RU2841999C1 - Method of producing radioisotopes terbium-155, terbium-152, terbium-149 and strontium-82 - Google Patents
Method of producing radioisotopes terbium-155, terbium-152, terbium-149 and strontium-82 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841999C1 RU2841999C1 RU2024130183A RU2024130183A RU2841999C1 RU 2841999 C1 RU2841999 C1 RU 2841999C1 RU 2024130183 A RU2024130183 A RU 2024130183A RU 2024130183 A RU2024130183 A RU 2024130183A RU 2841999 C1 RU2841999 C1 RU 2841999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- mev
- isotope
- radioisotopes
- module
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц.The invention relates to the technology of producing radioisotopes for nuclear medicine using charged particle accelerators.
Высокотехнологичная медицинская помощь с применением диагностических и терапевтических радиоизотопов позволяет на ранних стадиях обнаруживать и своевременно купировать социально значимые онкологические и сердечно-сосудистые заболевания. Для достижения указанных целей тестируются различные радиоизотопы. В частности, для диагностики и терапии онкологических заболеваний в настоящее время активно исследуется применение линейки радиоизотопов тербия 149Tb, 152Tb, 155Tb, 161Tb, которые сочетают возможность использования нескольких диагностических методов: позитронно-эмиссионная томография (152Tb), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (155Tb) с терапией α-эмиттером 149Tb или β-эмиттером 161Tb. High-tech medical care using diagnostic and therapeutic radioisotopes allows early detection and timely treatment of socially significant oncological and cardiovascular diseases. Various radioisotopes are tested to achieve these goals. In particular, the use of a series of terbium radioisotopes 149 Tb, 152 Tb, 155 Tb, 161 Tb, which combine the possibility of using several diagnostic methods, is currently being actively studied for the diagnosis and treatment of oncological diseases: positron emission tomography ( 152 Tb), single-photon emission computed tomography ( 155 Tb) with α-emitter therapy 149 Tb or β-emitter therapy 161 Tb.
Возможность одновременного исследования методами позитронно-эмиссионной томографии (далее ПЭТ) и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (далее ОФЭКТ) повышает достоверность результата. Являясь трехвалентным металлом, тербий легко образует прочные связи с хелаторами DOTA и DTPA и, тем самым, дает возможность встраивать его в конъюгаты, специфичные к раковым клеткам. Указанные свойства позволяют применять радиоизотопы тербия в тераностике: в радионуклидной терапии с одновременной визуализацией разными методами распределения изотопов тербия и, соответственно, раковых клеток в организме пациента.The possibility of simultaneous examination by positron emission tomography (hereinafter PET) and single-photon emission computed tomography (hereinafter SPECT) methods increases the reliability of the result. Being a trivalent metal, terbium easily forms strong bonds with DOTA and DTPA chelators and, thus, makes it possible to incorporate it into conjugates specific to cancer cells. These properties allow the use of terbium radioisotopes in theranostics: in radionuclide therapy with simultaneous visualization by different methods of terbium isotope distribution and, accordingly, cancer cells in the patient's body.
Для диагностики перфузии миокарда наиболее информативным признан ПЭТ метод с использованием радиоизотопа Rb-82, который получают с помощью Sr-82/Rb-82 изотопного генератора. Этот метод уже давно и широко используется за рубежом. В нашей стране из-за отсутствия доступных возможностей наработки 82Sr этот метод пока не нашел широкого применения. For diagnostics of myocardial perfusion, the most informative method is recognized to be the PET method using the radioisotope Rb-82, which is obtained using the Sr-82/Rb-82 isotope generator. This method has long been widely used abroad. In our country, due to the lack of available opportunities for the production of 82 Sr, this method has not yet found wide application.
Радиоизотоп 161Tb, как правило, получают на реакторе по реакции 160Gd(n,γ)161Gd→161Tb. Радиоизотопы 149Tb, 152Tb, 155Tb – на ускорителях, облучая ядрами 1H, 2H, 3He, 4He мишени из европия или гадолиния, либо по реакциям скалывания (spallation), облучая танталовую мишень протонами с энергией ~1.4 ГэВ, либо в результате иных реакций неупругого рассеяния, облучая широкий спектр мишеней тяжелыми ионами.The radioisotope 161 Tb is usually obtained in a reactor by the reaction 160 Gd(n,γ) 161 Gd → 161 Tb. The radioisotopes 149 Tb, 152 Tb, 155 Tb are obtained in accelerators by irradiating europium or gadolinium targets with 1 H, 2 H, 3 He, 4 He nuclei, or by spallation reactions by irradiating a tantalum target with protons with an energy of ~1.4 GeV, or as a result of other inelastic scattering reactions by irradiating a wide range of targets with heavy ions.
Радиоизотоп 82Sr (предшественник 82Rb в 82Sr/82Rb изотопном генераторе) получают облучением металлического рубидия или RbCl протонами с энергией до 70 МэВ. Кроме того, 82Sr может быть получен при облучении газовых криптоновых мишеней ядрами 3He или 4He с энергиями до 60 МэВ. The radioisotope 82Sr (the precursor of 82Rb in the 82Sr / 82Rb isotope generator) is produced by irradiating metallic rubidium or RbCl with protons of up to 70 MeV. In addition, 82Sr can be produced by irradiating gaseous krypton targets with 3He or 4He nuclei of up to 60 MeV.
В настоящее время наработка медицинских радиоизотопов на эксплуатируемых в РФ циклотронах ограничена верхним уровнем энергий протонов 30 МэВ. Currently, the production of medical radioisotopes at cyclotrons operated in the Russian Federation is limited by the upper proton energy level of 30 MeV.
С введением в эксплуатацию циклотрона Ц-80 в НИЦ «Курчатовский Институт» - ПИЯФ им. Б.П. Константинова (г. Санкт-Петербург) с максимальной энергией протонов 80 МэВ, открываются новые уникальные возможности для производства медицинских радиоизотопов, позволяющие реализовать более эффективные способы их получения.With the commissioning of the C-80 cyclotron at the National Research Center "Kurchatov Institute" - PNPI named after B.P. Konstantinov (St. Petersburg) with a maximum proton energy of 80 MeV, new unique opportunities for the production of medical radioisotopes are opening up, allowing for more efficient methods of obtaining them.
