METHOD FOR CLEANING OF ELYUAT OF GALLIUM-68 FROM CHEMICAL IMPURITY IN DYNAMIC CONDITIONS

Лесик Е.И.¹, Ларенков А.А.¹, Тарчигина  Н. Ф.²

¹ ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА России, г.Москва, ² Проф.,канд.тех.наук МГОУ им. В.С. Черномырдина,г.Москва

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЧИСТКИ ЭЛЮАТА ГАЛЛИЯ-68 ОТ ХИМИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ДИНАМИЧЕСКИХ  УСЛОВИЯХ

Аннотация

В статье рассмотрена  разработка метода глубокой очистки растворов ⁶⁸Ga, получаемых из радионуклидного генератора ⁶⁸Gе/⁶⁸Ga, от примесей материнского радионуклида ⁶⁸Ge и примесей металлов, которая в перспективе может быть использована для создания отечественного модуля синтеза РФП на основе ⁶⁸Ga.

Ключевые слова: элюат генератора, сорбция-десорбция, аликвота

Keywords: eluate of generator, sorption-desorption, alikvota.

В современной медицине  важное направление занимает ядерная медицина, которая использует радиофармацевтические препараты для лечения или диагностики различных заболеваний. В настоящее время антитела и пептиды, меченные  ⁶⁸Ga, считаются исключительно перспективными для применения в  ПЭТ - диагностике, в первую очередь  онкологических заболеваний различной локализации. Однако, для успешного синтеза радиофармацевтических препаратов (РФП) на основе меченных ⁶⁸Ga биоконьюгатов, элюат генератора ⁶⁸Gе/⁶⁸Ga должен соответствовать ряду требований, и в первую очередь – быть очищенным. Присутствие в рабочем растворе  ⁶⁸Ga примесей металлов, таких как Cd²⁺; Co²⁺; Cu²⁺; In³⁺; Fe²⁺; Fe³⁺; Lu³⁺; Ni²⁺; Zn²⁺ уже в количестве 1 мкмоль/л неприемлемо для получения качественного РФП.

Исследования сорбционного поведения радионуклида ⁶⁸Ga, а также степени очистки от  радиохимической примеси ⁶⁸Gе проводили на реальных элюатах генератора ⁶⁸Gе/⁶⁸Ga. Работы по определению коэффициентов очистки от химических примесей металлов проводили на модельных растворах.

На основе экспериментов ионообменного поведения элюата ⁶⁸Ga в статических условиях были отобраны анионообменные волокнистые сорбенты Полиоргс 4-Н и Полиоргс 17-Н и катионообменная гранулированная смола Dowex 50W×8. Также были определены условия, позволяющие достичь наилучших результатов сорбции-десорбции ⁶⁸Ga на выбранных ионитах.

Методика изучения сорбции в динамических условиях

Для исследований в динамических условиях использовали хроматографические картридж и  колонку. Внутренний диаметр картриджа составляет 5 мм, колонки – 2. Навески исследуемых сорбентов вносили в картридж и в колонку.

По результатам экспериментов в статике, оптимальная концентрация HCl: при сорбции  ⁶⁸Ga сорбентами Полиоргс 4-Н и Полиоргс 17-Н составляет 7М, в элюате генератора  ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga - 0,1. Таким образом, в первую очередь готовили рабочий раствор хлоридных комплексов ⁶⁸Ga³⁺ в соляной кислоте 7М HCl. Для этого элюат генератора  ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga смешивали с соляной кислотой концентрации 9М в соотношении 1:3,45. Из приготовленного раствора отбирали аликвоту, используя её как образец сравнения.

Оптимальная концентрация HCl при сорбции ⁶⁸Ga на смоле Dowex 50W×8 составляет 0,1М, что соответствует концентрации HCl в элюате генератора ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga. Поэтому для динамических исследований со смолой Dowex 50W×8 использовали обычный элюат. В качестве образца сравнения использовали аликвоту самого элюата.

После сорбции картридж или колонку промывали 5-ю мл раствора, не содержащего радионуклида  ⁶⁸Ga; затем и продували 40 см³ воздуха – для удаления остатков промывного раствора.

