CN111500861A - 一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，所述方法包括如下步骤：(1)在进行钼锝溶液吸附前，使用水冲洗活性炭纤维至流出液中性；(2)配制含有钼和锝的中性混合溶液，该混合溶液中含有高浓度的中性盐类化合物；(3)使用活性炭纤维吸附步骤(2)所得的钼锝混合溶液中的锝；(4)使用洗涤液洗涤活性炭纤维粘带的钼；(5)使用低浓度或者不含中性盐类化合物的淋洗液解吸活性炭纤维吸附的锝。所述方法具有以下优点：固相分离材料耐辐射性能好，价格低廉易得；所得最终含锝溶液为中性溶液，在制备含锝[99mTc]放射性药物的后续过程中不必进行溶液酸度的调节。
Description
技术领域
本发明属于放射性核素分离领域，具体涉及一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法。
背景技术
99Mo-99mTc发生器最初由Walter Tucker和Margret Greens于1958年在Brookhaven国家实验室的一个同位素项目中发明的。当今世界医用成像诊断中使用的核药物有80～85％使用99mTc。这种放射性同位素主要来自于99mTc发生器中其母核素99Mo的β-衰变。99Mo衰变为99mTc的效率约为88.6％，剩余的11.4％直接衰变为99Tc。
99Mo-99mTc发生器淋洗液中99mTc的浓度很大程度上决定了单光子发射计算机断层成像术(SPECT)诊断中的图像质量，因此，在99Mo-99mTc发生器发展中，99mTc在洗脱液中的浓度始终是最受关注的焦点。
由于生产方法的不同，不同99mTc发生器中使用的99Mo的比活度不同。
目前高比活度99Mo(100～50000Ci/g Mo)由铀裂变生产获得。目前商用的裂变99Mo-99mTc发生器主要部件是酸性氧化铝柱，利用MoO4 2-与酸性氧化铝的亲和力远大于TcO4 -的特性设计。该类发生器可以获得满足药典要求的高锝[99mTc]酸钠注射液。世界上的高比活度99Mo主要由荷兰、比利时、法国、南非、澳大利亚和俄罗斯等国家的反应堆提供，在主要生产国家的反应堆停堆检修或退役等事件发生时，裂变99Mo供应可能面临短缺。
非裂变方法生产99Mo通常以98Mo和100Mo作为原料，使用反应堆进行辐照或加速器制备得到。非裂变方法制备的99Mo活度较低(1～10Ci/g Mo)，非放射性Mo占压倒性优势。将低比活度的Mo装入正常裂变99Mo-99mTc发生器结构，得到的99mTc洗脱液中99mTc浓度较低，不能满足药典要求。因此，有必要开发从低比活度99Mo料液中富集99mTc的工艺。
除99Mo的β-衰变得到99mTc，已经有通过加速器实现100Mo(p,2n)99mTc核反应制备99mTc的技术。与低比活度99Mo料液中提取99mTc面临的问题相似，加速器制备99mTc也需要从含有大量非放射性Mo的料液中提取99mTc。
因此，如何从低比活度(＜10Ci/g Mo)99Mo中分离提取99mTc成为解决裂变99Mo短缺的关键问题。
低比活度99mTc的提取技术可以分为四种：溶剂萃取法，升华法，电化学法，以及柱色层法。柱色层法的关键是使用一种固相材料从含有Mo和99mTc的溶液中吸附99mTc，而不吸附或者很少吸附Mo，从而实现钼和锝的分离。这种方法具有容易实现自动化，稳定可靠的特点，因此成为研究的热点。
现有技术中有使用Dowex-1×8、ABEC树脂和活性炭材料作为固相吸附材料分离钼和锝的研究。其中，使用Dowex-1×8阴离子交换树脂作为分离钼和锝的固相材料需要使用有机溶剂或者高氯酸进行淋洗，才能将锝从固相材料上解吸下来，这对于临床使用存在风险。2018年2月，美国食品药品监督管理局(FDA)批准了以ABEC树脂为钼锝分离材料的新型99Mo-99mTc发生器RadioGenix。RadioGenix系统使用氢氧化钾溶解Mo，利用高浓度氢氧化钠溶液进行Mo的洗涤，之后使用缓冲溶液或稀释的氢氧化钠溶液进行Tc的洗涤。虽然能够获得浓度较高的高锝[99mTc]酸钠溶液，但是分离过程中所需溶液种类较多，操作较繁琐。在US2012090431中，使用活性炭材料作为钼和锝的分离材料，其分离过程与ABEC树脂的系统类似，同样使用碱性的氢氧化钠溶液作为初始溶液，之后使用氢氧化钠溶液进行Mo的洗涤，最后通过热的稀碱液淋洗或者电化学方法获得高浓度99mTc溶液。同样，该分离过程中所需溶液种类较多，操作较繁琐。