Настоящее изобретение ориентировано на ускорители протонов с энергией до 80 МэВ и позволяет получать в одном облучении на пучке протонов одновременно целевые радиоизотопы 149Tb, 152Tb, 155Tb и 82Sr с приемлемым уровнем радионуклидной чистоты в объемах, достаточных, как для проведения доклинических и клинических исследований, так и для последующего делового оборота. Получение радиоизотопов 149Tb, 152Tb, 155Tb и 82Sr осуществляют облучением протонами каскадной мишени с изотопами 155Gd, 85Rb, 154Gd, 156Gd. Для извлечения радиоизотопов тербия из мишени может быть использован хорошо известный способ экстракционной хроматографии, а для извлечения 82Sr - сорбция из жидкого рубидия на поверхностях металлов. The present invention is focused on proton accelerators with an energy of up to 80 MeV and allows obtaining in a single irradiation on a proton beam simultaneously the target radioisotopes 149 Tb, 152 Tb, 155 Tb and 82 Sr with an acceptable level of radionuclide purity in volumes sufficient both for conducting preclinical and clinical studies and for subsequent business turnover. Obtaining radioisotopes 149 Tb, 152 Tb, 155 Tb and 82 Sr is carried out by irradiating a cascade target with isotopes 155 Gd, 85 Rb, 154 Gd, 156 Gd with protons. To extract terbium radioisotopes from the target, a well-known method of extraction chromatography can be used, and to extract 82 Sr - sorption from liquid rubidium on metal surfaces.
Известен способ получения радиоизотопов тербия, включая 152Tb при облучении мишени с изотопом 151Eu ядрами 4He (A.N. Moiseeva , R.A. Aliev, V.N. Unezhev, N.S. Gustova, A.S. Madumarov, N. V. Aksenov, V.A. Zagryadskiy, «Alpha particle induced reactions on 151Eu: Possibility of production of 152Tb radioisotope for PET imaging» // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 497 (2021), p. 59–64). В этом способе методом «стопки фольг» в области энергий ядер 4He до 60 МэВ измеряли сечения соответствующих реакций. На основании измеренных сечений реакций и рассчитанных выходов показано, что наработка позитронного эмиттера 152Tb на пучке ядер 4He в результате сопутствующих реакций приводит к образования нежелательных радионуклидных примесей 153Tb и 151Tb. Причем суммарная их активность на момент окончания облучения достигает 18% от активности 152Tb. Приведенный в статье выход в насыщении 222 МБк/мкА соответствует выходу 8,55 МБк/мкА×ч (в традиционной форме представления).A method is known for producing terbium radioisotopes, including 152 Tb, by irradiating a target with the 151 Eu isotope with 4 He nuclei (AN Moiseeva, RA Aliev, VN Unezhev, NS Gustova, AS Madumarov, NV Aksenov, VA Zagryadskiy, “Alpha particle induced reactions on 151 Eu: Possibility of production of 152 Tb radioisotope for PET imaging” // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 497 (2021), pp. 59–64). In this method, the cross sections of the corresponding reactions were measured using the “foil stack” method in the energy range of 4 He nuclei up to 60 MeV. Based on the measured reaction cross-sections and calculated yields, it is shown that the production of positron emitter 152 Tb on a beam of 4 He nuclei as a result of accompanying reactions leads to the formation of undesirable radionuclide impurities 153 Tb and 151 Tb. Moreover, their total activity at the end of irradiation reaches 18% of the activity of 152 Tb. The saturation yield of 222 MBq/μA given in the article corresponds to a yield of 8.55 MBq/μA×h (in the traditional form of presentation).
К недостаткам данного способа можно отнести: The disadvantages of this method include:
- сложность реализации метода в связи с дефицитом ускорителей ядер 4He до энергии 60 МэВ; - the complexity of implementing the method due to the shortage of accelerators for 4 He nuclei up to 60 MeV energy;
- достаточно высокий уровень примесных радиоизотопов тербия, от которых нельзя очистить целевой продукт радиохимическими методами;- a sufficiently high level of impurity radioisotopes of terbium, from which it is impossible to purify the target product using radiochemical methods;
- низкий выход активности целевого радионуклида 152Tb. - low activity yield of the target radionuclide 152 Tb.
В работе (Müller, C.; Zhernosekov, K.; Köster, U.; Johnston, K.; Dorrer, H.; Hohn, A.; van der Walt, N.T.; Türler, A.; Schibli, R. A unique matched quadruplet of terbium radioisotopes for PET and SPECT and for α- and β-radionuclide therapy: An in vivo proof-of-concept study with a new receptor-targeted folate derivative. J. Nucl. Med. 2012, 53, p. 1951–1959) исследовали возможности получения радиоизотопов тербия, включая 155Tb по реакции Ta(spallation). Мишень из металлического тантала (50 г/см2) облучали протонами высокой энергии ~1.4 ГэВ. После испарения продуктов реакции из нагретой до 2000ºС мишени они были ионизованы с помощью лазера, извлечены из ионного источника, ускорены до 50 кэВ, разделены в магнитном поле электромагнитного сепаратора по массам и затем направлены на радиохимическую очистку. Этот способ имеет существенные недостатки, заключающиеся в следующем:In the work (Müller, C.; Zhernosekov, K.; Köster, U.; Johnston, K.; Dorrer, H.; Hohn, A.; van der Walt, NT; Türler, A.; Schibli, R. A unique matched quadruplet of terbium radioisotopes for PET and SPECT and for α- and β-radionuclide therapy: An in vivo proof-of-concept study with a new receptor-targeted folate derivative. J. Nucl. Med. 2012, 53, p. 1951–1959) the possibilities of obtaining terbium radioisotopes, including 155 Tb, by the Ta(spallation) reaction were investigated. A metallic tantalum target (50 g/ cm2 ) was irradiated with high-energy protons of ~1.4 GeV. After evaporation of the reaction products from the target heated to 2000ºC, they were ionized by a laser, extracted from the ion source, accelerated to 50 keV, separated in the magnetic field of an electromagnetic separator by mass, and then sent for radiochemical purification. This method has significant disadvantages, which are as follows:
- для получения 155Tb используется уникальный дорогостоящий ускоритель протонов высоких энергий: ISOLDE (CERN, Geneva, Switzerland), в основном предназначенный для фундаментальных исследований;- to obtain 155 Tb, a unique, expensive high-energy proton accelerator is used: ISOLDE (CERN, Geneva, Switzerland), mainly intended for fundamental research;
- в результате реакции скалывания образуется широкий спектр осколков и, как следствие, возникает необходимость для выделения изотопов с атомным номером 155, использовать достаточно дорогую и энергоемкую технологическую операцию электромагнитного разделения изотопов на электромагнитном сепараторе.- as a result of the spallation reaction, a wide range of fragments is formed and, as a consequence, it becomes necessary to use a rather expensive and energy-intensive technological operation of electromagnetic separation of isotopes in an electromagnetic separator to isolate isotopes with atomic number 155.
