Acasă Strugurii Tehnețiu. Medicina nucleară pe exemplul tehnețiului Technețiu 99

Strugurii

Tehnețiu. Medicina nucleară pe exemplul tehnețiului Technețiu 99

Conținutul articolului

TEHNETIU- tehnețiu (lat. Tehnețiu, simbol Tc) - elementul 7 (VIIb) al grupului sistemului periodic, număr atomic 43. Tehnețiul este cel mai ușor dintre acele elemente ale sistemului periodic care nu au izotopi stabili și primul element obținut artificial. Până în prezent, au fost sintetizați 33 de izotopi de tehnețiu cu numere de masă de 86–118, cei mai stabili dintre ei fiind 97 Tc (timp de înjumătățire 2,6 10 6 ani), 98 Tc (1,5 10 6) și 99 Tc (2,12 10 5 ani). ).

În compuși, tehnețiul prezintă stări de oxidare de la 0 la +7, cea mai stabilă este starea șapte-valentă.

Istoria descoperirii elementului.

Căutările direcționate pentru elementul nr. 43 au început din momentul în care D.I. Mendeleev a descoperit legea periodică în 1869. În tabelul periodic, unele celule erau goale, deoarece elementele care le corespundeau (printre ele era al 43-lea - ecamarganezul) nu erau încă cunoscute. După descoperirea legii periodice, mulți autori au anunțat izolarea unui analog de mangan cu o greutate atomică de aproximativ o sută din diferite minerale și au propus denumiri pentru acesta: devius (Kern, 1877), lucium (Barrayre, 1896) și nipponium. (Ogawa, 1908), dar toate aceste rapoarte nu au fost confirmate în continuare.

În anii 1920, un grup de oameni de știință germani condus de profesorul Walter Noddack s-a apucat de căutarea ecamarganezului. După ce au urmărit modelele de modificări ale proprietăților elementelor pe grupuri și perioade, au ajuns la concluzia că, în ceea ce privește proprietățile sale chimice, elementul nr. 43 ar trebui să fie mult mai aproape nu de mangan, ci de vecinii săi din perioada: molibden și osmiu, așa că a fost necesar să se caute în minereurile de platină și molibden. Munca experimentală a grupului Noddack a continuat timp de doi ani și jumătate, iar în iunie 1925 Walter Noddack a făcut un raport privind descoperirea elementelor nr. 43 și nr. 75, cărora li s-a propus să fie numite masuriu și reniu. În 1927, descoperirea reniului a fost în sfârșit confirmată, iar toate forțele acestui grup au trecut la izolarea masuriului. Ida Noddack-Take, un angajat și soția lui Walter Noddack, a declarat chiar că „masuria, ca și reniul, va fi în curând disponibilă în magazine”, dar o astfel de afirmație nesăbuită nu era destinată să devină realitate. Chimistul german W. Prandtl a arătat că cuplul a confundat cu impurități de masuriu care nu aveau nimic de-a face cu elementul nr. 43. După eșecul Noddacks, mulți oameni de știință au început să se îndoiască de existența elementului nr. 43 în natură.

În anii 1920, S.A. Shchukarev, angajat al Universității din Leningrad, a observat o anumită regularitate în distribuția izotopilor radioactivi, care a fost în cele din urmă formulată în 1934 de către fizicianul german G. Mattauch. Conform regulii Mattauch-Shchukarev, doi izotopi stabili cu aceleași numere de masă și sarcini nucleare care diferă cu unul nu pot exista în natură. Cel puțin unul dintre ele trebuie să fie radioactiv. Elementul numărul 43 este situat între molibden (masă atomică 95,9) și ruteniu (masă atomică 101,1), dar toate numerele de masă de la 96 la 102 sunt ocupate de izotopi stabili: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99 , Mo-100, Ru-101 și Ru-102. Prin urmare, elementul #43 nu poate avea izotopi neradioactivi. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că nu poate fi găsit pe Pământ: la urma urmei, uraniul și toriul sunt, de asemenea, radioactive, dar au supraviețuit până în zilele noastre datorită timpului lor lung de înjumătățire. Și totuși, rezervele lor în timpul existenței pământului (aproximativ 4,5 miliarde de ani) au scăzut de 100 de ori. Calcule simple arată că un izotop radioactiv poate rămâne pe planeta noastră în cantități apreciabile doar dacă timpul său de înjumătățire depășește 150 de milioane de ani. După eșecul căutării grupului lui Noddack, speranța de a găsi un astfel de izotop practic s-a stins. Cel mai stabil izotop al tehnețiului este acum cunoscut că are un timp de înjumătățire de 2,6 milioane de ani, așa că a fost necesar să-l recream pentru a studia proprietățile elementului 43. Tânărul fizician italian Emilio Gino Segre a preluat această sarcină în 1936. Posibilitatea fundamentală de a obține atomi în mod artificial a fost arătată încă din 1919 de marele fizician englez Ernest Rutherford.

După ce a absolvit Universitatea din Roma și a terminat patru ani de serviciu militar, Segre a lucrat în laboratorul lui Enrico Fermi până când a primit o ofertă de a conduce departamentul de fizică de la Universitatea din Palermo. Bineînțeles, mergând acolo, spera să-și continue munca în fizica nucleară, dar laboratorul în care urma să lucreze era foarte modest și nu favoriza faptele științifice. În 1936, a plecat într-o călătorie de afaceri în Statele Unite, în orașul Berkeley, unde primul accelerator de particule încărcate din lume, ciclotronul, funcționa de câțiva ani în laboratorul de radiații al Universității din California. În timp ce lucra la Berkeley, i-a venit ideea de a analiza o placă de molibden, care servea la devierea unui fascicul de nuclee de deuteriu, un izotop greu de hidrogen. „Am avut motive întemeiate să credem”, a scris Segre, „că molibdenul, după ce l-a bombardat cu deuteroni, ar trebui să se transforme în elementul numărul 43...” Într-adevăr, există 42 de protoni în nucleul atomului de molibden și 1 în nucleu de deuteriu Dacă aceste particule s-ar putea uni, atunci s-ar obține nucleul celui de-al 43-lea element. Molibdenul natural este format din șase izotopi, ceea ce înseamnă că mai mulți izotopi ai noului element ar putea fi prezenți în placa iradiată. Segre spera că cel puțin unele dintre ele au fost suficient de longevive pentru a fi păstrate în farfurie după întoarcerea în Italia, unde intenționa să caute elementul numărul 43. Sarcina a fost complicată și mai mult de faptul că molibdenul folosit pentru a face ținta nu a fost purificat în mod special, iar în placă ar putea avea loc reacții nucleare care implică impurități.