在CN106995882A中，在进行99Mo溶液中99mTc的提取时，需要将初始溶液配制成氢氧化钠溶液，之后用氢氧化钠溶液进行99Mo的淋洗。用于99Mo-99mTc分离时需要进行淋洗液的中和，才能将99mTc用于放射性药物。基于该分离方法制成的设备结构复杂、淋洗液后处理流程较复杂。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提供了一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法。本发明使用预处理后的活性炭纤维作为钼和锝的固相分离材料，能够从含钼和锝的中性混合溶液中吸附锝，而不吸附或极少吸附钼。使用中性洗淋液能够解吸锝，从而实现钼和锝的分离。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，所述方法的步骤如下：
(1)在进行钼锝溶液吸附前，使用水冲洗活性碳纤维至流出液酸度为中性；
(2)配制含有钼和锝的中性混合溶液，所述混合溶液中含有大于等于1mol/L的中性盐类化合物；
(3)使用活性炭纤维吸附步骤(2)所得的钼锝混合溶液中的锝；
(4)使用浓度大于等于1mol/L的中性盐类化合物溶液作为洗涤液洗涤活性炭纤维粘带的钼；
(5)使用小于1mol/L的中性盐类化合物溶液或者灭菌注射用水作为淋洗液解吸活性炭纤维吸附的锝。
作为一种优选的方案，在步骤(1)中，所述活性炭纤维为使用碱液进行处理，或者碱液处理后进行微波加热处理，或者不进行任何处理的活性炭纤维中的任一种或者多种。
作为一种优选的方案，在步骤(1)中，所述中性的pH为5～8。
作为一种优选的方案，在步骤(2)，步骤(4)和步骤(5)中，所述中性混合溶液的pH为5～8。
作为一种优选的方案，在步骤(2)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
作为一种优选的方案，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。为配合后续高锝酸根的进一步提纯，所述中性盐类化合物最好采用氯化钠或者氯化钾等含氯离子无机盐。
作为一种优选的方案，在步骤(4)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
作为一种优选的方案，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。为配合后续高锝酸根的进一步提纯，所述中性盐类化合物最好采用氯化钠或者氯化钾等含氯离子无机盐。
淋洗液可仅使用氯化钠溶液，降低了杂质含量和污染机会。
作为一种优选的方案，在步骤(5)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
作为一种优选的方案，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。为配合后续高锝酸根的进一步提纯，所述中性盐类化合物最好采用氯化钠或者氯化钾等含氯离子无机盐。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明所述方法具有固相分离材料耐辐射性能好，吸附分离性能稳定，固相分离材料价格低廉易得的特点；所得最终含锝溶液为中性溶液，在制备含锝放射性药物的后续过程中不必进行溶液酸度的调节。
本申请的实质特点在于，将活性炭纤维进行了处理，筛选了在中性溶液中吸附锝而不吸附钼的材料，将其应用于钼锝分离。基于此，在进行99Mo-99mTc分离时，含99mTc淋洗液不需进行中和即可用于放射性药物(因为注射液要求中性，若淋洗液是碱性的话不能直接用)。这样在实际应用中可以简化处理工艺流程和装置结构。因此，相对于在碱性含钼溶液中提取锝，在中性钼溶液中直接提取锝有一定的优势。
具体实施方式
本发明具体实施方式提供了一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在进行钼锝溶液吸附前，使用水冲洗活性碳纤维至流出液酸度为中性。