Известен способ получения радиоизотопа 155Tb по реакции natGd(α,xn)155Dy →155Tb (A.N. Moiseeva, R.A. Aliev, E.B. Furkina, V.I. Novikov, V.N. Unezhev, «New method for production of 155Tb via 155Dy by irradiation of natGd by medium energy alpha particles» // Nuclear Medicine and Biology 106–107 (2022) 52–61). Мишень из гадолиния природного изотопного состава облучали ядрами 4He энергией 60 МэВ на циклотроне У-150 НИЦ “Курчатовский институт». Нарабатывали радиоизотоп 155Tb по реакции natGd(α,xn)155Dy A method for producing the radioisotope 155 Tb by the reaction nat Gd(α,xn) 155 Dy → 155 Tb is known (AN Moiseeva, RA Aliev, EB Furkina, VI Novikov, VN Unezhev, “New method for production of 155 Tb via 155 Dy by irradiation of natGd by medium energy alpha particles” // Nuclear Medicine and Biology 106–107 (2022) 52–61). A gadolinium target of natural isotopic composition was irradiated with 4 He nuclei with an energy of 60 MeV at the U-150 cyclotron of the National Research Center “Kurchatov Institute”. The radioisotope 155 Tb was produced by the reaction nat Gd(α,xn) 155 Dy
(T 1/2= 9.9 часа) →155Tb. Разделение Gd, Tb и Dy проводили экстракционно-хроматографическим методом, используя сорбент LN Resin. Выделенную фракцию с диспрозием выдерживали в течение суток, а затем из неё выделяли накопившийся радиоизотоп 155Tb тем же способом. Выход радиоизотопа 155Dy в «толстой» мишени рассчитывали с помощью измеренных сечений образования 155Dy. Выход 155Dy составил 35 МБк/µА×ч. Указанный выход 155Dy позволяет получить выход 155Tb в объеме ~ 1,7 МБк/µА×ч.(T1/2= 9.9 hours) →155Tb. Separation of Gd, Tb and Dy was carried out by extraction-chromatographic method using LN Resin sorbent. The isolated fraction with dysprosium was kept for 24 hours, and then the accumulated radioisotope was isolated from it155Tb in the same way. The release of the radioisotope155Dy in the "thick" target were calculated using the measured formation cross-sections155Dy. Exit155Dy was 35 MBq/µA×h. The stated yield155Dy allows you to get the output155Tb in volume ~ 1.7 MBq/µA×h.
К недостаткам данного способа можно отнести: The disadvantages of this method include:
- уникальность использованного циклотрона и ограниченный доступ к пучкам ускоренных до 60 МэВ ядер 4He;- the uniqueness of the cyclotron used and limited access to beams of 4 He nuclei accelerated to 60 MeV;
- необходимость применения сложной двух стадийной радиохимической переработки для получения целевого радионуклида 155Tb;- the need to use complex two-stage radiochemical processing to obtain the target radionuclide 155 Tb;
- низкий выход активности целевого радионуклида 155Tb. - low activity yield of the target radionuclide 155 Tb.
В работе (A.N. Moiseeva, K.A. Makoveeva, E.B. Furkina, M.N. German, I.A. Khomenko, A.L. Konevega, E.S. Kormazeva, V.I. Novikov, N.V. Aksenov, N.S. Gustova, R.A. Aliev, // Co-production of 155Tb and 152Tb irradiating 155Gd/151Eu tandem target with a medium energy α-particle beam, // Nuclear Medicine and Biology 126–127 (2023) 108389) была предложена концепция тандемной мишени 155Gd/151Eu. Облучение тандемной мишени 155Gd/151Eu α-частицами с энергией 54 МэВ проводили на циклотроне У-150 НИЦ «Курчатовский институт». Разделение редкоземельных элементов проводили с помощью экстракционной хроматографии. 155Tb получали через распад 155Dy. Выход 155D на толстой мишени при энергии α-частиц 54 МэВ составил 130 MBq/μAh. Указанный выход 155Dy позволяет получить выход 155Tb ~ 6,3 МБк/μА×ч.In the work (AN Moiseeva, KA Makoveeva, EB Furkina, MN German, IA Khomenko, AL Konevega, ES Kormazeva, VI Novikov, NV Aksenov, NS Gustova, RA Aliev, // Co-production of 155Tb and 152Tb irradiating 155Gd/151Eu tandem target with a medium energy α-particle beam, // Nuclear Medicine and Biology 126–127 (2023) 108389) the concept of a tandem target 155Gd/151Eu was proposed. Irradiation of the tandem target 155Gd/151Eu with α-particles with an energy of 54 MeV was carried out on the U-150 cyclotron of the National Research Center "Kurchatov Institute". The rare earth elements were separated using extraction chromatography. 155 Tb was obtained through the decay of 155 Dy. The yield of 155 D on a thick target at an α-particle energy of 54 MeV was 130 MBq/μAh. The specified yield of 155 Dy allows one to obtain a yield of 155 Tb of ~ 6.3 MBq/μA×h.
К недостаткам данного способа можно отнести: The disadvantages of this method include:
- уникальность использованного циклотрона и ограниченный доступ к пучкам ускоренных до 60 МэВ ядер 4He;- the uniqueness of the cyclotron used and limited access to beams of 4He nuclei accelerated to 60 MeV;
- необходимость применения сложной двух стадийной радиохимической переработки для получения целевого радионуклида 155Tb;- the need to use complex two-stage radiochemical processing to obtain the target radionuclide 155 Tb;
- низкий выход активности целевого радионуклида 155Tb.- low activity yield of the target radionuclide 155 Tb.