Șeful laboratorului de radiații, Ernest Lawrence, i-a permis lui Segre să ia placa cu el, iar la 30 ianuarie 1937, la Palermo, Emilio Segre și mineralogul Carlo Perrier s-au pus pe treabă. La început, ei au stabilit că eșantionul adus de molibden a emis particule beta, ceea ce înseamnă că în ea erau într-adevăr prezenți izotopi radioactivi, dar a fost elementul nr. 43 printre aceștia, deoarece sursele de radiații detectate ar putea fi izotopi de zirconiu, niobiu, ruteniu. , reniu, fosfor și molibden însuși? Pentru a răspunde la această întrebare, o parte din molibdenul iradiat a fost dizolvată în acva regia (un amestec de acizi clorhidric și azotic), iar fosforul radioactiv, niobiul și zirconiul au fost îndepărtați chimic, iar apoi a fost precipitată sulfura de molibden. Soluția rămasă era încă radioactivă, conținând reniu și posibil elementul 43. Acum partea cea mai grea a fost separarea acestor două elemente similare. Segrè și Perrier au făcut treaba. Ei au descoperit că în timpul precipitării sulfurei de ren cu hidrogen sulfurat dintr-o soluție concentrată de acid clorhidric, o parte din activitate a rămas în soluție. După experimentele de control privind separarea izotopilor de ruteniu și mangan, a devenit clar că particulele beta pot fi emise numai de atomii unui nou element, pe care l-au numit tehnețiu din cuvântul grecesc tecnh ós - „artificial”. Acest nume a fost aprobat în cele din urmă la un congres al chimiștilor ținut în septembrie 1949 la Amsterdam. Întreaga lucrare a durat mai bine de patru luni și s-a încheiat în iunie 1937, în urma căreia s-au obținut doar 10-10 grame de tehnețiu.

Deși Segre și Perrier erau în posesia unor cantități minime de element 43, ei au fost totuși capabili să determine unele dintre proprietățile sale chimice și au confirmat asemănarea tehnețiului și a reniului prezisă pe baza legii periodice. De înțeles, ei doreau să afle mai multe despre noul element, dar pentru a-l studia trebuia să aibă cantități în greutate de tehnețiu, iar molibdenul iradiat conținea prea puțin tehnețiu, așa că trebuia să găsească un candidat mai potrivit pentru rolul de furnizor al acestui element. Căutarea ei a fost încununată cu succes în 1939, când O. Hahn și F. Strassmann au descoperit că „fragmentele” formate în timpul fisiunii uraniului-235 într-un reactor nuclear sub influența neutronilor conțin cantități destul de semnificative din izotopul cu viață lungă. 99 Tc. În anul următor, Emilio Segre și colaboratorul său Wu Jianxiong au reușit să-l izoleze în forma sa cea mai pură. Pentru fiecare kilogram de astfel de „fragmente” există până la zece grame de tehnețiu-99. La început, tehnețiul, obținut din deșeurile reactorului nuclear, era foarte scump, de mii de ori mai scump decât aurul, dar energia nucleară s-a dezvoltat foarte rapid și până în 1965 prețul metalului „sintetic” a scăzut la 90 de dolari pe gram, producția sa mondială a fost nu se mai calculează în miligrame, ci în sute de grame. Cu astfel de cantități din acest element, oamenii de știință au putut studia cuprinzător proprietățile fizice și chimice ale tehnețiului și ale compușilor săi.

Găsirea tehnețiului în natură. În ciuda faptului că timpul de înjumătățire (T 1/2) al celui mai longeviv izotop al tehnețiului - 97 Tc este de 2,6 milioane de ani, ceea ce, se pare, exclude complet posibilitatea detectării acestui element în scoarța terestră, tehnețiul. se poate forma continuu pe Pământ în rezultatul reacțiilor nucleare. În 1956, Boyd și Larson au sugerat că scoarța terestră conține tehnețiu de origine secundară, format atunci când molibdenul, niobiul și ruteniul sunt activate de radiații cosmice dure.

Există o altă modalitate de a forma tehnețiul. Ida Noddack-Take într-una dintre publicațiile sale a prezis posibilitatea fisiunii spontane a nucleelor de uraniu, iar în 1939 radiochimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann au confirmat-o experimental. Unul dintre produsele fisiunii spontane sunt atomii elementului nr. 43. În 1961, Kuroda, după ce a prelucrat aproximativ cinci kilograme de minereu de uraniu, a putut dovedi în mod convingător prezența tehnețiului în acesta într-o cantitate de 10-9 grame per kilogram de minereu.

În 1951, astronomul american Charlotte Moore a sugerat că tehnețiul ar putea fi prezent în corpurile cerești. Un an mai târziu, astrofizicianul englez R. Merill, în timp ce studia spectrele obiectelor spațiale, a descoperit tehnețiul în unele stele din constelațiile Andromeda și Cetus. Descoperirea sa a fost ulterior confirmată de studii independente, iar cantitatea de tehnețiu de pe unele stele diferă puțin de conținutul elementelor stabile învecinate: zirconiu, niobiu, molibden și ruteniu. Pentru a explica acest fapt, s-a presupus că tehnețiul se formează și în stele în prezent, ca urmare a reacțiilor nucleare. Această observație a respins toate numeroasele teorii ale formării prestelare a elementelor și a demonstrat că stelele sunt un fel de „fabrici” pentru producerea elementelor chimice.

