Hogar Uva tecnecio. Medicina nuclear en el ejemplo del tecnecio Tecnecio 99

tecnecio. Medicina nuclear en el ejemplo del tecnecio Tecnecio 99

El contenido del artículo

TECNETIO- tecnecio (lat. Technetium, símbolo Tc) - elemento 7 (VIIb) del grupo del sistema periódico, número atómico 43. El tecnecio es el más ligero de aquellos elementos del sistema periódico que no tienen isótopos estables y el primer elemento obtenido artificialmente Hasta la fecha, se han sintetizado 33 isótopos de tecnecio con números de masa de 86–118, siendo los más estables 97 Tc (vida media 2.6 10 6 años), 98 Tc (1.5 10 6) y 99 Tc (2.12 10 5 años). ).

En los compuestos, el tecnecio exhibe estados de oxidación de 0 a +7, el más estable es el estado heptavalente.

La historia del descubrimiento del elemento.

Las búsquedas dirigidas del elemento No. 43 comenzaron desde el momento en que D. I. Mendeleev descubrió la ley periódica en 1869. En la tabla periódica, algunas celdas estaban vacías, ya que los elementos correspondientes a ellas (entre ellos estaba el 43 - ecamarganeso) aún no se conocían. Después del descubrimiento de la ley periódica, muchos autores anunciaron el aislamiento de un análogo del manganeso con un peso atómico de alrededor de cien a partir de varios minerales y propusieron nombres para él: devius (Kern, 1877), lucium (Barrayre, 1896) y nipponium (Ogawa, 1908), pero todos estos informes no se confirmaron más.

En la década de 1920, un grupo de científicos alemanes dirigido por el profesor Walter Noddack emprendió la búsqueda de ecamarganeso. Después de rastrear los patrones de cambios en las propiedades de los elementos por grupos y períodos, llegaron a la conclusión de que, en términos de sus propiedades químicas, el elemento No. 43 debería estar mucho más cerca no del manganeso, sino de sus vecinos en el período: molibdeno y osmio, por lo que era necesario buscarlo en minerales de platino y molibdeno. El trabajo experimental del grupo de Noddack continuó durante dos años y medio, y en junio de 1925 Walter Noddack hizo un informe sobre el descubrimiento de los elementos No. 43 y No. 75, a los que se propuso llamar masurium y rhenium. En 1927, finalmente se confirmó el descubrimiento del renio y todas las fuerzas de este grupo cambiaron al aislamiento del masurium. Ida Noddack-Take, empleada y esposa de Walter Noddack, llegó a afirmar que “la masuria, como el renio, pronto estará disponible en las tiendas”, pero una afirmación tan temeraria no estaba destinada a hacerse realidad. El químico alemán W. Prandtl demostró que la pareja confundió con impurezas de masurium que no tenían nada que ver con el elemento No. 43. Después del fracaso de los Noddacks, muchos científicos comenzaron a dudar de la existencia del elemento No. 43 en la naturaleza.

En la década de 1920, S.A. Shchukarev, un empleado de la Universidad de Leningrado, notó cierta regularidad en la distribución de isótopos radiactivos, que finalmente fue formulada en 1934 por el físico alemán G. Mattauch. De acuerdo con la regla de Mattauch-Shchukarev, dos isótopos estables con los mismos números de masa y cargas nucleares que difieren en uno no pueden existir en la naturaleza. Al menos uno de ellos debe ser radiactivo. El elemento número 43 se encuentra entre el molibdeno (masa atómica 95,9) y el rutenio (masa atómica 101,1), pero todos los números másicos del 96 al 102 están ocupados por isótopos estables: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99, Mo-100, Ru-101 y Ru-102. Por lo tanto, el elemento #43 no puede tener isótopos no radiactivos. Sin embargo, esto no significa que no se pueda encontrar en la Tierra: después de todo, el uranio y el torio también son radiactivos, pero han sobrevivido hasta nuestros días debido a su larga vida media. Y, sin embargo, sus reservas durante la existencia de la tierra (alrededor de 4.500 millones de años) han disminuido 100 veces. Cálculos simples muestran que un isótopo radiactivo puede permanecer en nuestro planeta en cantidades apreciables solo si su vida media supera los 150 millones de años. Tras el fracaso de la búsqueda del grupo de Noddack, la esperanza de encontrar tal isótopo quedó prácticamente extinguida. Ahora se sabe que el isótopo más estable del tecnecio tiene una vida media de 2,6 millones de años, por lo que fue necesario recrearlo para estudiar las propiedades del elemento 43. El joven físico italiano Emilio Gino Segre asumió esta tarea en 1936. La posibilidad fundamental de obtener átomos artificialmente fue demostrada ya en 1919 por el gran físico inglés Ernest Rutherford.

Tras graduarse en la Universidad de Roma y cumplir cuatro años de servicio militar, Segre trabajó en el laboratorio de Enrico Fermi hasta que recibió una oferta para dirigir el departamento de física de la Universidad de Palermo. Por supuesto, al ir allí esperaba continuar con su trabajo sobre física nuclear, pero el laboratorio en el que iba a trabajar era muy modesto y no favorecía las hazañas científicas. En 1936 realizó un viaje de negocios a Estados Unidos, a la ciudad de Berkeley, donde el primer acelerador de partículas cargadas del mundo, el ciclotrón, funcionaba desde hacía varios años en el laboratorio de radiación de la Universidad de California. Mientras trabajaba en Berkeley, se le ocurrió la idea de analizar una placa de molibdeno, que servía para desviar un haz de núcleos de deuterio, un isótopo pesado del hidrógeno. “Teníamos buenas razones para pensar”, escribió Segre, “que el molibdeno, después de bombardearlo con deuterones, debería convertirse en el elemento número 43...” De hecho, hay 42 protones en el núcleo del átomo de molibdeno, y 1 en el átomo de molibdeno. núcleo de deuterio Si estas partículas pudieran unirse, entonces se obtendría el núcleo del elemento 43. El molibdeno natural consta de seis isótopos, lo que significa que varios isótopos del nuevo elemento podrían estar presentes en la placa irradiada. Segre esperaba que al menos algunos de ellos fueran lo suficientemente largos como para conservarse en la placa después de regresar a Italia, donde tenía la intención de buscar el elemento número 43. La tarea se complicó aún más por el hecho de que el molibdeno utilizado para hacer el objetivo no era especialmente purificado, y reacciones nucleares que implican impurezas podrían tener lugar en la placa.