В качестве прототипа выбран способ одновременного получения радиоизотопов 154Tb и 155Tb в каскадной мишени с изотопами гадолиния 155Gd и 156Gd (Алиев Р.А., Загрядский В.А., Коневега А.Л., Моисеева А.Н., Скобелин И.И., - Способ получения радиоизотопов Tb-154 и Tb-155 // Патент РФ № 2793294 от 31.03.2023). Каскадная мишень состояла из двух последовательно расположенных по направлению пучка протонов модулей, при этом первый по направлению пучка модуль содержал изотоп 156Gd, второй модуль содержал изотоп 155Gd, а при облучении мишени в процессе пороговых ядерных реакций 156Gd(р,3n)154Tb и 155Gd(р,2n)154Tb, а также 155Gd(р,n)155Tb и 156Gd(р,2n)155Tb, в ней накапливают одновременно целевые радиоизотопы 154Tb и 155Tb, которые затем извлекают из мишени радиохимическим методом.The method for the simultaneous production of radioisotopes 154 Tb and 155 Tb in a cascade target with gadolinium isotopes 155 Gd and 156 Gd was chosen as a prototype (Aliev R.A., Zagryadsky V.A., Konevega A.L., Moiseeva A.N., Skobelin I.I., - Method for producing radioisotopes Tb-154 and Tb-155 // Russian Federation Patent No. 2793294 dated 03/31/2023). The cascade target consisted of two modules sequentially located in the direction of the proton beam, wherein the first module in the direction of the beam contained the isotope 156 Gd, the second module contained the isotope 155 Gd, and when the target was irradiated in the process of threshold nuclear reactions 156 Gd(p,3n) 154 Tb and 155 Gd(p,2n) 154 Tb, as well as 155 Gd(p,n) 155 Tb and 156 Gd(p,2n) 155 Tb, the target radioisotopes 154 Tb and 155 Tb were simultaneously accumulated in it, which were then extracted from the target using a radiochemical method.
Предложенный в прототипе способ ориентирован на ускорители протонов до 30 МэВ, что не позволяет в одном облучении протонами нарабатывать как диагностические радиоизотопы 152Tb и 155Tb, так и терапевтический α-эмиттер 149Tb. Кроме того, нарабатываемый в прототипе позитронный эмиттер 154Tb имеет достаточно низкий выход +β (2,8%) и пока не нашел широкого практического применения. The method proposed in the prototype is oriented towards proton accelerators up to 30 MeV, which does not allow producing both diagnostic radioisotopes 152 Tb and 155 Tb and the therapeutic α-emitter 149 Tb in a single proton irradiation. In addition, the positron emitter 154 Tb produced in the prototype has a fairly low yield of + β (2.8%) and has not yet found wide practical application.
Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение возможности получения в каскадной мишени с высоким выходом сразу четырех целевых радиоизотопов 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr, с низкой долей радионуклидных примесей, при возможности использования в мишени относительно не дорогих, с высоким содержанием в природной смеси изотопов гадолиния 155Gd (14,8%), 156Gd (20,47 %), 154Gd (2,18 %) и 85Rb (72,2 %).The technical result of the proposed method is to provide the possibility of obtaining in a cascade target with a high yield of four target radioisotopes at once: 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr, with a low proportion of radionuclide impurities, with the possibility of using in the target relatively inexpensive isotopes of gadolinium with a high content in the natural mixture: 155 Gd (14.8%), 156 Gd (20.47%), 154 Gd (2.18%) and 85 Rb (72.2%).
Для достижения указанного технического результата предложен способ получения радиоизотопов 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr, включающий облучение на ускорителе протонами с энергией до 80 МэВ мишени с изотопами гадолиния и 85Rb, которую изготавливают каскадной из четырех последовательно расположенных по направлению пучка заряженных частиц модулей, при этом первый по направлению пучка модуль содержит изотоп 155Gd, второй модуль содержит изотоп 85Rb, третий модуль содержит изотоп 154Gd, четвертый модуль содержит изотоп 156Gd, а при облучении мишени в процессе пороговых ядерных реакций 155Gd(р,7n)149Tb, 85Rb(p,4n)82Sr, 154Gd(р,3n)152Tb, а также 156Gd(р,2n)155Tb, в ней накапливают одновременно целевые радиоизотопы 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr, которые затем извлекают из мишени радиохимическими методами. In order to achieve the specified technical result, a method is proposed for producing radioisotopes 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr, including irradiation in an accelerator with protons with an energy of up to 80 MeV of a target with isotopes of gadolinium and 85 Rb, which is made in a cascade of four modules sequentially located in the direction of the beam of charged particles, wherein the first module in the direction of the beam contains the isotope 155 Gd, the second module contains the isotope 85 Rb, the third module contains the isotope 154 Gd, the fourth module contains the isotope 156 Gd, and when irradiating the target in the process of threshold nuclear reactions 155 Gd (p, 7n) 149 Tb, 85 Rb (p, 4n) 82 Sr, 154 Gd (p, 3n) 152 Tb, as well as 156 Gd (p, 2n) 155 Tb, in which target radioisotopes 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr are simultaneously accumulated, which are then extracted from the target using radiochemical methods.
Целесообразно толщину модулей с изотопами 156Gd, 155Gd, 155Gd и 85Rb выбирать такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 60 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 59 МэВ до 34 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 33 МэВ до 24 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 23 МэВ до 15 МэВ. Подразумевается, что в перегородках между модулями протоны будут сбрасывать энергию в 1 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой. Установленные границы между модулями позволяют нарабатывать значимые активности целевых радионуклидов и минимизировать присутствие в низ сопутствующих радиоактивных примесей. Таким образом, в каждом модуле каскадной мишени будет нарабатываться один из целевых радиоизотопов с допустимым для практического использования уровнем радиоактивных примесей.It is advisable to increase the thickness of modules with isotopes156Gd,155Gd,155Gd and85Rb should be chosen such that the proton range in the module with the isotope155Gd provided proton braking from a starting energy of 80 MeV to 60 MeV, the proton range in the module with the isotope85Rb provided proton braking from 59 MeV to 34 MeV, the proton range in the module with the isotope154Gd provided proton braking from an energy of 33 MeV to 24 MeV, and the proton range in the module with the isotope156Gd provided proton braking from 23 MeV to 15 MeV. It is assumed that in the partitions between the modules, protons will drop energy of 1 MeV. Further proton braking from 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled by running water. The established boundaries between the modules allow to develop significant activities of target radionuclides and minimize the presence of accompanying radioactive impurities. Thus, in each module of the cascade target one of the target radioisotopes with a level of radioactive impurities acceptable for practical use will be developed.
Способ осуществляют следующим образом. The method is carried out as follows.