Obținerea de tehnețiu.

Acum tehnețiul este obținut fie din deșeurile de prelucrare a combustibilului nuclear, fie dintr-o țintă de molibden iradiată într-un ciclotron.

În timpul fisiunii uraniului, cauzată de neutroni lenți, se formează două fragmente nucleare - ușoare și grele. Izotopii rezultați au un exces de neutroni și, ca urmare a descompunerii beta sau a emisiei de neutroni, trec în alte elemente, dând naștere lanțurilor de transformări radioactive. În unele dintre aceste lanțuri, se formează izotopi de tehnețiu:

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

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

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

99 Tc \u003d 99 Ru (stabil) + 227 - (T 1/2 \u003d 2,12 10 5 ani)

Acest lanț include izotopul 99m Tc, izomerul nuclear al tehnețiului-99. Nucleele acestor izotopi sunt identice în ceea ce privește compoziția nucleonilor, dar diferă în proprietățile radioactive. Nucleul de 99m Tc are o energie mai mare și, pierzând-o sub forma unui cuantum de raze G, trece în nucleul de 99 Tc.

Schemele tehnologice pentru concentrarea tehnețiului și separarea acestuia de elementele însoțitoare sunt foarte diverse. Acestea includ o combinație de etape de distilare, precipitare, extracție și cromatografie cu schimb ionic. Schema internă de procesare a elementelor de combustibil uzat (barele de combustibil) ale reactoarelor nucleare prevede zdrobirea lor mecanică, separarea carcasei metalice, dizolvarea miezului în acid azotic și separarea prin extracție a uraniului și plutoniului. În același timp, tehnețiul sub formă de ion pertechnetat rămâne în soluție împreună cu alți produși de fisiune. Prin trecerea acestei soluții printr-o rășină schimbătoare de anioni special selectată, urmată de desorbție cu acid azotic, se obține o soluție de acid pertechnetic (HTcO 4) din care, după neutralizare, se precipită sulfura de tehnețiu (VII) cu hidrogen sulfurat:

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

Pentru o purificare mai profundă a tehnețiului din produsele de fisiune, sulfura de tehnețiu este tratată cu un amestec de peroxid de hidrogen și amoniac:

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

Apoi, din soluție se extrage pertehnetatul de amoniu și se obține prin cristalizare ulterioară un preparat de tehnețiu pur chimic.

Tehnețiul metal se obține de obicei prin reducerea pertehnetatului de amoniu sau a dioxidului de tehnețiu într-un flux de hidrogen la 800–1000°C sau prin reducerea electrochimică a pertechnetaților:

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

Izolarea tehnețiului de molibdenul iradiat a fost principala metodă de producție industrială a metalului. Acum această metodă este folosită pentru a obține tehnețiu în laborator. Tehnețiul-99m se formează din dezintegrarea radioactivă a molibdenului-99. Diferența mare dintre timpii de înjumătățire ale 99m Tc și 99 Mo face posibilă utilizarea acestuia din urmă pentru izolarea periodică a tehnețiului. Astfel de perechi de radionuclizi sunt cunoscute ca generatoare de izotopi. Acumularea maximă de 99m Tc în generatorul 99 Mo/ 99m Tc are loc la 23 de ore după fiecare operație de separare a izotopilor de molibdenul-99 părinte, dar deja după 6 ore conținutul de tehnețiu este jumătate din maxim. Acest lucru permite extragerea tehnețiului-99m de mai multe ori pe zi. Există 3 tipuri principale de generatoare de 99m Tc conform metodei de separare a izotopului fiu: cromatografic, extracție și sublimare. Generatoarele cromatografice folosesc diferența dintre coeficienții de distribuție a tehnețiului și a molibdenului pe diferiți adsorbanți. De obicei, molibdenul este fixat pe un suport de oxid sub formă de ion molibdat (MoO 4 2–) sau fosfomolibdat (H 4 3–). Izotopul fiică acumulat este eluat cu soluție salină (de la generatoare utilizate în medicina nucleară) sau cu soluții acide diluate. Pentru fabricarea generatoarelor de extracție, ținta iradiată este dizolvată într-o soluție apoasă de hidroxid sau carbonat de potasiu. După extracția cu metil etil cetonă sau altă substanță, extractantul este îndepărtat prin evaporare, iar pertehnetatul rămas este dizolvat în apă. Acțiunea generatoarelor de sublimare se bazează pe o mare diferență în volatilitatea oxizilor superiori de molibden și tehnețiu. Când un gaz purtător încălzit (oxigen) trece printr-un strat de trioxid de molibden încălzit la 700–800°C, heptoxidul de tehnețiu evaporat este îndepărtat în partea rece a dispozitivului, unde se condensează. Fiecare tip de generator are propriile sale avantaje și dezavantaje caracteristice, prin urmare se produc generatoare de toate tipurile de mai sus.

Substanță simplă.

Principalele proprietăți fizice și chimice ale tehnețiului au fost studiate pe izotopul cu un număr de masă de 99. Tehnețiul este un metal paramagnetic ductil de culoare gri-argintie. Punct de topire aproximativ 2150 ° C, punct de fierbere "4700 ° C, densitate 11,487 g / cm 3. Tehnețiul are o rețea cristalină hexagonală; în filmele cu grosimea mai mică de 150 Å, are una cubică centrată pe față. La o temperatură de 8K, tehnețiul devine un supraconductor de tip II ().