El jefe del laboratorio de radiación, Ernest Lawrence, permitió que Segre se llevara la placa, y el 30 de enero de 1937 en Palermo, Emilio Segre y el mineralogista Carlo Perrier se pusieron manos a la obra. En un principio, establecieron que la muestra de molibdeno traída emitía partículas beta, lo que significa que realmente contenía isótopos radiactivos, pero entre ellos estaba el elemento N° 43, porque las fuentes de radiación detectada podrían ser isótopos de zirconio, niobio, rutenio, renio , fósforo y molibdeno en sí ? Para responder a esta pregunta, parte del molibdeno irradiado se disolvió en agua regia (una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico), y se eliminó químicamente el fósforo radiactivo, el niobio y el circonio, y luego se precipitó el sulfuro de molibdeno. La solución restante todavía era radiactiva y contenía renio y posiblemente el elemento 43. Ahora, la parte más difícil fue separar estos dos elementos similares. Segrè y Perrier hicieron el trabajo. Descubrieron que durante la precipitación del sulfuro de renio con sulfuro de hidrógeno de una solución concentrada de ácido clorhídrico, parte de la actividad permaneció en solución. Después de los experimentos de control sobre la separación de isótopos de rutenio y manganeso, quedó claro que las partículas beta solo pueden ser emitidas por átomos de un nuevo elemento, al que llamaron tecnecio de la palabra griega tecnh ós - "artificial". Este nombre fue finalmente aprobado en un congreso de químicos celebrado en septiembre de 1949 en Amsterdam. Todo el trabajo duró más de cuatro meses y terminó en junio de 1937, como resultado de lo cual solo se obtuvieron 10-10 gramos de tecnecio.

Aunque Segré y Perrier tenían en sus manos cantidades insignificantes del elemento 43, aún así pudieron determinar algunas de sus propiedades químicas y confirmaron la similitud del tecnecio y el renio predicho en base a la ley periódica. Comprensiblemente, querían saber más sobre el nuevo elemento, pero para poder estudiarlo, necesitaban tener cantidades ponderales de tecnecio, y el molibdeno irradiado contenía muy poco tecnecio, por lo que necesitaban encontrar un candidato más adecuado para el papel de proveedor de este elemento. Su búsqueda se vio coronada por el éxito en 1939, cuando O. Hahn y F. Strassmann descubrieron que los "fragmentos" formados durante la fisión del uranio-235 en un reactor nuclear bajo la acción de los neutrones contienen cantidades bastante significativas del isótopo de larga vida. 99 Tc. Al año siguiente, Emilio Segre y su colaborador Wu Jianxiong consiguieron aislarlo en estado puro. Por cada kilogramo de tales "fragmentos" hay hasta diez gramos de tecnecio-99. En un principio, el tecnecio, obtenido de los desechos de los reactores nucleares, era muy caro, miles de veces más caro que el oro, pero la energía nuclear se desarrolló muy rápidamente y para 1965 el precio del metal "sintético" bajó a 90 dólares el gramo, su producción mundial fue ya no se mide en miligramos, sino en cientos de gramos. Con tales cantidades de este elemento, los científicos pudieron estudiar exhaustivamente las propiedades físicas y químicas del tecnecio y sus compuestos.

Encontrar tecnecio en la naturaleza. A pesar de que la vida media (T 1/2) del isótopo más longevo del tecnecio - 97 Tc es de 2,6 millones de años, lo que, al parecer, excluye por completo la posibilidad de detectar este elemento en la corteza terrestre, el tecnecio puede formarse continuamente en la Tierra como resultado de reacciones nucleares. En 1956, Boyd y Larson sugirieron que la corteza terrestre contiene tecnecio de origen secundario, formado cuando el molibdeno, el niobio y el rutenio son activados por la radiación cósmica dura.

Hay otra forma de formar tecnecio. Ida Noddack-Take en una de sus publicaciones predijo la posibilidad de fisión espontánea de núcleos de uranio, y en 1939 los radioquímicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann lo confirmaron experimentalmente. Uno de los productos de la fisión espontánea son los átomos del elemento No. 43. En 1961, Kuroda, después de haber procesado unos cinco kilogramos de mineral de uranio, pudo demostrar de manera convincente la presencia de tecnecio en él en una cantidad de 10–9 gramos por kilogramo de mineral.

En 1951, la astrónoma estadounidense Charlotte Moore sugirió que el tecnecio podría estar presente en los cuerpos celestes. Un año después, el astrofísico inglés R. Merill, mientras estudiaba los espectros de los objetos espaciales, descubrió tecnecio en algunas estrellas de las constelaciones de Andrómeda y Cetus. Su descubrimiento fue posteriormente confirmado por estudios independientes, y la cantidad de tecnecio en algunas estrellas difiere poco del contenido de los elementos estables vecinos: circonio, niobio, molibdeno y rutenio. Para explicar este hecho, se supuso que el tecnecio también se forma en las estrellas en la actualidad como resultado de reacciones nucleares. Esta observación refutó todas las numerosas teorías sobre la formación de elementos preestelares y demostró que las estrellas son una especie de "fábricas" para la producción de elementos químicos.

Obtención de tecnecio.

Ahora, el tecnecio se obtiene a partir de desechos del procesamiento de combustible nuclear o de un objetivo de molibdeno irradiado en un ciclotrón.

Durante la fisión del uranio, causada por neutrones lentos, se forman dos fragmentos nucleares: ligero y pesado. Los isótopos resultantes tienen un exceso de neutrones y, como consecuencia de la desintegración beta o de la emisión de neutrones, pasan a otros elementos, dando lugar a cadenas de transformaciones radiactivas. En algunas de estas cadenas se forman isótopos de tecnecio:

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

99 Mo \u003d 99m Tc + b - (T 1/2 \u003d 66 horas)

99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 horas)

99 Tc \u003d 99 Ru (estable) + 227 - (T 1/2 \u003d 2.12 10 5 años)

Esta cadena incluye el isótopo 99m Tc, el isómero nuclear del tecnecio-99. Los núcleos de estos isótopos son idénticos en su composición de nucleones, pero difieren en sus propiedades radiactivas. El núcleo de 99m Tc tiene una energía más alta y, al perderla en forma de cuanto de rayos g, pasa al núcleo de 99 Tc.

Los esquemas tecnológicos para concentrar el tecnecio y separarlo de los elementos que lo acompañan son muy diversos. Incluyen una combinación de pasos de destilación, precipitación, extracción y cromatografía de intercambio iónico. El esquema nacional para el procesamiento de elementos combustibles gastados (elementos combustibles) de reactores nucleares prevé su trituración mecánica, separación de la cubierta metálica, disolución del núcleo en ácido nítrico y separación por extracción de uranio y plutonio. Al mismo tiempo, el tecnecio en forma de ion pertecnetato permanece en solución junto con otros productos de fisión. Al pasar esta solución a través de una resina de intercambio aniónico especialmente seleccionada, seguida de una desorción con ácido nítrico, se obtiene una solución de ácido pertecnético (HTcO 4) a partir de la cual, después de la neutralización, se precipita el sulfuro de tecnecio (VII) con sulfuro de hidrógeno:

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

Para una purificación más profunda del tecnecio de los productos de fisión, el sulfuro de tecnecio se trata con una mezcla de peróxido de hidrógeno y amoníaco:

Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 \u003d 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S

Luego, el pertecnetato de amonio se extrae de la solución y se obtiene una preparación de tecnecio químicamente pura por cristalización posterior.