Мишень, представляющую собой каскад из четырех последовательно расположенных по направлению пучка протонов модулей с изотопами 155Gd, 85Rb, 154Gd и 156Gd (в каждом модуле только один изотоп) герметично упаковывают в тонкостенную металлическую капсулу (например, из алюминия). Первым по направлению протонного пучка в капсуле устанавливают модуль с изотопом 155Gd, затем с изотопом 82Rb, затем последовательно с изотопами 154Gd и 156Gd. Границы между модулями изготавливают из тонкостенного алюминия. Капсулу помещают в мишенное устройство, обеспечивая надлежащий отвод тепла с помощью газового или водяного теплоносителя, и облучают на ускорителе пучком протонов. В результате облучения в мишени по реакциям 155Gd(р,7n)149Tb, 85Rb(p,4n)82Sr, 154Gd(р,3n)152Tb, а также 156Gd(р,2n)155Tb нарабатывают радиоизотопы 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr. Радиоизотопы тербия выделяют из мишени радиохимическим методом твердотельной экстракционной хроматографии. Радиоизотоп 82Sr выделяют из мишени сорбцией из жидкого рубидия на поверхностях металлов. The target, which is a cascade of four modules with the isotopes 155 Gd, 85 Rb, 154 Gd and 156 Gd (each module contains only one isotope) arranged sequentially in the direction of the proton beam, is hermetically packed in a thin-walled metal capsule (for example, made of aluminum). The module with the isotope 155 Gd is installed first in the capsule in the direction of the proton beam, then with the isotope 82 Rb, then sequentially with the isotopes 154 Gd and 156 Gd. The boundaries between the modules are made of thin-walled aluminum. The capsule is placed in the target device, ensuring proper heat removal using a gas or water coolant, and is irradiated in the accelerator with a proton beam. As a result of irradiation, the radioisotopes 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr are produced in the target by the reactions 155 Gd(p,7n) 149 Tb, 85 Rb(p,4n) 82 Sr, 154 Gd(p,3n) 152 Tb , and 156 Gd(p,2n) 155 Tb . Terbium radioisotopes are isolated from the target by the radiochemical method of solid-state extraction chromatography. The radioisotope 82 Sr is isolated from the target by sorption from liquid rubidium on metal surfaces.
В отличие от прототипа, каждый из целевых радиоизотопов будет нарабатываться в одном конкретном модуле. В отличие от прототипа, кроме диагностических изотопов тербия способ позволяет одновременно нарабатывать терапевтический α-эмиттер 149Tb, а также 82Sr, используемый для создания 82Sr/82Rb изотопных генераторов, применяемых в диагностике перфузии миокарда. Выбирая надлежащим образом последовательность расположения модулей в направлении протонного пучка (сначала модуль с изотопом 155Gd, затем с изотопом 82Rb, затем последовательно с изотопами 154Gd и 156Gd), способ позволяет нарабатывать с высоким выходом сразу четыре целевых радиоизотопа 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr одновременно с достаточно низкой долей радионуклидных примесей и в широком диапазоне энергий протонов. При этом в каждом из модулей минимизируется наработка сопутствующих нежелательных радиоизотопов за счет оптимально выбранных границ между модулями и стартовой энергией протонов.Unlike the prototype, each of the target radioisotopes will be produced in one specific module. Unlike the prototype, in addition to diagnostic terbium isotopes, the method allows for the simultaneous production of therapeutic α-emitter 149 Tb, as well as 82 Sr, used to create 82 Sr/ 82 Rb isotope generators used in myocardial perfusion diagnostics. By properly selecting the sequence of module arrangement in the direction of the proton beam (first a module with the 155 Gd isotope, then with the 82 Rb isotope, then sequentially with the 154 Gd and 156 Gd isotopes), the method allows for the simultaneous production of four target radioisotopes 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr with a high yield, with a sufficiently low proportion of radionuclide impurities and in a wide range of proton energies. At the same time, in each of the modules the production of accompanying unwanted radioisotopes is minimized due to optimally selected boundaries between the modules and the starting energy of the protons.
Иллюстрация реализации способа наработки радиоизотопов 155Tb, 152Tb, 149Tb и 82Sr представлена на рис. 1-3. На рис. 1 показана принципиальная схема каскадной мишени. На рис. 2 приведены сечения реакций образования целевых радиоизотопов тербия, 82Sr и сопутствующих примесных радионуклидов в каждом из модулей каскадной мишени из библиотеки TENDL-2023 (A.J. Koning, D. Rochman, J.-C. Sublet, N. Dzysiuk, M. Fleming, S. van der Marck, TENDL: Complete Nuclear Data Library for Innovative Nuclear Science and Technology, Nucl. Data Sheets. 155 (2019)1–55. https://tendl.web.psi.ch/tendl_2023/tendl2023.html), на рис. 3 приведены выходы радиоизотопов в модулях каскадной мишени в соответствии с рис 1-2. Результаты применения способа представлены в ниже приведенных примерах осуществления изобретения. An illustration of the implementation of the method for producing radioisotopes 155 Tb, 152 Tb, 149 Tb and 82 Sr is shown in Fig. 1-3. Fig. 1 shows the schematic diagram of the cascade target. Fig. 2 shows the reaction cross-sections for the formation of target radioisotopes of terbium, 82 Sr and associated impurity radionuclides in each of the modules of the cascade target from the TENDL-2023 library (AJ Koning, D. Rochman, J.-C. Sublet, N. Dzysiuk, M. Fleming, S. van der Marck, TENDL: Complete Nuclear Data Library for Innovative Nuclear Science and Technology, Nucl. Data Sheets. 155 (2019)1–55. https://tendl.web.psi.ch/tendl_2023/tendl2023.html), in Fig. 3 shows the yields of radioisotopes in the modules of the cascade target in accordance with Fig. 1-2. The results of applying the method are presented in the examples of implementing the invention given below.
Примеры осуществления изобретенияExamples of implementation of the invention
Пример № 1. Рассчитывались выходы радиоизотопов тербия и 82Sr в каскадной мишени с последовательно расположенными по направлению протонного пучка модулями с изотопами 155Gd, 85Rb, 154Gd и 156Gd, облучаемой протонами с энергией 80 МэВ. Толщину модулей с изотопами выбирали такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 60 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 59 МэВ до 34 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 33 МэВ до 24 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 23 МэВ до 15 МэВ. Подразумевается, что в перегородках между модулями протоны будут сбрасывать энергию в 1 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой.Example No. 1. The yields of radioisotopes of terbium and 82 Sr were calculated in a cascade target with modules with isotopes of 155 Gd, 85 Rb, 154 Gd and 156 Gd, irradiated with protons with an energy of 80 MeV, sequentially located in the direction of the proton beam. The thickness of the modules with isotopes was chosen such that the proton range in the module with the 155 Gd isotope ensured proton deceleration from the starting energy of 80 MeV to 60 MeV, the proton range in the module with the 85 Rb isotope ensured proton deceleration from the energy of 59 MeV to 34 MeV, the proton range in the module with the 154 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 33 MeV to 24 MeV, and the proton range in the module with the 156 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 23 MeV to 15 MeV. It is implied that protons will drop energy of 1 MeV in the partitions between the modules. Further proton deceleration from the energy of 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled by running water.