Activitatea chimică a tehnețiului metalic este apropiată de cea a reniului, vecinul său din subgrup, și depinde de gradul de finețe. Deci, tehnețiul compact se estompează încet în aerul umed și nu se schimbă în aerul uscat, în timp ce tehnețiul sub formă de pulbere se oxidează rapid la un oxid mai mare:

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

Cu o încălzire ușoară, tehnețiul reacționează cu sulful și halogenii pentru a forma compuși ai compușilor în starea de oxidare +4 și +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (galben auriu)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (verde închis)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (roșu-maro)

iar la 700°C interacționează cu carbonul, formând carbură TcC. Tehnețiul se dizolvă în acizi oxidanți (azotic și sulfuric concentrat), apă cu brom și peroxid de hidrogen:

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

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

Compuși de tehnețiu.

Compușii de tehnețiu heptavalent și tetravalent sunt de cel mai mare interes practic.

Dioxid de tehnețiu TcO 2 este un compus important în schema tehnologică de obținere a tehnețiului de înaltă puritate. TcO 2 - pulbere neagră cu o densitate de 6,9 g / cm 3, stabilă în aer la temperatura camerei, se sublimează la 900–1100 ° C. Când este încălzit la 300 ° C, dioxidul de tehnețiu reacționează energic cu oxigenul atmosferic (cu formarea de Tc 2 O 7), cu fluor, clor și brom (cu formare de oxohalogenuri). În soluții apoase neutre și alcaline, se oxidează ușor la acid tehnetic sau sărurile acestuia.

4ТcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4

Oxid de tehnețiu (VII) Tc 2O 7 - substanță cristalină galben-portocalie, ușor solubilă în apă cu formarea unei soluții incolore de acid tehnetic:

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

Punct de topire 119,5 ° C, punctul de fierbere 310,5 ° C. Tc 2 O 7 este un agent oxidant puternic și se reduce ușor chiar și cu vapori organici. Servește ca materie primă pentru obținerea compușilor de tehnețiu.

Pertechnetat de amoniu NH 4TCO 4 - o substanță incoloră, solubilă în apă, un produs intermediar în producția de tehnețiu metal.

sulfură de tehnețiu (VII).- o substanță maro închis puțin solubilă, un compus intermediar în timpul purificării tehnețiului, se descompune la încălzire pentru a forma disulfură de TcS 2. Sulfura de tehnețiu (VII) se obține prin precipitarea cu hidrogen sulfurat din soluții acide de compuși de tehnețiu heptavalent:

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

Utilizarea tehnețiului și a compușilor săi. Absența izotopilor stabili în tehnețiu, pe de o parte, împiedică utilizarea pe scară largă a acestuia și, pe de altă parte, îi deschide noi orizonturi.

Coroziunea provoacă pagube enorme omenirii, „mâncând” până la 10% din tot fierul topit. Deși sunt cunoscute rețete pentru fabricarea oțelului inoxidabil, utilizarea acestuia nu este întotdeauna fezabilă din motive economice și tehnice. Unele substanțe chimice ajută la protejarea oțelului de rugină - inhibitori, care fac suprafața metalului inertă la agenții corozivi. În 1955, Cartledge a stabilit capacitatea de pasivare extrem de ridicată a sărurilor acidului tehnetic. Cercetările ulterioare au arătat că pertechnetații sunt cei mai eficienți inhibitori de coroziune pentru fier și oțel carbon. Acțiunea lor se manifestă deja la o concentrație de 10–4–10–5 mol/l și persistă până la 250° C. Utilizarea compușilor de tehnețiu pentru protecția oțelurilor se limitează la sistemele tehnologice închise pentru a preveni pătrunderea radionuclizilor în mediu. . Cu toate acestea, datorită rezistenței lor ridicate la radioliză γ, sărurile acidului tehnetic sunt excelente pentru prevenirea coroziunii în reactoarele nucleare răcite cu apă.

Numeroase aplicații ale tehnețiului își datorează existența radioactivității. Astfel, izotopul 99 Tc este utilizat pentru fabricarea surselor standard de radiație b pentru detectarea defectelor, ionizarea gazului și fabricarea standardelor standard. Datorită timpului lung de înjumătățire (212 mii de ani), pot funcționa foarte mult timp fără o scădere semnificativă a activității. Acum, izotopul 99m Tc ocupă o poziție de lider în medicina nucleară. Tehnețiul-99m este un izotop de scurtă durată (timp de înjumătățire 6 ore). În timpul tranziției izomerice la 99 Tc, emite doar g-quanta, care oferă suficientă putere de penetrare și o doză semnificativ mai mică pentru pacient în comparație cu alți izotopi. Ionul pertechnetat nu are o selectivitate pronunțată pentru anumite celule, ceea ce îi permite să fie utilizat pentru a diagnostica leziunile majorității organelor. Tehnețiul este eliminat foarte repede (în decurs de o zi) din organism, așa că utilizarea 99m Tc vă permite să reexaminați același obiect la intervale scurte, evitând supraexpunerea acestuia.

Iuri Krutiakov

Aceasta este partea finală a unei serii de articole despre Institutul de Cercetare a Reactorilor Atomici, care este situat în orașul Dimitrovgrad, regiunea Ulyanovsk. Ne-am familiarizat deja cu tehnologia de producție a celui mai scump metal de pe planetă - am aflat cum sunt realizate ansamblurile de combustibil pentru reactoarele nucleare, am văzut reactorul unic SM-3 capabil să genereze un flux de neutroni foarte dens. Dar totuși, acesta nu este principalul produs pe care îl produce institutul de cercetare. Există o substanță fără de care toate clinicile de oncologie din lume nu pot trăi o singură zi. Prețul acestui radioizotop ajunge la 46 de milioane de dolari pe gram. Ce este această substanță și de ce cele mai mici defecțiuni în aprovizionarea ei provoacă o mare agitație în lumea medicinei nucleare - citiți mai departe...

Tehnețiu și molibden

Această substanță este Molibdenul-99, care este utilizat astăzi pentru aproximativ 70% din procedurile de diagnostic din domeniul oncologiei, 50% în cardiologie și aproximativ 90% în diagnosticul cu radionuclizi. Datorită complexității și costului ridicat al obținerii acestuia, este disponibil pe scară largă doar în câteva țări dezvoltate. Dar cum ajută molibdenul-99 la diagnostic?