El tecnecio metálico generalmente se obtiene por reducción de pertecnetato de amonio o dióxido de tecnecio en un flujo de hidrógeno a 800–1000°C o por reducción electroquímica de pertecnetatos:

2NH4TcO4 + 7H2 = 2Tc + 2NH3 + 8H2O

El aislamiento de tecnecio a partir de molibdeno irradiado solía ser el principal método de producción industrial del metal. Ahora bien, este método se utiliza para obtener tecnecio en el laboratorio. El tecnecio-99m se forma a partir de la desintegración radiactiva del molibdeno-99. La gran diferencia entre las vidas medias de 99m Tc y 99 Mo hace posible utilizar este último para el aislamiento periódico de tecnecio. Estos pares de radionúclidos se conocen como generadores de isótopos. La acumulación máxima de 99m Tc en el generador de 99 Mo/ 99m Tc se produce 23 horas después de cada operación de separación isotópica del molibdeno-99 padre, pero ya después de 6 horas el contenido de tecnecio es la mitad del máximo. Esto permite la extracción de tecnecio-99m varias veces al día. Existen 3 tipos principales de generadores de 99m Tc según el método de separación del isótopo hijo: cromatográfico, de extracción y de sublimación. Los generadores cromatográficos utilizan la diferencia en los coeficientes de distribución de tecnecio y molibdeno en diferentes adsorbentes. Por lo general, el molibdeno se fija sobre un soporte de óxido en forma de molibdato (MoO 4 2–) o ion fosfomolibdato (H 4 3–). El isótopo hijo acumulado se eluye con solución salina (de generadores utilizados en medicina nuclear) o soluciones ácidas diluidas. Para la fabricación de generadores de extracción, el blanco irradiado se disuelve en una solución acuosa de hidróxido o carbonato de potasio. Después de la extracción con metiletilcetona u otra sustancia, el extractante se elimina por evaporación y el pertecnetato restante se disuelve en agua. La acción de los generadores de sublimación se basa en una gran diferencia en la volatilidad de los óxidos superiores de molibdeno y tecnecio. Cuando un gas portador calentado (oxígeno) pasa a través de una capa de trióxido de molibdeno calentado a 700–800 °C, el heptóxido de tecnecio evaporado se elimina en la parte fría del dispositivo, donde se condensa. Cada tipo de generador tiene sus propias ventajas y desventajas características, por lo que se producen generadores de todos los tipos anteriores.

sustancia sencilla.

Las principales propiedades físicas y químicas del tecnecio se han estudiado en un isótopo con un número de masa de 99. El tecnecio es un metal gris plateado paramagnético dúctil. Punto de fusión unos 2150 °C, punto de ebullición "4700 °C, densidad 11,487 g/cm 3. El tecnecio tiene una red cristalina hexagonal; en películas de menos de 150 Å de espesor, tiene una cúbica centrada en las caras. A una temperatura de 8K, el tecnecio se convierte en un superconductor de tipo II ().

La actividad química del tecnecio metálico es similar a la del renio, su vecino en el subgrupo, y depende del grado de finura. Entonces, el tecnecio compacto se desvanece lentamente en el aire húmedo y no cambia en el aire seco, mientras que el tecnecio en polvo se oxida rápidamente a un óxido superior:

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

Con un ligero calentamiento, el tecnecio reacciona con azufre y halógenos para formar compuestos de compuestos en el estado de oxidación +4 y +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (amarillo dorado)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (verde oscuro)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (marrón rojizo)

ya 700°C interactúa con el carbono, formando carburo TcC. El tecnecio se disuelve en ácidos oxidantes (nítrico y sulfúrico concentrado), agua de bromo y peróxido de hidrógeno:

Tc + 7HNO 3 \u003d HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O

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

Compuestos de tecnecio.

Los compuestos de tecnecio heptavalente y tetravalente son de gran interés práctico.

Dióxido de tecnecio TcO 2 es un compuesto importante en el esquema tecnológico para la obtención de tecnecio de alta pureza. TcO 2: polvo negro con una densidad de 6,9 g / cm 3, estable en el aire a temperatura ambiente, se sublima a 900–1100 ° C. Cuando se calienta a 300 ° C, el dióxido de tecnecio reacciona vigorosamente con el oxígeno atmosférico (con la formación de Tc 2 O 7), con flúor, cloro y bromo (con formación de oxohalogenuros). En soluciones acuosas neutras y alcalinas, se oxida fácilmente a ácido tecnético o sus sales.

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

Óxido de tecnecio (VII) Tc 2O 7 - sustancia cristalina de color amarillo anaranjado, fácilmente soluble en agua con la formación de una solución incolora de ácido tecnético:

Tc 2 O 7 + H 2 O \u003d 2HTcO 4

Punto de fusión 119,5 °C, punto de ebullición 310,5 °C. El Tc 2 O 7 es un agente oxidante fuerte y se reduce fácilmente incluso con vapores orgánicos. Sirve como material de partida para la obtención de compuestos de tecnecio.

Pertecnetato de amonio NH 4costo total de propiedad 4 - una sustancia incolora, soluble en agua, un producto intermedio en la producción de tecnecio metálico.

Sulfuro de tecnecio (VII)- una sustancia de color marrón oscuro poco soluble, un compuesto intermedio durante la purificación del tecnecio, se descompone cuando se calienta para formar disulfuro de TcS 2. El sulfuro de tecnecio (VII) se obtiene por precipitación con sulfuro de hidrógeno a partir de soluciones ácidas de compuestos de tecnecio heptavalente:

2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S \u003d Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O

El uso del tecnecio y sus compuestos. La ausencia de isótopos estables en el tecnecio, por un lado, dificulta su uso generalizado y, por otro lado, le abre nuevos horizontes.

La corrosión causa enormes daños a la humanidad, "comiendo" hasta el 10% de todo el hierro fundido. Aunque se conocen recetas para la fabricación de acero inoxidable, su uso no siempre es factible por razones económicas y técnicas. Algunos productos químicos ayudan a proteger el acero de la oxidación: inhibidores, que hacen que la superficie del metal sea inerte frente a los agentes corrosivos. En 1955, Cartledge estableció la capacidad de pasivación extremadamente alta de las sales de ácido tecnético. Investigaciones posteriores han demostrado que los pertecnetatos son los inhibidores de corrosión más efectivos para el hierro y el acero al carbono. Su acción ya se manifiesta a una concentración de 10–4–10–5 mol/l y persiste hasta 250 ° C. El uso de compuestos de tecnecio para la protección del acero se limita a sistemas tecnológicos cerrados para evitar que los radionúclidos entren en el medio ambiente. Sin embargo, debido a su alta resistencia a la radiólisis γ, las sales de ácido tecnético son excelentes para prevenir la corrosión en reactores nucleares refrigerados por agua.

Numerosas aplicaciones del tecnecio deben su existencia a su radiactividad. Por lo tanto, el isótopo 99 Tc se utiliza para fabricar fuentes estándar de radiación b para la detección de fallas, la ionización de gases y la fabricación de estándares estándar. Debido a la larga vida media (212 mil años), pueden funcionar durante mucho tiempo sin una disminución significativa de la actividad. Ahora, el isótopo 99m Tc ocupa una posición de liderazgo en medicina nuclear. El tecnecio-99m es un isótopo de vida corta (vida media de 6 horas). Durante la transición isomérica a 99 Tc, emite solo g-quanta, lo que proporciona suficiente poder de penetración y una dosis significativamente menor para el paciente en comparación con otros isótopos. El ion pertecnetato no tiene una selectividad pronunciada para ciertas células, lo que permite que se use para diagnosticar daños en la mayoría de los órganos. El tecnecio se elimina muy rápidamente (en un día) del cuerpo, por lo que el uso de 99m Tc le permite volver a examinar el mismo objeto a intervalos cortos, evitando su sobreexposición.