本发明所述活性炭纤维为使用碱液进行处理，或者碱液处理后进行微波加热处理，或者不进行任何处理的活性炭纤维的三者任意比例的混合物。通过碱液处理和微波处理，本发明中所用活性炭纤维具有以下特点：在静态吸附实验中，活性炭纤维在强酸性溶液中可以吸附一定量的钼酸根离子，而在pH大于5的溶液中，表现出对钼酸根离子的排斥作用，不会吸附钼酸根离子。由于所述活性炭纤维表面具有碱性基团，为保证分离操作顺利进行，需要用一定量水冲洗活性炭纤维，直至流出液为中性。具体操作可以是将所述活性炭制备成色层柱，使用注射器推注或者蠕动泵注入中性的水进行洗涤，使用pH试纸进行流出液酸度的检测，直至流出液为中性。
(2)配制含有钼和锝的中性混合溶液，该混合溶液中含有高浓度的中性盐类化合物。
所述钼应为钼酸根形式存在，锝以高锝酸根形式存在。混合溶液中的离子强度会影响活性炭纤维对高锝酸根离子的吸附。实验表明，在高离子强度溶液中，活性炭纤维对高锝酸根的吸附能力较强，高锝酸根离子不会被轻易洗脱下来；在低离子强度溶液中，活性炭纤维对高锝酸根的吸附能力较弱，高锝酸根离子可以被轻易洗脱下来。为配合后续高锝酸根的进一步提纯，所述中性盐类化合物最好采用氯化钠或者氯化钾等含氯离子无机盐。
(3)使用活性炭纤维吸附步骤(2)所得的钼锝混合溶液中的锝。
该步骤可以使用动态法分离钼锝混合溶液。使用一定质量的活性炭纤维制备成色层柱进行动态吸附分离钼和锝。例如使用蠕动泵或注射泵以一定流速将钼锝混合溶液泵过活性炭色层柱，使得钼锝混合溶液中的锝被吸附在活性炭色层柱上，而钼不被吸附或者极少被吸附在色层柱上。大量99Mo经过色层柱后流出，待99Mo的衰变子体99mTc生成后重复该步骤，就可以再次分离钼锝获得99mTc。
(4)使用洗涤液洗涤活性炭纤维粘带的钼。
吸附了锝的活性炭纤维表面会粘带一些钼，可以使用一种洗涤液去除这些钼，同时保证吸附的锝不被解吸下来。对于使用动态吸附法吸附锝的活性炭纤维，可以泵过一定体积的洗涤液。所述洗涤液成分可与步骤(2)中配制中性混合溶液的成分类似。
(5)使用低浓度或者不含中性盐类化合物的淋洗液解吸活性炭纤维吸附的锝。
对于使用动态吸附法吸附锝的活性炭纤维，可以泵过一定体积的淋洗液解吸，即可得到含锝溶液。
为了便于对本发明的进一步了解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。这些实施例仅供叙述而并非用来限定本发明的范围或实施原则，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
取经过碱液处理的活性炭纤维0.5g制备色层柱。使用注射器推注注射用水冲洗制备的活性炭纤维柱，至流出液pH为6。配制氯化钠浓度为1mol/L，钼酸钠浓度为1mol/L的溶液10ml，向其中加入10mCi99Mo-99mTc平衡混合溶液作为示踪。以10mL/min的流速将含有钼和锝的混合溶液泵过色层柱，回收含钼流出液。此时，锝被吸附在色层柱上。使用40mL 1mol/L的氯化钠溶液，以10mL/min的流速泵过该色层柱，洗涤其上少量粘带的钼。最后，以10mL/min的流速，泵过10mL灭菌注射用水，洗脱柱上的锝。获得的洗脱液即为含有锝的溶液，完成了钼和锝的分离。
实施例2
取经过碱液处理后微波处理的活性炭纤维0.5g制备色层柱。使用注射器推注注射用水冲洗制备的活性炭纤维柱，至流出液pH为7。配制氯化钾浓度为1.2mol/L，钼酸钠浓度为1mol/L的溶液10ml，向其中加入10mCi99Mo-99mTc平衡混合溶液作为示踪。以10mL/min的流速将含有钼和锝的混合溶液泵过色层柱，回收含钼流出液。此时，锝被吸附在色层柱上。使用40mL 1mol/L的氯化钠溶液，以10mL/min的流速泵过该色层柱，洗涤其上少量粘带的钼。最后，以10mL/min的流速，泵过5mL灭菌注射用水，洗脱柱上的锝。获得的洗脱液即为含有锝的溶液，完成了钼和锝的分离。
实施例3
取经过碱液处理的活性炭纤维0.3g，未经处理的活性炭纤维0.2g制备色层柱。使用注射器推注注射用水冲洗制备的活性炭纤维柱，至流出液pH为7。配制氯化钾浓度为1.1mol/L，钼酸钠浓度为1mol/L的溶液10ml，向其中加入9.5mCi99Mo-99mTc平衡混合溶液作为示踪。以8mL/min的流速将含有钼和锝的混合溶液泵过色层柱，回收含钼流出液。此时，锝被吸附在色层柱上。使用30mL 1mol/L的氯化钾溶液，以10mL/min的流速泵过该色层柱，洗涤其上少量粘带的钼。最后，以10mL/min的流速，泵过5mL 0.9％氯化钠注射液，洗脱柱上的锝。获得的洗脱液即为含有锝的溶液，完成了钼和锝的分离。