De fapt, totul nu este atât de simplu. Molibdenul-99 nu este un produs final care este utilizat în medicina nucleară. Calul său de muncă este un alt metal radioactiv, Technețiul-99.

Confuz? Voi încerca să explic.

Majoritatea izotopilor produși artificial (soiuri ale aceluiași element chimic) sunt extrem de instabili și se descompun rapid din cauza radiațiilor radioactive. Timpul după care rămâne exact jumătate din cantitatea inițială a unei substanțe (de fapt, măsurătorile se fac după valoarea activității în Curie, dar pentru simplitate vom lua în considerare masa) se numește timp de înjumătățire. De exemplu, un gram de foarte scump California-252 se transformă într-o jumătate de gram după 2,5 ani, iar cel mai nou și ultimul element primit al 118-lea element al tabelului periodic Ununocty-294 este înjumătățit în general în 1 ms. Timpul de înjumătățire al izotopului nostru mega-util Technețiu-99 este de doar 6 ore. Acesta este atât plusul, cât și minusul.

Clădirea reactorului la RIAR

Radiația acestui izotop este destul de moale, nu afectează organele învecinate, în timp ce este ideală pentru înregistrarea cu echipamente speciale. Tehnețiul este capabil să se acumuleze în organele afectate de tumori sau în zonele moarte ale mușchiului inimii, astfel încât, folosind această metodă, de exemplu, este posibil să se identifice focarul infarctului miocardic în 24 de ore de la debutul acestuia - zonele cu probleme din organism vor pur și simplu să fie evidențiat pe imagine sau pe ecran. La câteva ore după administrare, Technetium-99 este transformat într-un izotop mai stabil și complet eliminat din organism, fără efecte asupra sănătății. Cu toate acestea, aceste 6 ore sunt și o bătaie de cap pentru medici, deoarece într-un timp atât de scurt este pur și simplu imposibil să-l livrezi la clinică de la locul de producție.

RIAR din Dimitrovgrad

Singura cale de ieșire din această situație este producerea Technetium-99 pe loc, chiar în clinica de diagnostic. Dar cum să faci asta? Este cu adevărat necesar să se echipeze fiecare clinică cu un reactor nuclear? Din fericire, acest lucru nu a fost necesar. Chestia este că Technețiul-99 poate fi obținut relativ ușor și fără un reactor de la un alt izotop - Molibden-99, al cărui timp de înjumătățire este deja de 66 de ore! Și acesta este deja un timp mai mult sau mai puțin adecvat pentru care izotopul poate fi livrat la clinică de oriunde în lume. Tot ce le rămâne specialiștilor din clinică este să transforme Molibdenul-99 în Technețiu-99 folosind un generator special de tehnețiu

Molibdenul-99 se descompune în mod natural în generator, unul dintre produsele căruia este Technețiul-99, care este deja izolat chimic - soluția salină spălă tehnețiul, dar lasă molibdenul pe loc. O procedură similară poate fi efectuată de mai multe ori pe zi timp de o săptămână, după care generatorul trebuie înlocuit cu unul proaspăt. Această nevoie este asociată cu o scădere a activității molibdenului-99 din cauza degradarii sale, precum și cu începerea contaminării tehnețiului cu molibden. Generatorul „vechi” devine nepotrivit nevoilor medicale. Din cauza timpului scurt de înjumătățire al molibdenului-99, nu este posibilă stocarea generatoarelor de tehnețiu. Livrările lor regulate sunt necesare săptămânal sau într-un timp și mai scurt.

Astfel, molibdenul-99 este un fel de izotop părinte care este transportat convenabil către utilizatorul final. Acum ajungem la cel mai important lucru - procesul de obținere a molibdenului-99.

Cum se face molibdenul-99

Molibdenul-99 poate fi obținut doar în două moduri și numai într-un reactor nuclear. Prima modalitate este de a lua izotopul stabil Molibden-98 și de a folosi o reacție nucleară de captare a neutronilor pentru a-l transforma în Molibden-99. Aceasta este metoda cea mai „curată”, care însă nu permite obținerea unor volume comerciale ale izotopului. Trebuie remarcat faptul că această metodă este promițătoare și este în prezent îmbunătățită. Deja astăzi, Japonia va folosi această metodă pentru a produce molibden pentru propriile nevoi.

A doua modalitate este fisiunea nucleelor de uraniu-235 foarte îmbogățit printr-un flux dens de neutroni. Atunci când „bombă” o țintă de uraniu cu neutroni, acesta se descompune în multe elemente mai ușoare, dintre care unul este Molibden-99. Dacă ați citit deja prima parte a acestei serii de articole, atunci trebuie să vă amintiți despre unicul de acest fel, care generează fluxul de neutroni foarte dens - cochilii care sparg „zmeura” de uraniu în mai multe „bocuri”.

Țintele pot fi de diferite forme - farfurii, tije etc. Ele pot fi fabricate din uraniu metalic, sau din oxidul sau aliajul acestuia cu un alt metal (de exemplu, aluminiu). Țintele în carcase din aluminiu sau oțel inoxidabil sunt plasate în canalul activ al reactorului și ținute acolo pentru un anumit timp.

Reactorul SM-3 la RIAR

După îndepărtarea țintei din reactor, aceasta este răcită cu apă timp de o jumătate de zi și transferată într-un laborator special „fierbinte”, unde molibdenul-99 dorit este izolat chimic dintr-un amestec de produse de fisiune a uraniului, din care vor exista doar 6%. Din acest moment începe numărătoarea inversă a duratei de viață a molibdenului nostru, pentru care clientul este gata să plătească. Această procedură trebuie efectuată cât mai curând posibil, deoarece după iradierea țintei, până la 1% din molibden se pierde în fiecare oră din cauza degradarii sale.