Расчет выходов радиоизотопов тербия проводили в многогрупповом приближении по формулеThe calculation of the yields of terbium radioisotopes was carried out in a multi-group approximation using the formula
где A [Бк/мкА×ч] – выход радиоизотопа тербия;where A [Bq/μA×h] is the yield of terbium radioisotope;
T [ч] – время облучения, равное одному часу;T [h] – irradiation time, equal to one hour;
λ [ ч-1] – постоянная распада радиоизотопа тербия;λ [ h -1 ] – decay constant of the terbium radioisotope;
N [см-3] – количество ядер гадолиния в единице объема мишени;N [cm -3 ] – the number of gadolinium nuclei per unit volume of the target;
f [ c-1] – поток протонов (6,24×1012 с-1), соответствующий току 1 мкА;f [ s -1 ] – proton flux (6.24×10 12 s -1 ), corresponding to a current of 1 μA;
σi [см2] – сечение реакции образования радиоизотопа тербия в i – ом энергетическом интервале;σ i [cm 2 ] – cross-section of the reaction of formation of the terbium radioisotope in the i-th energy interval;
li [см] – длина пробега протона в мишени, внутри энергетических границ которого среднее сечение равно σi.l i [cm] is the proton range in the target, within the energy boundaries of which the average cross section is equal to σ i .
Длины пробегов протонов li в мишени рассчитывали по программе SRIM (F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, SRIM – The stopping and range of ions in matter (2010), Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 268 (2010) 1818–1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091).The proton ranges l i in the target were calculated using the SRIM program (F. Ziegler, MD Ziegler, JP Biersack, SRIM – The stopping and range of ions in matter (2010), Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 268 (2010) 1818–1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091).
В таблице 1 приведены результаты расчета выходов радиоизотопов тербия в каждом из модулей каскадной мишени при стартовой энергии протонов 80 МэВ, рассчитанные по формуле (1). Из таблицы 1 следует, что каждый из целевых радиоизотопов нарабатывается преимущественно в одном конкретном модуле, а выходы примесных радиоизотопов (при выбранной последовательности расположения модулей и выбранной границе между модулями) находятся на достаточно низком уровне. Лишь в модуле с 155Gd примесные активности 150Tb и 148Tb одного порядка с целевым терапевтическим α-эмиттером 149Tb. Однако период полураспада 148Tb (T1/2=60 минут) в четыре раза меньше периода полураспада 149Tb (T1/2= 4,15 часа), что позволяет незначительным временем выдержки снизить примесную активность 148Tb на порядок. Что касается 150Tb, то он имеет близкий с 149Tb период полураспада (3,27 часа) и является позитронным излучателем с выходом 20,3%. Таким образом радиоизотопы: целевой 149Tb и примесный 150Tb могут рассматриваться как удобная тераностическая пара, позволяющая проводить терапию с помощью α-эмиттера 149Tb с одновременной ПЭТ визуализацией. Table 1 shows the results of calculating the yields of terbium radioisotopes in each of the modules of the cascade target at a starting proton energy of 80 MeV, calculated using formula (1). It follows from Table 1 that each of the target radioisotopes is produced predominantly in one specific module, and the yields of impurity radioisotopes (with the selected sequence of arrangement of modules and the selected boundary between modules) are at a fairly low level. Only in the module with155Gd impurity activities150Tb and148Tb is on the same order as the target therapeutic α-emitter149Tb. However, the half-life148Tb (T1/2=60 minutes) is four times shorter than the half-life 149Tb (T1/2= 4.15 hours), which allows for a short holding time to reduce impurity activity148Tb by an order of magnitude. As for150Tb, then it has a close relationship with149Tb has a half-life of 3.27 hours and is a positron emitter with a yield of 20.3%. Thus, radioisotopes: target149Tb and impurity150Tb may be considered as a convenient theranostic pair allowing for α-emitter therapy149Tb with simultaneous PET imaging.
Таблица 1 Table 1
Выходы радиоизотопов тербия и 82Sr, МБк/мкА×ч Outputs of radioisotopes of terbium and 82 Sr, MBq/μA×h
017.52E+
01
011.57E+
01
013.29E+
01
027.43E+
02
033.34E+
03
Пример № 2. В качестве стартовой энергии протонов принимали энергию 80 МэВ. Толщину модулей с изотопами выбирали такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 61 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 60 МэВ до 35 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 34 МэВ до 25 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 24 МэВ до 15 МэВ. Подразумевается, что в перегородках между модулями протоны будут сбрасывать энергию в 1 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой. Граница между модулями из алюминия обеспечивала торможение протонов на величину 1 МэВ. Расчет проводили в многогрупповом приближении по формуле 1. Для расчета пробега протонов в мишени использовали программу SRIM, значения сечений из TENDL-2023. Результаты расчета представлены в таблице 2. Example No. 2. The starting energy of protons was taken to be 80 MeV. The thickness of the modules with isotopes was chosen such that the proton range in the module with the 155 Gd isotope ensured proton deceleration from the starting energy of 80 MeV to 61 MeV, the proton range in the module with the 85 Rb isotope ensured proton deceleration from the energy of 60 MeV to 35 MeV, the proton range in the module with the 154 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 34 MeV to 25 MeV, and the proton range in the module with the 156 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 24 MeV to 15 MeV. It is implied that in the partitions between the modules the protons will dump energy of 1 MeV. Further deceleration of protons from the energy of 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled by running water. The boundary between the aluminum modules provided deceleration of protons by 1 MeV. The calculation was carried out in a multigroup approximation using formula 1. To calculate the proton range in the target, the SRIM program was used, the cross-section values from TENDL-2023. The calculation results are presented in Table 2.