实施例4
取未处理的活性炭纤维0.5g制备色层柱。使用注射器推注注射用水冲洗制备的活性炭纤维柱，至流出液pH为5。配制硫酸钠浓度为1mol/L，钼酸钠浓度为1mol/L的溶液10ml，向其中加入10mCi 99Mo-99mTc平衡混合溶液作为示踪。以10mL/min的流速将含有钼和锝的混合溶液泵过色层柱，回收含钼流出液。此时，锝被吸附在色层柱上。使用40mL 1mol/L的硫酸钠溶液，以10mL/min的流速泵过该色层柱，洗涤其上少量粘带的钼。最后，以10mL/min的流速，泵过5mL0.02mol/L的硫酸钠注射液，洗脱柱上的锝。获得的洗脱液即为含有锝的溶液，完成了钼和锝的分离。
实施例5
取经过碱液处理的活性炭纤维0.5g制备色层柱。使用注射器推注注射用水冲洗制备的活性炭纤维柱，至流出液pH为8。配制硝酸钾浓度为1.1mol/L，钼酸钠浓度为1mol/L的溶液10ml，向其中加入10mCi99Mo-99mTc平衡混合溶液作为示踪。以10mL/min的流速将含有钼和锝的混合溶液泵过色层柱，回收含钼流出液。此时，锝被吸附在色层柱上。使用40mL1.1mol/L的硝酸钾溶液，以10mL/min的流速泵过该色层柱，洗涤其上少量粘带的钼。最后，以10mL/min的流速，泵过5mL 0.01mol/L的硝酸钾，洗脱柱上的锝。获得的洗脱液即为含有锝的溶液，完成了钼和锝的分离。
表1不同实施例得到的淋洗液中钼的残留
| 组别 | Mo在淋洗液中的残留 |
| 实施例1 | 未检出 |
| 实施例2 | 1.0μg/mL |
| 实施例3 | 1.3μg/mL |
| 实施例4 | 3.3μg/ml |
| 实施例5 | 未检出 |
Claims (9)
1.一种使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：
(1)在进行钼锝溶液吸附前，使用水冲洗活性碳纤维至流出液酸度为中性；
(2)配制含有钼和锝的中性混合溶液，所述混合溶液中含有大于等于1mol/L的中性盐类化合物；
(3)使用活性炭纤维吸附步骤(2)所得的钼锝混合溶液中的锝；
(4)使用浓度大于等于1mol/L的中性盐类化合物溶液作为洗涤液洗涤活性炭纤维粘带的钼；
(5)使用小于1mol/L的中性盐类化合物溶液或者灭菌注射用水作为淋洗液解吸活性炭纤维吸附的锝。
2.根据权利要求1所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述活性炭纤维为使用碱液进行处理，或者碱液处理后进行微波加热处理，或者不进行任何处理的活性炭纤维中的任一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)和步骤(5)中，所述中性的pH为5～8。
4.根据权利要求1所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
5.根据权利要求4所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。
6.根据权利要求1所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
7.根据权利要求6所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。
8.根据权利要求1所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述中性盐类化合物为含钠离子或者钾离子的中性盐类化合物。
9.根据权利要求8所述的使用活性炭纤维从中性钼溶液中提取锝的方法，其特征在于，所述中性盐类化合物选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的任一种。
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