În camera „fierbinte”, cu ajutorul manipulatoarelor electromecanice, materialul țintă cu ajutorul alcalii sau acidului este transformat într-o soluție lichidă, din care se eliberează molibdenul cu diverși reactivi chimici. RIAR folosește metoda alcalină, care este mai sigură decât metoda acidă, deoarece lasă în urmă deșeuri lichide mai puțin periculoase.

Produsul final arată ca un lichid incolor - soluție de sare de molibdat de sodiu.

foto ngs.ru

O sticlă de lichid este plasată într-un recipient special de plumb și trimisă consumatorului printr-un zbor special de la cel mai apropiat aeroport din Ulyanovsk.

Întregul proces este controlat de un sistem informatic. excluzând eroarea operatorului și factorul uman, care este foarte important în producția de molibden-99. De asemenea, trebuie respectate toate cerințele de siguranță.

Din păcate, metoda descrisă mai sus este extrem de „murdară” în ceea ce privește obținerea unei cantități mari de deșeuri radioactive, care practic nu sunt folosite în viitor și trebuie îngropate. Situația este agravată de faptul că aceste deșeuri sunt lichide - sunt cele mai greu de depozitat și eliminat. Apropo, 97% din încărcarea inițială de uraniu în țintă ajunge în deșeuri! Pur teoretic, uraniul foarte îmbogățit din deșeuri poate fi extras pentru utilizare ulterioară, dar practic nimeni nu face acest lucru.

Probleme

Până de curând, în lume existau doar 3 producători principali de molibden-99, care reprezentau 95% din totalul livrărilor. Dimitrovgrad RIAR a acoperit doar până la 5% din necesarul pentru acest izotop. Cei mai puternici jucători din această industrie au fost Canada (40%), Țările de Jos + Belgia (45%) și Africa de Sud (10%). Cu toate acestea, cel mai mare furnizor al Canadei a avut probleme cu reactorul principal producător și s-a deschis brusc o nișă. Rosatom a văzut asta ca pe o șansă de a o ocupa pentru o perioadă scurtă de timp.

Deficitul de Molibden-99 pe piața mondială este acum de peste 30%, cu cerințe medii de până la 12.000 de curii pe săptămână (această producție se măsoară nu în grame, ci în unități de activitate materială). Și prețurile pentru această substanță ajung până la 1.500 de dolari pe curie.

Cu toate acestea, cu astfel de volume de producție de molibden-99, se pune problema unei creșteri proporționale a cantității de deșeuri radioactive care trebuie depozitate undeva. Din păcate, singura modalitate de a îngropa deșeurile lichide la RIAR este încă pomparea sub presiune până la o adâncime de 1300 de metri. Acest lucru este foarte periculos, având în vedere amplasarea sitului de depozitare la intersecția faliilor tectonice (conform cercetărilor TsNIIgeolnerrud). Astăzi, aceasta este cea mai dureroasă problemă pentru care nu există încă o soluție: o mică mare de deșeuri radioactive s-a format deja în subteran lângă Dimitrovgrad, care teoretic poate ajunge în Volga.

Construcția unui nou reactor cu neutroni rapidi multifuncțional la RIAR

Pe o notă bună, deșeurile lichide trebuie transformate în deșeuri solide prin cimentare și depozitate în recipiente speciale. În 2015, la RIAR a fost construită o nouă unitate de depozitare a deșeurilor solide de 8000 de metri cubi, cu secții tehnologice de sortare, prelucrare și condiționare.

foto niiar.ru

De mai bine de două decenii, AIEA a arătat o nemulțumire extremă față de tehnologia de utilizare a uraniului foarte îmbogățit în producția de molibden-99. Dar tehnologia folosită în RIAR este concepută special pentru această metodă. În timp, Institutul de Cercetare Dimitrovgrad intenționează să treacă la lucrul cu uraniu slab îmbogățit. Dar aceasta este o chestiune de viitor, dar deocamdată cea mai dificilă problemă în producția de molibden rămâne eliminarea deșeurilor radioactive.

Și sunt multe și toate sunt extrem de periculoase pentru mediu și populație. Luați, de exemplu, izotopii de stronțiu și iod, care pot pătrunde cu ușurință în atmosferă și se pot răspândi pe sute de kilometri în jur. Pentru o regiune în care populația are o deficiență naturală de iod, acest lucru este deosebit de periculos. Organismul preia iodul necesar din mediu, inclusiv radioactiv, ceea ce duce la consecințe triste pentru sănătate. Dar, conform RIAR, procesul lor tehnologic are o protecție foarte ridicată împotriva emisiilor de iod în atmosferă.

Cizmar fără pantofi

În fiecare an, peste 30 de milioane de proceduri medicale care utilizează radionuclizi sunt efectuate în întreaga lume. Cu toate acestea, în Rusia însăși, care pretinde a fi principalul furnizor de molibden-99, necesitatea acestui izotop este minimă. Peste 70% din toți izotopii radioactivi produși în Rusia sunt exportați. Pentru bolnavii de cancer din Rusia, șansa de a primi un tratament modern și în timp util nu depășește 10% din cauza lipsei banale de centre de diagnosticare specializate. Există doar șapte astfel de centre în țară. Dar este necesar să existe cel puțin 140. Se dovedește că cele mai recente tehnologii care folosesc izotopi în Rusia de multe ori pur și simplu nu au unde să se aplice.

Prin comparație, există peste 2.000 de centre de medicină nucleară în Statele Unite. În alte țări dezvoltate, există un astfel de centru la fiecare 500.000 de oameni din populație. Nu este surprinzător că, potrivit OMS, rata de supraviețuire pe cinci ani a pacienților cu cancer din Statele Unite este de 62%, în Franța - 58%, în Rusia această cifră nici măcar nu ajunge la 43%.

Din aceasta, se formează o imagine nu foarte veselă: cineva are câțiva centimetri, iar noi avem rădăcini.