Yuri Krutiakov

Esta es la parte final de una serie de artículos sobre el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos, que se encuentra en la ciudad de Dimitrovgrad, región de Ulyanovsk. Ya nos hemos familiarizado con la tecnología de producción del metal más caro del planeta: aprendimos cómo se fabrican los conjuntos de combustible para los reactores nucleares, vimos el singular reactor SM-3 capaz de generar un flujo de neutrones muy denso. Pero aún así, este no es el producto principal que produce el instituto de investigación. Existe una sustancia sin la cual todas las clínicas oncológicas del mundo no pueden vivir ni un solo día. El precio de este radioisótopo alcanza los 46 millones de dólares el gramo. ¿Qué es esta sustancia y por qué las más mínimas fallas en su suministro causan una gran conmoción en el mundo de la medicina nuclear? Siga leyendo...

Tecnecio y molibdeno

Esta sustancia es el molibdeno-99, que se utiliza hoy en día para aproximadamente el 70 % de los procedimientos de diagnóstico en el campo de la oncología, el 50 % en cardiología y aproximadamente el 90 % en el diagnóstico de radionúclidos. Debido a la complejidad y el alto costo de obtenerlo, está ampliamente disponible solo en unos pocos países desarrollados. Pero, ¿cómo ayuda el Molibdeno-99 en el diagnóstico?

De hecho, no todo es tan simple. El molibdeno-99 no es un producto final que se utilice en medicina nuclear. Su caballo de batalla es otro metal radiactivo, el tecnecio-99.

¿Confundido? Trataré de explicar.

La mayoría de los isótopos producidos artificialmente (variedades del mismo elemento químico) son muy inestables y se descomponen rápidamente debido a la radiación radiactiva. El tiempo después del cual permanece exactamente la mitad de la cantidad inicial de una sustancia (de hecho, las mediciones se realizan por el valor de la actividad en Curie, pero para simplificar consideraremos la masa) se denomina vida media. Por ejemplo, un gramo del muy caro California-252 se convierte en medio gramo después de 2,5 años, y el elemento 118 de la tabla periódica Ununocty-294, más nuevo y último recibido, se reduce a la mitad en general en 1 ms. La vida media de nuestro mega-útil isótopo tecnecio-99 es de solo 6 horas. Esto es tanto su más como su menos.

Edificio del reactor en RIAR

La radiación de este isótopo es bastante suave, no afecta a los órganos vecinos, mientras que es ideal para el registro con equipos especiales. El tecnecio puede acumularse en los órganos afectados por tumores o en las áreas muertas del músculo cardíaco, por lo que con este método, por ejemplo, es posible identificar el foco del infarto de miocardio dentro de las 24 horas posteriores a su aparición; las áreas problemáticas del cuerpo simplemente se identificarán. resaltarse en la imagen o pantalla. Unas horas después de la administración, el tecnecio-99 se convierte en un isótopo más estable y se elimina por completo del cuerpo sin efectos sobre la salud. Sin embargo, estas 6 horas también son un dolor de cabeza para los médicos, ya que en tan poco tiempo es simplemente imposible entregarlo a la clínica desde el lugar de producción.

RIAR en Dimitrovgrado

La única forma de salir de esta situación es producir Tecnecio-99 en el acto, justo en la clínica de diagnóstico. Pero, ¿cómo hacer eso? ¿Es realmente necesario equipar cada clínica con un reactor nuclear? Afortunadamente, esto no fue necesario. El caso es que el tecnecio-99 se puede obtener con relativa facilidad y sin reactor a partir de otro isótopo: el molibdeno-99, ¡cuya vida media ya es de 66 horas! Y este ya es un tiempo más o menos adecuado para que el isótopo pueda llegar a la clínica desde cualquier parte del mundo. Todo lo que queda para los especialistas en la clínica es convertir Molibdeno-99 en Tecnecio-99 usando un generador de tecnecio especial

El molibdeno-99 se descompone naturalmente en el generador, uno de cuyos productos es el tecnecio-99, que ya está aislado químicamente: la solución salina elimina el tecnecio, pero deja el molibdeno en su lugar. Se puede realizar un procedimiento similar varias veces al día durante una semana, después de lo cual el generador debe reemplazarse por uno nuevo. Esta necesidad está asociada a una disminución de la actividad del Molibdeno-99 debido a su desintegración, así como al inicio de la contaminación del tecnecio con molibdeno. El generador "viejo" se vuelve inadecuado para las necesidades médicas. Debido a la corta vida media del molibdeno-99, no es posible acumular generadores de tecnecio. Sus entregas regulares se requieren semanalmente o en un tiempo aún más corto.

Por lo tanto, el molibdeno-99 es un tipo de isótopo original que se transporta convenientemente al usuario final. Ahora llegamos a lo más importante: el proceso de obtención de Molibdeno-99.

Cómo se fabrica el molibdeno-99

El molibdeno-99 solo se puede obtener de dos formas y solo en un reactor nuclear. La primera forma es tomar el isótopo estable Molibdeno-98 y usar una reacción de captura de neutrones nucleares para convertirlo en Molibdeno-99. Este es el método más "limpio" que, sin embargo, no permite obtener volúmenes comerciales del isótopo. Cabe señalar que este método es prometedor y actualmente se está mejorando. Ya hoy, Japón va a utilizar este método para producir molibdeno para sus propias necesidades.

La segunda forma es fisionar los núcleos de Uranio-235 altamente enriquecido por un denso flujo de neutrones. Cuando se "bombardea" un objetivo de uranio con neutrones, se descompone en muchos elementos más ligeros, uno de los cuales es el molibdeno-99. Si ya leyó la primera parte de esta serie de artículos, debe recordar el único en su tipo, que genera un flujo de neutrones muy denso: capas que rompen la "frambuesa" del uranio en varias "bayas" pequeñas.

Los objetivos pueden ser de varias formas: placas, varillas, etc. Pueden estar hechos de uranio metálico, así como de su óxido o aleación con otro metal (por ejemplo, aluminio). Los objetivos en carcasas de aluminio o acero inoxidable se colocan en el canal activo del reactor y se mantienen allí durante un tiempo determinado.

Reactor SM-3 en RIAR

Después de retirar el objetivo del reactor, se enfría con agua durante medio día y se transfiere a un laboratorio especial "caliente", donde el Molibdeno-99 deseado se aísla químicamente de una mezcla de productos de fisión de uranio, de los cuales solo el 6% estar allí A partir de este momento comienza la cuenta atrás de la vida útil de nuestro molibdeno, por la que el cliente está dispuesto a pagar. Este procedimiento debe realizarse lo antes posible, ya que después de la irradiación del objetivo, cada hora se pierde hasta un 1% de molibdeno debido a su descomposición.

En la cámara "caliente", con la ayuda de manipuladores electromecánicos, el material objetivo se convierte en una solución líquida con la ayuda de álcali o ácido, del cual se libera molibdeno con varios reactivos químicos. RIAR utiliza el método alcalino, que es más seguro que el método ácido, ya que deja residuos líquidos menos peligrosos.

El producto final parece un líquido incoloro: solución de sal de molibdato de sodio.

foto ngs.ru

Se coloca una botella de líquido en un recipiente especial de plomo y se envía al consumidor en un vuelo especial desde el aeropuerto más cercano en Ulyanovsk.