Таблица 2Table 2
Выходы радиоизотопов тербия и 82Sr, МБк/мкА×чOutputs of radioisotopes of terbium and 82 Sr, MBq/μA×h
006.31E+
00
019.61E+
01
018.91E+
01
014.04E+
01
018.67E+
01
028.46E+
02
022.59E+
02
011.22E+
01
024.89E+
02
033.34E+
03
032.37E+
03
032.45E+
03
Пример № 3. В качестве стартовой энергии протонов принимали энергию 80 МэВ. Толщину модулей с изотопами выбирали такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 59 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 58 МэВ до 33 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 32 МэВ до 23 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 22 МэВ до 15 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой. Граница между модулями из алюминия обеспечивала торможение протонов на величину 1 МэВ. Расчет проводили в многогрупповом приближении по формуле 1. Для расчета пробега протонов в мишени использовали программу SRIM, значения сечений из TENDL-2023. Результаты расчета представлены в таблице 3. Example No. 3. The starting energy of protons was taken to be 80 MeV. The thickness of the modules with isotopes was chosen such that the proton range in the module with the 155 Gd isotope ensured proton deceleration from the starting energy of 80 MeV to 59 MeV, the proton range in the module with the 85 Rb isotope ensured proton deceleration from the energy of 58 MeV to 33 MeV, the proton range in the module with the 154 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 32 MeV to 23 MeV, and the proton range in the module with the 156 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 22 MeV to 15 MeV. Further proton deceleration from the energy of 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled with running water. The boundary between the aluminum modules provided proton deceleration by 1 MeV. The calculation was performed in a multigroup approximation using formula 1. The SRIM program was used to calculate the proton range in the target, and the cross-section values from TENDL-2023. The calculation results are presented in Table 3.
Таблица 3Table 3
Выходы радиоизотопов тербия и 82Sr, МБк/мкА×чOutputs of radioisotopes of terbium and 82 Sr, MBq/μA×h
004.63E+
00
017.15E+
01
011.30E+
01
014.14E+
01
021.40E+
02
027.46E+
02
021.06E+
02
011.12E+
01
024.89E+
02
033.34E+
03
032.36E+
03
032.45E+
03
Пример № 4. В качестве стартовой энергии протонов принимали энергию 80 МэВ. Толщину модулей с изотопами выбирали такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 62 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 61 МэВ до 36 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 35 МэВ до 26 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 25 МэВ до 15 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой. Граница между модулями из алюминия обеспечивала торможение протонов на величину 1 МэВ. Расчет проводили в многогрупповом приближении по формуле 1. Для расчета пробега протонов в мишени использовали программу SRIM, значения сечений из TENDL-2023. Результаты расчета представлены в таблице 4. Example No. 4. The starting energy of protons was taken to be 80 MeV. The thickness of the modules with isotopes was chosen such that the proton range in the module with the 155 Gd isotope ensured proton deceleration from the starting energy of 80 MeV to 62 MeV, the proton range in the module with the 85 Rb isotope ensured proton deceleration from the energy of 61 MeV to 36 MeV, the proton range in the module with the 154 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 35 MeV to 26 MeV, and the proton range in the module with the 156 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 25 MeV to 15 MeV. Further proton deceleration from the energy of 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled with running water. The boundary between the aluminum modules provided proton deceleration by 1 MeV. The calculation was performed in a multigroup approximation using formula 1. The SRIM program was used to calculate the proton range in the target, and the cross-section values from TENDL-2023. The calculation results are presented in Table 4.
Таблица 4Table 4
Выходы радиоизотопов тербия и 82Sr, МБк/мкА×ч Outputs of radioisotopes of terbium and 82 Sr, MBq/μA×h
006.38E+
00
021.02E+
02
019.08E+
01
014.13E+
01
018.90E+
01
028.61E+
02
022.69E+
02
011.24E+
01
024.89E+
02
033.34E+
03
032.37E+
03
032.45E+
03
Пример № 5. В качестве стартовой энергии протонов принимали энергию 80 МэВ. Толщину модулей с изотопами выбирали такой, чтобы длина пробега протонов в модуле с изотопом 155Gd обеспечивала торможение протонов от стартовой энергии 80 МэВ до 58 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 85Rb обеспечивала торможение протонов от энергии 57 МэВ до 32 МэВ, длина пробега протонов в модуле с изотопом 154Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 31 МэВ до 22 МэВ, а длина пробега протонов в модуле с изотопом 156Gd обеспечивала торможение протонов от энергии 21 МэВ до 15 МэВ. Дальнейшее торможение протонов от энергии 15 МэВ будет осуществлено в алюминиевой подложке, охлаждаемой проточной водой. Граница между модулями из алюминия обеспечивала торможение протонов на величину 1 МэВ. Расчет проводили в многогрупповом приближении по формуле 1. Для расчета пробега протонов в мишени использовали программу SRIM, значения сечений из TENDL-2023. Результаты расчета представлены в таблице 5. Example No. 5. The starting energy of protons was taken to be 80 MeV. The thickness of the modules with isotopes was chosen such that the proton range in the module with the 155 Gd isotope ensured proton deceleration from the starting energy of 80 MeV to 58 MeV, the proton range in the module with the 85 Rb isotope ensured proton deceleration from the energy of 57 MeV to 32 MeV, the proton range in the module with the 154 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 31 MeV to 22 MeV, and the proton range in the module with the 156 Gd isotope ensured proton deceleration from the energy of 21 MeV to 15 MeV. Further proton deceleration from the energy of 15 MeV will be carried out in an aluminum substrate cooled with running water. The boundary between the aluminum modules provided proton deceleration by 1 MeV. The calculation was performed in a multigroup approximation using formula 1. The SRIM program was used to calculate the proton range in the target, and the cross-section values from TENDL-2023. The calculation results are presented in Table 5.