Десорбцию осуществляли раствором (элюентом), подобранным на стадии экспериментов в статике для каждого ионита со скоростью ~0,5 мл/мин. Математической обработкой скоростей счёта аликвот получали интересующие характеристики процесса ионного обмена ⁶⁸Ga в динамических условиях.

Результаты экспериментов ионного обмена ⁶⁸Ga в динамических условиях

Первоначально был сделан эксперимент с сорбентами Полиоргс 4-Н и Полиоргс 17-Н в хроматографических картриджах. Масса навесок сорбентов составляла 30 мг.

На рисунке 1 представлена гистограмма, иллюстрирующая процесс распределения ⁶⁸Ga в ходе первого эксперимента сорбции-десорбции в динамических условиях. Процентное количество ⁶⁸Ga пересчитано относительно изначально введённого в картридж количества радионуклида.

Из приведённых данных видно, что ионообменные характеристики сорбента Полиоргс 4-Н в динамических условиях в значительной мере уступают характеристикам сорбента Полиоргс 17-Н. Поэтому было принято решение от сорбента Полиоргс 4-Н в дальнейших исследованиях отказаться.

Рис. 1. Распределение ⁶⁸Ga в ходе первого эксперимента по сорбции-десорбции в динамических условиях

Таким образом, в заключительной части исследований использовались волокнистый «наполненный» сорбент Полиоргс 17-Н и гранулированная ионообменная смола Dowex 50W×8.

Результаты по сорбции-десорбции ⁶⁸Ga в динамических условиях с различными массами навесок исследуемых ионитов и формой хроматографической колонки представлены на рисунке 2. на котором гистограмма, иллюстрирует процесс распределения ⁶⁸Ga в ходе экспериментов по сорбции-десорбции в динамических условиях на волокнистом сорбенте Полиоргс 17-Н при различной массе сорбента и диаметре колонки. Процентное количество ⁶⁸Ga пересчитано относительно изначально введённого в колонку количества радионуклида.

Рис. 2. Распределение ⁶⁸Ga - на волокнистом сорбенте Полиоргс 17-Н

Рисунок 3 иллюстрирует аналогичные экспериментальные данные для гранулированной катионообменной смолы Dowex 50W×8. 

Рис. 3. Распределение ⁶⁸Ga на гранулированной смоле Dowex 50W×8

Как видно, наилучшие характеристики процесса сорбции-десорбции ⁶⁸Ga в динамических условиях для волокнистого «наполненного» сорбента Полиоргс 17-Н достигаются на колонке диаметром 2 мм при массе сорбента 10 мг, а для гранулированной катионообменной смолы Dowex 50W×8 – на колонке диаметром 2 мм при массе смолы 60 мг.

Химическая чистота очищенного раствора.

Для определения качества разработанного метода очистки был проведен эксперимент с последовательной очисткой на катионообменной и на анионообменной смолах в оптимальных условиях. Очистка элюата ⁶⁸Ga осуществлялась по методике в динамических условиях (табл1).

Таблица 1: Результаты количественного анализа примесных элементов

Элемент	Концентрация, мкг/л
	Исходный элюат	Кондиционированный раствор
Zn	52474,6	15328,8
Fe	39516,4	2131,8
Cu	8343,2	86,9
Ti	217,6	<0,4
Al	60,8	<3
Ni	480,3	<15
Cr	689,6	<1,5
Pb	<2	<2
68Ge	3,1×10-3 %	2,1×10-4 %

Как видно из результатов, осуществление сорбционной очистки в значительной мере снижает концентрацию примесей в получаемом растворе.

В совокупности полученных экспериментальных данных, метод очистки и концентрирования элюата ⁶⁸Gе/⁶⁸Ga с совместным использованием катионита и анионита является наиболее эффективным, и весьма перспективным для реализации в повседневной медицинской практике синтеза РФП на основе ⁶⁸Ga.

Литература

1. Богородская М.А., Кодина Г.Е. Химическая технология радиофармацевтическихпрепаратов.- : учеб. пособие, М.: ФГУ ФМБЦ им А.И. Бурназяна ФМБА России, 2010.
2. Баранова В.Ю.: Изотопы: свойства, получение, применение. М.: Физматлит.
3. Мархол Милан. Ионообменники в аналитической химии, М.: Мир, 1985.