Todo el proceso está controlado por un sistema informático. excluyendo el error del operador y el factor humano, que es muy importante en la producción de Molibdeno-99. También se deben observar todos los requisitos de seguridad.

Desafortunadamente, el método descrito anteriormente es extremadamente "sucio" en términos de obtener una gran cantidad de residuos radiactivos, que prácticamente no se utilizan en el futuro y necesitan ser enterrados. La situación se ve agravada por el hecho de que estos desechos son líquidos: son los más difíciles de almacenar y eliminar. Por cierto, ¡el 97% de la carga inicial de uranio en el objetivo termina en los desechos! En teoría, el uranio altamente enriquecido de los desechos se puede extraer para su uso posterior, pero prácticamente nadie hace esto.

Problemas

Hasta hace poco, solo había 3 productores principales de Molibdeno-99 en el mundo, y representaban el 95% de todos los suministros. Dimitrovgrad RIAR cubrió solo hasta el 5% de la necesidad de este isótopo. Los jugadores más poderosos de esta industria fueron Canadá (40 %), los Países Bajos + Bélgica (45 %) y Sudáfrica (10 %). Sin embargo, el mayor proveedor de Canadá tuvo problemas con el principal reactor productor y de repente se abrió un nicho. Rosatom vio esto como una oportunidad para ocuparlo por un corto período de tiempo.

La escasez de Molibdeno-99 en el mercado mundial es ahora superior al 30% con requerimientos promedio de hasta 12.000 curies por semana (este producto no se mide en gramos, sino en unidades de actividad material). Y los precios de esta sustancia alcanzan los 1.500 dólares por curie.

Sin embargo, con tales volúmenes de producción de molibdeno-99, surge la pregunta de un aumento proporcional en la cantidad de desechos radiactivos que deben almacenarse en algún lugar. Desafortunadamente, la única forma de enterrar los desechos líquidos en RIAR sigue siendo bombeándolos a presión a una profundidad de 1300 metros. Esto es muy peligroso, dada la ubicación del sitio de almacenamiento en la intersección de fallas tectónicas (según la investigación de TsNIIgeolnerrud). Hoy, este es el problema más doloroso para el que aún no hay solución: ya se ha formado un pequeño mar de desechos radiactivos bajo tierra cerca de Dimitrovgrad, que teóricamente puede llegar al Volga.

Construcción de un nuevo reactor de neutrones rápidos polivalente en RIAR

En una buena nota, los desechos líquidos deben convertirse en desechos sólidos mediante cementación y almacenarse en contenedores especiales. En 2015 se construyó en el RIAR un nuevo depósito de residuos sólidos para 8000 metros cúbicos, con secciones tecnológicas para clasificación, procesamiento y acondicionamiento.

foto niiar.ru

Durante más de dos décadas, el OIEA ha mostrado un descontento extremo con la tecnología que utiliza uranio altamente enriquecido en la producción de molibdeno-99. Pero la tecnología utilizada en RIAR está diseñada específicamente para este método. Con el tiempo, el Instituto de Investigación Dimitrovgrad planea pasar a trabajar con uranio de bajo enriquecimiento. Pero esta es una cuestión del futuro, pero por ahora, el tema más difícil en la producción de molibdeno sigue siendo la eliminación de residuos radiactivos.

Y hay muchos de ellos y todos ellos son extremadamente peligrosos para el medio ambiente y la población. Tomemos, por ejemplo, los isótopos de estroncio y yodo, que pueden entrar fácilmente en la atmósfera y extenderse a cientos de kilómetros a la redonda. Para una región donde la población tiene una deficiencia natural de yodo, esto es especialmente peligroso. El cuerpo toma el yodo necesario del medio ambiente, incluido el radiactivo, lo que tiene consecuencias tristes para la salud. Pero, según RIAR, su proceso tecnológico tiene una protección muy alta contra las emisiones de yodo a la atmósfera.

Zapatero sin zapatos

Cada año, se realizan en todo el mundo más de 30 millones de procedimientos médicos que utilizan radionúclidos. Sin embargo, en la propia Rusia, que dice ser el principal proveedor de Molibdeno-99, la necesidad de este isótopo es mínima. Más del 70% de todos los isótopos radiactivos producidos en Rusia se exportan. Para los pacientes con cáncer en Rusia, la posibilidad de recibir un tratamiento moderno y oportuno no supera el 10% debido a la falta banal de centros de diagnóstico especializados. Sólo hay siete centros de este tipo en el país. Pero es necesario que haya al menos 140. Resulta que las últimas tecnologías que usan isótopos en Rusia a menudo simplemente no tienen dónde aplicar.

En comparación, hay más de 2000 centros de medicina nuclear en los Estados Unidos. En otros países desarrollados, hay un centro de este tipo por cada 500.000 personas de la población. No es de extrañar que, según la OMS, la tasa de supervivencia a cinco años de los pacientes con cáncer en los Estados Unidos sea del 62%, en Francia, del 58%, en Rusia, esta cifra ni siquiera alcanza el 43%.

A partir de esto, se forma una imagen no muy alegre: alguien tiene unos centímetros y nosotros tenemos raíces.

Si recordamos los beneficios prácticos del descubrimiento de una reacción en cadena de fisión de uranio, entonces, inmediatamente después de las armas y la energía, quizás haya métodos de medicina nuclear. Los fenómenos nucleares se utilizan tanto en diagnóstico como en radioterapia. Usando el isótopo radiactivo de tecnecio 99m Tc como ejemplo, me gustaría mostrar cómo los reactores nucleares ayudan con el diagnóstico de la oncología.

Medios tomográficos de intensidad de radiación gamma del fármaco marcado con 99m Tc.

El radionucleido de vida corta de tecnecio 99m Tc es una sonda (trazador), cuyo movimiento a través del cuerpo y acumulación puede controlarse mediante tomografía de rayos gamma emitidos durante la transición isomérica de este nucleido. Tiene una vida media corta (T = 6,04 horas, decayendo al estado fundamental 99 Tc, también un isótopo radiactivo, pero con una vida media de 214.000 años. El tecnecio es un elemento bastante singular, no tiene isótopos estables, por lo que no existe en la naturaleza. A su vez, esto significa que no es familiar para nuestra bioquímica, por lo que no encaja en las vías metabólicas del cuerpo y se elimina rápidamente. Otra propiedad útil importante es la energía. Radiación γ (140 keV): es lo suficientemente grande como para penetrar los tejidos y lo suficientemente pequeña como para no causar sobreexposición.

Un esquema antiguo que ilustra la producción de tecnecio mediante el lavado de la columna con el isótopo principal, que se encuentra en el blindaje de plomo, con un medio especial que elimina el tecnecio por lavado.

Como resultado, hoy en día en el mundo el 80% de los procedimientos de diagnóstico que utilizan radiofármacos son contabilizados por 99m Tc es alrededor de 30 millones de procedimientos por año, mientras que en términos de dinero, el tecnecio es aproximadamente 1/4 de toda la medicina nuclear. El diagnóstico de trazador parece un estudio de la dinámica del movimiento en el cuerpo de moléculas de fármacos especialmente seleccionadas con tecnecio; Wikipedia conoce muchas de estas sustancias para el diagnóstico de varios tipos de cáncer. En este caso, el fármaco marcador suele acumularse (o no acumularse) en el órgano enfermo (sano), y esto es fácil de ver con un tomógrafo de centelleo monofotónico.