Таблица 5Table 5
Выходы радиоизотопов тербия и 82Sr, МБк/мкА×ч Outputs of radioisotopes of terbium and 82 Sr, MBq/μA×h
004.58E+
00
017.06E+
01
011.24E+
01
013.90E+
01
021,180E+
02
027.43E+
02
021.03E+
02
011.09E+
01
024.89E+
02
033.34E+
03
032.36E+
03
032.45E+
03
Из приведенных примеров следует, что использование в модулях каскадной мишени относительно не дорогих, с высоким содержанием в природной смеси изотопов гадолиния 156Gd, 155Gd, 154Gd и изотопа рубидия 85Rb, а также выбранная последовательность расположения модулей с указанными изотопами позволяют получать в каскадной мишени выход 155Tb в разной степени превышающий выходы всех вариантов наработки 155Tb в прототипе (Примеры 2 и 4). Одновременно, в отличие от прототипа, способ позволяет нарабатывать в большом количестве радиоизотоп 152Tb, который может быть использован в диагностических исследованиях методом ПЭТ и выход которого может превышать выход альтернативного, нарабатываемого в прототипе 154Tb. Кроме того, в отличие от прототипа способ позволяет одновременно нарабатывать в большом количестве терапевтический α-эмиттер 149Tb и 82Sr, используемый для создания 82Sr/82Rb изотопных генераторов, применяемых для диагностики перфузии миокарда. При этом сопутствующие радионуклидные примеси при выработке изотопов находятся на достаточно низком уровне, а возможность смещения границы между модулями позволяет оптимизировать их относительное количество. It follows from the given examples that the use of relatively inexpensive isotopes of gadolinium 156 Gd, 155 Gd, 154 Gd and rubidium isotope 85 Rb in the cascade target modules, with a high content in the natural mixture, as well as the selected sequence of arrangement of modules with the said isotopes, make it possible to obtain a yield of 155 Tb in the cascade target that exceeds the yields of all variants of 155 Tb production in the prototype to varying degrees (Examples 2 and 4). At the same time, unlike the prototype, the method makes it possible to produce a large amount of the radioisotope 152 Tb, which can be used in diagnostic studies by the PET method and the yield of which can exceed the yield of the alternative 154 Tb produced in the prototype. In addition, unlike the prototype, the method allows for the simultaneous production of a large amount of therapeutic α-emitter 149 Tb and 82 Sr, used to create 82 Sr/ 82 Rb isotope generators used for myocardial perfusion diagnostics. At the same time, the accompanying radionuclide impurities during the production of isotopes are at a sufficiently low level, and the possibility of shifting the boundary between the modules allows for the optimization of their relative quantity.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2841999C1 true RU2841999C1 (en) | 2025-06-18 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU668877A1 (en) * | 1977-02-16 | 1979-06-25 | Предприятие П/Я В-2343 | Method of obtaining carrier-free radioactive terbium-155 |
| RU2600324C1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of producing terbium-149 radioisotope |
| RU2793294C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-03-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ) | Method for producing terbium-154 and terbium-155 radioisotopes |
| WO2023209538A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Comecer S.P.A. | Irradiation station for a radioisotope production system |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU668877A1 (en) * | 1977-02-16 | 1979-06-25 | Предприятие П/Я В-2343 | Method of obtaining carrier-free radioactive terbium-155 |
| RU2600324C1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of producing terbium-149 radioisotope |
| WO2023209538A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Comecer S.P.A. | Irradiation station for a radioisotope production system |
| RU2793294C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-03-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ) | Method for producing terbium-154 and terbium-155 radioisotopes |
| RU2803641C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ) | Method of producing radioisotope i-161 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Moiseeva A.N. и др., Co-production of 155Tb and 152Tb irradiating 155Gd/151Eu tandem target with a medium energy α-particle beam, // Nuclear Medicine and Biology 126-127 (2023) 108389). Muller, C. и др., A unique matched quadruplet of terbium radioisotopes for PET and SPECT and for α- and β-radionuclide therapy: An in vivo proof-of-concept study with a new receptor-targeted folate derivative. J. Nucl. Med. 2012, 53, pр. 1951-1959. Дмитриев П.П. и др., Получение 155Tb для ядерной медицины в реакциях 155Gd(p,n), 156Gd(p,2n), 155Gd(d,2n), Атомная энергия, т. 66, вып. 6, июнь 1989 г., сc. 419-421. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qaim et al. | New developments in the production of theranostic pairs of radionuclides | |
| Szkliniarz et al. | Production of medical Sc radioisotopes with an alpha particle beam | |
| US7852975B2 (en) | Production of thorium-229 using helium nuclei | |
| Khandaker et al. | The significance of nuclear data in the production of radionuclides for theranostic/therapeutic applications | |
| Sadeghi et al. | Accelerator production of the positron emitter zirconium-89 | |
| Dellepiane et al. | Cross-section measurement for an optimized 61Cu production at an 18 MeV medical cyclotron from natural Zn and enriched 64Zn solid targets | |
| Moiseeva et al. | Co-production of 155Tb and 152Tb irradiating 155Gd/151Eu tandem target with a medium energy α-particle beam | |
| Szelecsényi et al. | Production possibility of 61 Cu using proton induced nuclear reactions on zinc for PET studies | |
| Fedotova et al. | Photonuclear production of medical radioisotopes 161Tb and 155Tb | |
| RU2841999C1 (en) | Method of producing radioisotopes terbium-155, terbium-152, terbium-149 and strontium-82 | |
| Sr Jamriska et al. | Activation rates and chemical recovery of67Cu produced with low energy proton irradiation of enriched70Zn targets | |
| Steyn et al. | Production of no-carrier-added 139Pr via precursor decay in the proton bombardment of natPr | |
| EP1455364A1 (en) | Method for producing actinium-225 | |
| RU2793294C1 (en) | Method for producing terbium-154 and terbium-155 radioisotopes | |
| Liang et al. | Study of medical radioisotope production of Ac-225 by proton accelerator | |
| Seyedi et al. | Evaluation of nuclear reaction cross sections for optimization of production of the non-standard positron emitting radionuclide 90Nb using proton induced reactions on Zr target | |
| Leonte et al. | Medical radioisotopes production at TR-19 cyclotron from IFIN-HH | |
| Daraban et al. | Study of the excitation function for the deuteron induced reaction on 64Ni (d, 2n) for the production of the medical radioisotope 64Cu | |
| Tárkányi et al. | Cross section measurements of the 131Xe (p, n) reaction for production of the therapeutic radionuclide 131Cs | |
| Siiskonen et al. | Excitation functions for proton-induced reactions on natural hafnium: production of 177Lu for medical use | |
| RU2600324C1 (en) | Method of producing terbium-149 radioisotope | |
| Wang | Development of enriched gadolinium target for cross section measurement and future production of terbium for nuclear medicine | |
| Syed | Nuclear data for medical applications: An overview of present status and future needs | |
| Tárkányi et al. | Investigation of excitation functions of alpha induced reactions on natXe: Production of the therapeutic radioisotope 131Cs | |
| Dikiy et al. | Possibilites of isotopes production of ¹⁵³Sm, ¹⁷⁵Yb, ¹⁸⁶Re at the electronic accelerator |