изследвания

Комплектите реагенти, използвани в клиниките за приготвяне на технециеви радиофармацевтични продукти, обикновено съдържат измерени количества редуциращ агент, както и комплексообразуващи (или колоидни) агенти. В някои случаи реагентите съдържат буферни или стабилизиращи добавки. Обикновено срокът на годност на такива стандартни комплекти е 6–12 месеца, ако са спазени подходящи условия за съхранение.
В Русия основният производител на комплекти реагенти за генератори с технеций-99m е Федералното държавно унитарно предприятие Завод "Медрадиопрепарат" на Федералното управление "Медбиоекстрем". В чужбина подобни продукти се произвеждат от компаниите "Amercham", "Malincrodt" и др. Днес в Русия се произвеждат следните комплекти реагенти за получаване на 99m Tc - радиофармацевтични препарати:

Pentatekh, 99 m Tc-комплекс с пентацин (CaNO 3 - DTPA сол) за определяне на скоростта на гломерулна филтрация на бъбреците, гама сцинтиграфия на бъбреците, радионуклидна ангиография и визуализация на мозъчни тумори.
Pirfotech, 99 m Tc-комплекс с пирофосфат за скелетна сцинтиграфия, остър миокарден инфаркт, злокачествени тумори на яйчниците, за in vivo маркиране на еритроцити.
Citratekh, 99 m Tc-комплекс с цитрат за сцинтиграфия и радионуклидна ангиография на бъбреците.
Koren, 99 m Tc-колоиден разтвор на базата на рениев сулфид за сцинтиграфия на черен дроб, далак и костен мозък.
Технефор, 99 m Tc-комплекс с оксабифор (окса-бис(етиленнитрило) тетраметиленфосфонова киселина) за скелетна сцинтиграфия.
Technefit, 99 m Tc-phytate колоидален разтвор за сцинграфия на черен дроб, далак и костен мозък.
Technemek, 99 m Tc-комплекс с димеркаптоянтарна киселина за сцинграфия (сканиране) на бъбреци.
Бромезид, 99 m Tc-комплекс с Br-3-метилфенилкарбамоилиминодиоцетна киселина за динамична сцинтиграфия на черен дроб, жлъчен мехур и жлъчни пътища.
Technetril, 99 m Tc-комплекс с метоксиизобутил изонитрил за изследване на миокардна перфузия и изобразяване на тумори.
Technemag, 99 m Tc-комплекс с меркаптоацетилтриглицерин за динамична сцинтиграфия на бъбрек.
Теоксим, 99 m Tc-комплекс с хексаметиленпропиленамин оксим за изследване на мозъчната перфузия.
Carbomek, 99 m Tc-комплекс Tc(V) с димеркаптоянтарна киселина за диагностика на медуларен рак на щитовидната жлеза, лимфоми и други тумори.
Macrotech, 99 m Tc-албумин макроагрегати за визуализация
бели дробове.

Общи методи за анализ на радиофармацевтици.

Физиологично (биологично) разпределение

Удостоверяване по радионуклид

по спектър (гама, бета и рентгеново лъчение);
чрез слой с половин затихване (бета лъчение);
по полуживот (всякаква радиация).

спектрометрия

Слой на половин затихване

Половин живот

Измерване на активността

Определяне на радионуклидна чистота и радионуклидни примеси

Определяне на радиохимична чистота и радиохимични примеси

производство на радионуклиди;
последващи химични операции;
непълно препаративно отделяне;
химични промени поради съхранение.

Компоненти

Стерилитет

Най-доброто преди среща

стабилност на химичния и радиохимичен състав на лекарството;
намаляване на активността на лекарството с течение на времето според закона за радиоактивно разпадане;
увеличаване на относителното съдържание на дълготрайни радионуклидни примеси с период на полуразпад, по-дълъг от основния радионуклид.

таблица 2

Честота на контрол на радиофармацевтиците при установяване на срока им на годност

Съхранение

Предпазни мерки

Препарати Технеций-99.