En realidad, aquí está: un tomógrafo de centelleo de un solo fotón (a diferencia de los tomógrafos PET que registran la aniquilación de los positrones de desintegración beta-plus).

Sin embargo, mucho más llamativo que el propio diagnóstico, me parece, es la recepción de un radiofármaco. Piénsalo: la vida media del tecnecio es de 6 horas. El 94% de este isótopo se descompone en 24 horas, lo que hace que el fármaco no se pueda comprar en una farmacia y sea difícil de transportar: incluso moviéndolo por la ciudad, se puede perder la mitad de la actividad. Desenrollemos la cadena del procedimiento de diagnóstico de principio a fin y luego observemos el mercado mundial de este isótopo.

Como ya puede adivinar, las preparaciones de tecnecio para diagnóstico se obtienen directamente en el hospital con la ayuda de procedimientos radioquímicos que son bastante aterradores en su gravedad. 99m Tc es el único isótopo hijo del molibdeno radiactivo 99 Mo, cuya vida media es 2,75 días. El molibdeno 99 se entrega al hospital en forma de generadores de tecnecio, contenedores de plomo que contienen una columna de molibdeno precipitado.

Generadores de tecnecio en vivo...

Y en un corte.

Un generador de 20 kg normalmente contiene entre 0,5 y 5 Curies (20-120 GBq) de molibdeno en descomposición activa. Para obtener una preparación radioquímica con una sustancia química se descarga a través de la columna que eluye (captura) el tecnecio. Por lo general, para esto, se colocan dos ampollas en el generador: una con eluyente y la segunda con vacío, y se coloca una pantalla de plomo en la ampolla de vacío.

Finalmente, escribiendo la solución 99m Tc se utiliza para preparar un radiofármaco basado en él. Siéntase libre de ver el video a continuación: las reglas para el manejo de medicamentos radiactivos, sugieren que no es muy útil inyectarlo :) La prueba de diagnóstico promedio requiere aproximadamente 250 MBq (0.06 Ci) de tecnecio y da como resultado una dosis de 50 mSv ( 5 rem) es aproximadamente una dosis anual máxima permitida para el personal de la central nuclear.

Siguiente pregunta: ¿dónde se llenan los generadores de tecnecio con 99? ¿Mes? Aquí es donde entran en juego los reactores nucleares. 99 Mo es uno de los fragmentos de 235 U, en productos de fisión es aproximadamente 6,3%. Cualquier gigavatio en funcionamiento contiene cientos de gramos de este isótopo en su combustible, a pesar de que el consumo mundial para necesidades médicas es de solo 1 gramo por año. Sin embargo, solo parar y retirar elementos combustibles de un reactor de potencia potente lleva tanto tiempo (varios días) que prácticamente no queda nada de molibdeno.

Si toma un matraz con una solución real de molibdeno-99 en la mano, puede perder esta mano: la radiactividad de dicho matraz será de aproximadamente 100 roentgens por segundo en la superficie.

por lo tanto 99 El Mo se obtiene irradiando pequeños (decenas de gramos) de blancos altamente enriquecidos. 235 U (la presencia del isótopo 238 en el blanco da elementos transuránicos radiotóxicos: plutonio, neptunio, americio). Después de ser retirados del reactor, los objetivos se mantienen durante 1-2 días para la descomposición de fragmentos incluso más activos que el molibdeno, luego se disuelven en ácido nítrico o álcali y se extraen químicamente en una cámara caliente. 99 Mes. Finalmente, la solución purificada con molibdeno radiactivo se traslada a la producción de generadores de tecnecio, donde se carga en una columna de sorción. Este último proceso también tiene lugar en cámaras calientes, pero no solo en la producción GMP (un sistema de estándares de producción farmacéutica que asegura la esterilidad y calidad de los medicamentos).

En términos generales, la eficiencia del proceso de extracción es 99 Mo de un objetivo de uranio es bajo: además del hecho de que se usa una pequeña parte del costoso uranio 235, solo un pequeño porcentaje del molibdeno producido ingresará a los generadores de tecnecio; el resto irá con el resto de los productos de fisión. en desechos radiactivos o desintegración antes del procesamiento. La baja eficiencia, el trabajo con uranio apto para armas, una gran cantidad de desechos radiactivos determinan el alto costo del molibdeno: alrededor de $ 50 millones por gramo en el generador. Solo guarda que este gramo le permite realizar decenas de millones de pruebas.

Como resultado, la cadena de producción de diagnósticos con 99m Tc se ve así: producción de objetivos de HEU -> reactor -> celdas calientes (preferiblemente cerca del reactor) -> celdas calientes GMP para cargar generadores de tecnecio -> sala en el hospital para trabajar con drogas radiactivas. La demanda actual es de 12 000 Curies por semana y hay una docena de reactores en todo el mundo que están irradiando objetivos, pero de estos, la gran mayoría del molibdeno es suministrado por el reactor canadiense NRU (4800 Curies por semana) ubicado en Chalk River, el holandés HFR (2500 Ci) de Petten, belga BR-2 (que debería reemplazar) y francés OSIRIS; juntos son responsables del 80% del mercado de este nucleido. Cerca también se encuentran los procesadores de objetivos más grandes Nordion en Canadá, Mallinckrodt en Holanda, IRU en Bélgica.

El reactor canadiense NRU utiliza una poderosa máquina de reabastecimiento de combustible, que espera ver pronto en una planta de energía nuclear. Su capacidad de 135 MW térmicos es uno de los reactores de investigación más potentes del mundo.

Sin embargo, en 2010, un proveedor nacional de 99 Mo es un reconocido instituto de la RIAR, que cuenta con una potente flota de reactores para irradiación. La irradiación se lleva a cabo en , el procesamiento se lleva a cabo en la línea radioquímica ROMOL-99, y la flota de reactores de investigación más grande del mundo (en un sitio) permite producir hasta el 25% de las necesidades del mundo, que se utilizó en el principios de la década de 2010 por los canadienses Nordion durante el cierre del reactor NRU para reparaciones y modernización. En general, el envejecimiento de los principales reactores productores de radioisótopos médicos aumenta la capacidad de Rosatom y otros nuevos productores (por ejemplo, el nuevo reactor de investigación OPAL en Australia) para ganar cuota de mercado.

El antiestético ROMOL-99 puede satisfacer el 25 % de la demanda mundial de molibdeno-99

Ella está dentro de la celda caliente

También hay una producción de ciclo completo en Rusia. NIFHI lleva el nombre de L.Ya.Karpov(ubicado en Óbninsk)irradia objetivos en su cuenca Reactor WWR-c con una capacidad de 15 megavatios.
La irradiación se lleva a cabo en 4 canales del reactor, donde se cargan conjuntos especiales con refrigeración externa.

Apariencia VVR-ts

Los objetivos se irradian en el reactor durante aproximadamente una semana, después de lo cual se retiran, se mantienen durante dos días para la descomposición de los fragmentos de fisión más activos y se procesan en las cámaras calientes del NIFHI.

Dibujo de un objetivo. Se puede ver que hay muy poco uranio aquí.