Dacă ne amintim de beneficiile practice ale descoperirii unei reacții în lanț a fisiunii uraniului, atunci imediat după arme și energie, probabil, vor exista metode de medicină nucleară. Fenomenele nucleare sunt utilizate atât în diagnostic, cât și în radioterapie. Folosind izotopul radioactiv al tehnețiului 99m Tc ca exemplu, aș dori să arăt cum reactoarele nucleare ajută la diagnosticarea oncologiei.

Medii tomografice ale intensității radiațiilor gamma ale medicamentului marcat cu 99m Tc.

Radionuclidul de scurtă durată al tehnețiului 99m Tc este o sondă (trasor), a cărei mișcare prin corp și acumulare pot fi controlate folosind tomografia razelor gamma emise în timpul tranziției izomerice a acestui nuclid. Are un timp de înjumătățire scurt (T = 6,04 ore, degradând în starea fundamentală 99 Tc, de asemenea, un izotop radioactiv, dar cu un timp de înjumătățire de 214.000 de ani. Tehnețiul este un element destul de unic, nu are izotopi stabili, deci nu există în natură. La rândul său, aceasta înseamnă că este necunoscut biochimiei noastre, deci nu se încadrează în căile metabolice din organism și este eliminat rapid. O altă proprietate utilă importantă este energia radiația γ (140 keV) - este suficient de mare pentru a pătrunde în țesuturi și suficient de mică pentru a nu provoca supraexpunere.

O schemă veche care ilustrează producția de tehnețiu prin spălarea coloanei cu izotopul părinte, care este în ecranare cu plumb, cu un mediu special care spălă tehnețiul.

Drept urmare, astăzi, în lume, 80% din procedurile de diagnosticare care utilizează produse radiofarmaceutice sunt reprezentate de 99 m. Tc este de aproximativ 30 de milioane de proceduri pe an, în timp ce din punct de vedere financiar Tehnețiul reprezintă aproximativ 1/4 din toată medicina nucleară. Diagnosticul trasorului arată ca un studiu al dinamicii mișcării în organism a moleculelor de medicamente special selectate cu tehnețiu; Wikipedia cunoaște multe astfel de substanțe pentru diagnosticarea diferitelor tipuri de cancer. În acest caz, medicamentul de marcare se acumulează de obicei (sau nu se acumulează) în organul bolnav (sănătos), iar acest lucru este ușor de văzut cu un tomograf cu scintilație cu un singur foton.

De fapt, aici este - un tomograf cu scintilație cu un singur foton (spre deosebire de tomografele PET care înregistrează anihilarea pozitronilor beta-plus dezintegrare).

Cu toate acestea, mult mai izbitoare decât diagnosticul în sine, mi se pare, este primirea unui radiofarmaceutic. Gândește-te: timpul de înjumătățire al tehnețiului este de 6 ore - 94% din acest izotop se descompune în 24 de ore, ceea ce înseamnă că medicamentul nu poate fi cumpărat de la o farmacie și este dificil de transportat: chiar și deplasându-l prin oraș, poți pierde jumătate din activitate. Să derulăm lanțul procedurii de diagnosticare de la capăt la început și apoi să ne uităm la piața globală pentru acest izotop.

După cum puteți ghici deja, preparatele de tehnețiu pentru diagnosticare sunt obținute chiar în spital cu ajutorul unor proceduri radiochimice care sunt destul de înfricoșătoare în severitatea lor. 99m Tc este singurul izotop fiică al molibdenului radioactiv 99 Mo, al cărui timp de înjumătățire este 2,75 zile. Molibdenul 99 este livrat spitalului sub formă de generatoare de tehnețiu - recipiente de plumb care conțin o coloană de molibden precipitat.

Generatoarele de tehnețiu trăiesc...

Și într-o tăietură.

Un generator de 20 kg conține de obicei între 0,5 și 5 Curies (20-120 GBq) de molibden în descompunere activă. Pentru a obține un preparat radiochimic cu se trece prin coloană o substanță chimică care eluează (captează) tehnețiul. De obicei, pe generator se pun două fiole pentru aceasta: una cu eluent, iar a doua cu vid, iar pe fiola cu vid se pune un ecran de plumb.

În cele din urmă, tastând soluția 99m Tc este utilizat pentru a prepara un radiofarmaceutic pe baza acestuia. Simțiți-vă liber să urmăriți videoclipul de mai jos: regulile de manipulare a medicamentelor radioactive sugerează că nu este foarte util să injectați acest lucru :) Testul mediu de diagnostic necesită aproximativ 250 MBq (0,06 Ci) de tehnețiu și are ca rezultat o doză de 50 mSv ( 5). rem) este de aproximativ o doză anuală maximă admisă pentru personalul CNE.

Următoarea întrebare: De unde provin generatoarele de tehnețiu pline cu 99? Mo? Aici intervin reactoarele nucleare. 99 Mo este unul dintre fragmentele de 235 U, în produsele de fisiune este de aproximativ 6,3%. Orice gigawatt de lucru conține sute de grame din acest izotop în combustibilul său, în ciuda faptului că consumul întregii lumi pentru nevoi medicale este de numai aproximativ 1 gram pe an. Cu toate acestea, doar oprirea și îndepărtarea ansamblurilor de combustibil dintr-un reactor de putere puternic durează atât de mult timp (câteva zile) încât practic nu rămâne nimic din molibden.

Luând în mână un balon cu o soluție reală de molibden-99, puteți pierde această mână - radioactivitatea unui astfel de balon va fi de aproximativ 100 de roentgens pe secundă la suprafață.

Prin urmare 99 Mo se obține prin iradierea țintelor mici (zeci de grame) din ținte foarte îmbogățite 235 U (prezența izotopului 238 în țintă dă elemente transuraniu radiotoxice: plutoniu, neptuniu, americiu). După ce au fost scoase din reactor, țintele sunt păstrate timp de 1-2 zile pentru degradarea fragmentelor chiar mai active decât molibdenul, apoi sunt dizolvate în acid azotic sau alcali și extrase chimic într-o cameră fierbinte. 99 lu. În cele din urmă, soluția purificată cu molibden radioactiv este transferată în producția de generatoare de tehnețiu, unde este încărcată într-o coloană de sorbție. Acest din urmă proces are loc și în camere fierbinți, dar nu numai în producția GMP (un sistem de standarde de producție farmaceutică care asigură sterilitatea și calitatea medicamentelor).