Cámara caliente para el manejo de soluciones 99 meses

NIFHI fabrica generadores de tecnecio en su planta GMP. Su capacidad es de unos 200 generadores por semana, cada uno de los cuales puede producir hasta 20 porciones de tecnecio para diagnóstico. Cargar generadores, como todas las demás etapas, es un trabajo minucioso en una celda caliente.

Los generadores de tecnecio se cargan en condiciones estériles y protegidas contra la radiación.

El mercado de objetivos irradiados en la actualidad es de aproximadamente $ 50 millones, solución de molibdeno - 80 millones y generadores de tecnecio - 150 y procedimientos médicos - $ 2 mil millones. Dicho mercado ya paga por completo la creación de instalaciones especiales para obtener 99 Mo, y los principales desarrollos están dirigidos a crear máquinas aceleradoras de activación o fragmentación, es decir. aceleradores con una fuente de neutrones (como ESS) que provocan una reacción de fisión estimulada U238 o captura de neutrones en el objetivo 98 Mes. Hasta ahora, estos desarrollos proporcionan molibdeno más caro que en los reactores ya construidos, pero más barato que si el reactor tuviera que construirse específicamente para la producción de radioisótopos médicos. Además, estos aceleradores se pueden instalar directamente en los hospitales (los hospitales ya tienen bastantes aceleradores para la terapia y la producción de isótopos de diagnóstico de vida corta, por ejemplo, 18F), a diferencia de los reactores.

PD Al estudiar este tema, descubrí por mí mismo que en Tailandia hay un reactor de investigación de la serie TRIGA generalizada que, entre otras cosas, produce radioisótopos médicos. Aún más sorprendente es que ha estado allí desde 1972.

nombre ruso

Tecnecio sestamibi

Nombre en latín de la sustancia Technetium sestamibi

Technetii sestamibi ( género. Technetii sestamibi)

Grupo farmacológico de la sustancia Technetium sestamibi

Modelo clínico y farmacológico artículo 1

Acción farmacéutica. Una herramienta de diagnóstico (radiofármaco) diseñada para evaluar la perfusión miocárdica en diversas condiciones patológicas.

Farmacocinética. Después de la administración intravenosa, abandona rápidamente el lecho vascular y, después de 3 a 5 minutos, su concentración en la sangre no supera el 2%. La acumulación máxima del fármaco en un miocardio sano se observa 5 minutos después de la administración y promedia el 2,2 % de la dosis administrada. Este nivel de captura miocárdica permanece sin cambios durante 3 horas, lo que determina el momento óptimo para la tomografía por emisión de fotón único o planar (dentro de 1 a 2 horas después de la administración del fármaco).La concentración del fármaco en los pulmones es insignificante (después de 5 minutos, no más del 3-5%) , y su excreción determinará significativamente la eliminación del fármaco del miocardio. Se excreta a través del tracto hepatobiliar y el intestino delgado (alrededor del 40% en 2 días). Una cantidad menor (alrededor del 22%) se excreta en la orina.

Indicaciones. Tomografía por emisión de fotón único o planar para evaluar el riego sanguíneo miocárdico en diversos procesos patológicos que conducen a una alteración de la perfusión miocárdica (aterosclerosis coronaria, infarto agudo de miocardio, cardiosclerosis posinfarto y posmiocárdica, etc.), así como en la CI.

Contraindicaciones Hipersensibilidad, embarazo.

dosificación En/en ayunas o al menos 4 horas después de una comida. Al examinar pacientes en reposo y en condiciones de una prueba de esfuerzo con un intervalo en estudios de aproximadamente 24 horas: 259-370 MBq (7-10 mKu) para cada estudio.

Efecto secundario. Reacciones alérgicas.

Instrucciones especiales. Método de preparación: en condiciones asépticas, añadir 3 ml del eluato del generador de 99mTc al vial de reactivo. Si es necesario, el eluato se diluye preliminarmente con una solución de NaCl al 0,9% hasta la actividad volumétrica requerida. La botella con el medicamento se coloca en un recipiente de plomo y se calienta en un baño de agua hirviendo durante 15 minutos desde el momento en que hierve el agua. El nivel del agua en el baño de agua debe ser más alto que el nivel de la solución del fármaco en el vial. El medicamento está listo para usar después de enfriar el contenido del vial a temperatura ambiente. Está prohibido el uso de una aguja de aire.

El producto terminado, preparado sobre la base del reactivo contenido en 1 vial, se puede utilizar para estudiar a 5 pacientes.

Las madres que amamantan deben abstenerse de alimentar al niño durante las 24 horas posteriores a la administración del medicamento.

Registro estatal de medicamentos. Publicación oficial: en 2 volúmenes - M.: Consejo Médico, 2009. - V.2, parte 1 - 568 p.; parte 2 - 560 págs.

Salud friki

Cortes tomográficos de la intensidad de la radiación gamma del fármaco marcado con 99m Tc.

El isómero de vida corta del tecnecio 99m Tc es una sonda (trazador), cuyo movimiento a través del cuerpo y acumulación puede controlarse mediante tomografía de rayos gamma emitidos durante la transición isomérica de este nucleido. Tiene una vida media corta (T = 6,04 horas, decayendo en el estado fundamental 99 Tc, también un isótopo radiactivo, pero con una vida media ya de 214 mil años), el tecnecio no tiene isótopos estables, no es familiar para nuestra bioquímica. , por lo que no encaja en las vías metabólicas del cuerpo y se excreta rápidamente. Otra propiedad útil importante es la energía de la radiación γ (140 keV): es lo suficientemente grande como para penetrar en los tejidos y lo suficientemente pequeña como para no causar una sobreexposición.

Esquema que ilustra la producción de tecnecio al lavar la columna con el isótopo principal en un escudo de plomo con un medio especial que elimina el tecnecio.

Como resultado, hoy en día en el mundo, el 80 % de los procedimientos de diagnóstico que utilizan radiofármacos representan 99m Tc, esto es alrededor de 30 millones de procedimientos por año, mientras que el tecnecio representa aproximadamente 1/4 de toda la medicina nuclear en términos de dinero. El diagnóstico de trazador parece un estudio de la dinámica del movimiento en el cuerpo de moléculas de fármacos especialmente seleccionadas con tecnecio; Wikipedia conoce muchas de estas sustancias para el diagnóstico de varios tipos de cáncer. En este caso, el fármaco marcador suele acumularse (o no acumularse) en el órgano enfermo (sano), y esto es fácil de ver con un tomógrafo de centelleo monofotónico.

En realidad, aquí está: un tomógrafo de centelleo de fotón único (a diferencia de los tomógrafos PET que registran dos fotones de aniquilación de positrones de desintegración beta-más).

Sin embargo, mucho más llamativo que el propio diagnóstico, me parece, es la recepción de un radiofármaco. Piénselo: la vida media del tecnecio es de 6 horas: el 94% de este isótopo se descompone en 24 horas, lo que significa que el medicamento no se puede comprar en una farmacia y es difícil transportarlo: incluso moverlo por la ciudad. , puedes perder la mitad de la actividad. Desenrollemos la cadena del procedimiento de diagnóstico de principio a fin y luego observemos el mercado mundial de este isótopo.

Como ya puede adivinar, las preparaciones de tecnecio para diagnóstico se obtienen directamente en el hospital con la ayuda de procedimientos radioquímicos que son bastante aterradores en su gravedad. El 99m Tc es el único isótopo hijo del molibdeno radiactivo 99 Mo, que tiene una vida media de 2,75 días. El molibdeno 99 se entrega al hospital en forma de generadores de tecnecio, contenedores de plomo que contienen una columna de molibdeno precipitado.

Generadores de tecnecio en vivo...

Y en un corte.

Un generador de 20 kilogramos generalmente contiene de 0,5 a 5 Curie (Curie es una unidad de actividad, un cierto número de desintegraciones por segundo. Otra unidad similar es Becquerel (Bq), un Ki es 3,7 * 10 10 Bq) molibdeno activo en descomposición . Para obtener una preparación radioquímica, se lava una sustancia química a través de la columna, que eluye (captura) el tecnecio. Por lo general, para esto, se colocan dos ampollas en el generador: una con eluyente y la segunda con vacío, y se coloca una pantalla de plomo en la ampolla de vacío.

Finalmente, habiendo recogido una solución de 99m Tc, se prepara un radiofármaco sobre su base. Siéntase libre de ver el video a continuación: las reglas para el manejo de productos farmacéuticos radiactivos sugieren que no es muy útil inyectarlo :) La prueba de diagnóstico promedio requiere aproximadamente 250 MBq (0.06 Ci) de tecnecio y da como resultado una dosis de 50 mSv ( 5 rem) es aproximadamente una dosis anual máxima permitida para el personal de la central nuclear.

La siguiente pregunta es ¿de dónde vienen los generadores de tecnecio llenos de 99 Mo? Aquí es donde entran en juego los reactores nucleares. El 99Mo es uno de los fragmentos del 235U, en los productos de fisión del uranio es aproximadamente un 6,3%. Cualquier gigavatio en funcionamiento contiene cientos de gramos de este isótopo en su combustible, a pesar de que el consumo médico es de solo 1 gramo por año. Sin embargo, solo parar y retirar elementos combustibles de un reactor de potencia potente lleva tanto tiempo (varios días) que prácticamente no queda nada de molibdeno.

Si toma un matraz con una solución real de molibdeno-99 en la mano, puede perder esta mano: la radiactividad de dicho matraz será de aproximadamente 100 roentgens por segundo en la superficie.

Por lo tanto, el 99 Mo se obtiene mediante la irradiación de objetivos pequeños (decenas de gramos) a partir de 235U altamente enriquecido en reactores de investigación (la presencia del isótopo 238 en el objetivo da elementos transuránicos radiotóxicos indeseables: plutonio, neptunio, americio). Después de ser retirados del reactor, los objetivos se mantienen durante 1 o 2 días para la descomposición de fragmentos incluso más activos que el molibdeno, luego se disuelven en ácido nítrico o álcali, y el 99 Mo se extrae químicamente en una cámara caliente. Finalmente, la solución purificada con molibdeno radiactivo se traslada a la producción de generadores de tecnecio, donde se carga en una columna de sorción. Este último proceso también tiene lugar en cámaras calientes, pero no solo en la producción GMP (un sistema de estándares de producción farmacéutica que asegura la esterilidad y calidad de los medicamentos).

En términos generales, la eficiencia del proceso de extracción de 99 Mo de un objetivo de uranio es baja: además del hecho de que se usa una pequeña parte del costoso uranio 235, solo un pequeño porcentaje del molibdeno producido ingresará a los generadores de tecnecio; el resto irá con el resto de los productos de fisión a residuos radiactivos o se desintegrará antes de su procesamiento. La baja eficiencia, el trabajo con uranio apto para armas, una gran cantidad de desechos radiactivos determinan el alto costo del molibdeno: alrededor de $ 50 millones por gramo en el generador. Solo guarda que este gramo le permite realizar decenas de millones de pruebas.

Como resultado, la cadena de producción de diagnósticos con 99m Tc se ve así: producción de objetivos de HEU -> reactor -> celdas calientes (preferiblemente cerca del reactor) -> celdas calientes GMP para cargar generadores de tecnecio -> sala en el hospital para trabajar con drogas radiactivas. La demanda actual es de 12 000 Curies por semana y hay una docena de reactores en todo el mundo que están irradiando objetivos, pero de estos, la gran mayoría del molibdeno es suministrado por el reactor canadiense NRU (4800 Curies por semana) ubicado en Chalk River, el holandés HFR (2500 Ci) de Petten, belga BR-2 (que debería reemplazar a MYRRHA) y francés OSIRIS; juntos son responsables del 80% del mercado de este nucleido. Cerca también se encuentran los procesadores de objetivos más grandes Nordion en Canadá, Mallinckrodt en Holanda, IRU en Bélgica.

Sin embargo, en 2010, esta empresa fundada en los años 80 fue invadida por un proveedor nacional de 99 Mo, el conocido instituto RIAR, que cuenta con una poderosa flota de reactores para irradiación. La irradiación se lleva a cabo en el reactor SM que conocemos, el procesamiento se lleva a cabo en la línea radioquímica ROMOL-99 y la flota de reactores de investigación más grande del mundo (en un sitio) permite producir hasta el 25% de las necesidades del mundo. , que fue utilizado a principios de la década de 2010 por los canadienses Nordion durante el cierre del reactor NRU para reparaciones y actualizaciones. En general, el envejecimiento de los principales reactores productores de radioisótopos médicos aumenta la capacidad de Rosatom y otros nuevos productores (por ejemplo, el nuevo reactor de investigación OPAL en Australia) para ganar cuota de mercado.

El antiestético ROMOL-99 (vista de los operadores) puede satisfacer el 25 % de la demanda mundial de molibdeno-99

Ella está dentro de la celda caliente

También hay una producción de ciclo completo en Rusia. NIFKhI llamado así por L.Ya.Karpov (ubicado en Obninsk) irradia objetivos en su reactor de piscina VVR-ts con una capacidad de 15 megavatios.
La irradiación se lleva a cabo en 4 canales del reactor, donde se cargan conjuntos especiales con refrigeración externa.

Apariencia VVR-ts

Dibujo de un objetivo. Se puede ver que hay muy poco uranio aquí.

Cámara caliente para trabajar con solución de 99Mo

Los generadores de tecnecio se cargan en condiciones estériles y protegidas contra la radiación.

El mercado de objetivos irradiados en la actualidad es de aproximadamente $ 50 millones, la solución de molibdeno $ 80 millones, los generadores de tecnecio $ 150 y los procedimientos médicos $ 2 mil millones. Dicho mercado ya paga por completo la creación de instalaciones especiales para la producción de 99Mo; aceleradores con fuente de neutrones (como ESS) que provocan la reacción de fisión estimulada de U238 o captura de neutrones en el blanco de 98Mo. Hasta ahora, estos desarrollos proporcionan molibdeno más caro que en los reactores ya construidos, pero más barato que si el reactor tuviera que construirse específicamente para la producción de radioisótopos médicos. Además, estos aceleradores se pueden instalar directamente en los hospitales (los hospitales ya tienen bastantes aceleradores para la terapia y la producción de isótopos de diagnóstico de vida corta, por ejemplo, 18F), a diferencia de los reactores. Agregar etiquetas