În general, eficiența procesului de extracție este de 99 Mo de la o țintă de uraniu este scăzut: pe lângă faptul că o mică parte din scumpul uraniu 235 este utilizată, doar câteva procente din molibdenul generat vor ajunge în generatoarele de tehnețiu - restul va merge cu restul produselor de fisiune în deșeuri radioactive sau dezintegrare înainte de procesare. Eficiență scăzută, lucru cu uraniu de calitate pentru arme, o cantitate mare de deșeuri radioactive determină costul ridicat al molibdenului - aproximativ 50 de milioane de dolari pe gram în generator. Salvează doar faptul că acest gram vă permite să efectuați zeci de milioane de teste.

Ca urmare, lanțul de producție de diagnosticare cu 99m Tc arată astfel: producție de ținte HEU -> reactor -> celule fierbinți (de preferință lângă reactor) -> celule fierbinți GMP pentru încărcarea generatoarelor de tehnețiu -> cameră în spital pentru lucrul cu medicamente radioactive. Cererea actuală este de 12.000 Curies pe săptămână și există o duzină de reactoare în întreaga lume care sunt ținte de iradiere, dar dintre acestea, marea majoritate a molibdenului este furnizată de reactorul canadian NRU (4800 Curies pe săptămână) situat în Chalk River, HFR olandez (2500 Ci) de la Petten, BR-2 belgian (care ar trebui să înlocuiască) și francez OSIRIS; împreună sunt responsabili pentru 80% din piața acestui nuclid. În apropiere se află, de asemenea, cele mai mari ținte procesoare Nordion din Canada, Mallinckrodt din Olanda, IRU din Belgia.

Reactorul canadian NRU folosește o mașină puternică de realimentare, pe care vă așteptați să o vedeți în curând la o centrală nucleară. Capacitatea sa de 135 MW termică este unul dintre cele mai puternice reactoare de cercetare din lume.

Cu toate acestea, în 2010, un furnizor intern de 99 Mo este un institut binecunoscut al RIAR, care are o flotă puternică de reactoare pentru iradiere. Iradierea se efectuează la , procesarea se efectuează la linia radiochimică ROMOL-99, iar cea mai mare flotă de reactoare de cercetare din lume (la un loc) face posibilă producerea a până la 25% din necesarul mondial, care a fost utilizat în începutul anilor 2010 de către canadienii Nordion în timpul opririi reactorului NRU pentru reparații și modernizare. În general, îmbătrânirea reactoarelor majore producătoare de radioizotopi medicali sporește capacitatea Rosatom și a altor noi producători (de exemplu, noul reactor de cercetare OPAL din Australia) de a câștiga cotă de piață.

Inestetic ROMOL-99 este capabil să asigure 25% din cererea mondială de molibden-99

Ea este în interiorul celulei fierbinți

Există, de asemenea, o producție cu ciclu complet în Rusia. NIFHI numit după L.Ya.Karpov(situat în Obninsk)iradiază ținte în ea bazin Reactorul WWR-c cu o capacitate de 15 megawați.
Iradierea se realizează în 4 canale ale reactorului, unde sunt încărcate ansambluri speciale cu răcire externă.

Aspectul VVR-ts

Țintele sunt iradiate în reactor timp de aproximativ o săptămână, după care sunt îndepărtate, păstrate timp de două zile pentru degradarea celor mai active fragmente de fisiune și procesate în camerele fierbinți NIFHI.

Desenul unei ținte. Se vede că aici există foarte puțin uraniu

Cameră fierbinte pentru manipularea soluției 99 Mo

NIFHI produce generatoare de tehnețiu la unitatea sa GMP. Capacitatea sa este de aproximativ 200 de generatoare pe săptămână, fiecare dintre acestea putând produce până la 20 de porții de tehnețiu pentru diagnosticare. Încărcarea generatoarelor, ca toate celelalte etape, este o muncă minuțioasă într-o celulă fierbinte.

Generatoarele de tehnețiu sunt încărcate în condiții sterile și protejate împotriva radiațiilor.

Piața țintelor iradiate astăzi este de aproximativ 50 de milioane de dolari, soluție de molibden - 80 de milioane și generatoare de tehnețiu - 150 și proceduri medicale - 2 miliarde de dolari. O astfel de piață plătește deja integral pentru crearea de instalații speciale pentru obținere 99 Mo, iar principalele dezvoltări vizează crearea de mașini acceleratoare de activare sau fragmentare, i.e. acceleratoare cu o sursă de neutroni (cum ar fi ESS) care provoacă o reacție de fisiune stimulată U238 sau captură de neutroni în țintă 98 lu. Până acum, aceste dezvoltări furnizează molibden mai scump decât în reactoarele deja construite, dar mai ieftin decât dacă reactorul ar trebui construit special pentru producerea de radioizotopi medicali. În plus, astfel de acceleratoare pot fi instalate direct în spitale (spitalele au deja destul de multe acceleratoare pentru terapie și producerea de izotopi de diagnosticare de scurtă durată - de exemplu, 18F), spre deosebire de reactoare.

P.S. Studiind acest subiect, am descoperit singur că în Thailanda există un reactor de cercetare din seria larg răspândită TRIGA, care, printre altele, produce radioizotopi medicali. Și mai uimitor este că există din 1972.

nume rusesc

Technetium sestamibi

Nume latin pentru substanța Technetium sestamibi

Technetii sestamibi ( gen. Technetii sestamibi)

Grupa farmacologică a substanței Technetium sestamibi

Model de articol clinic și farmacologic 1

Acțiune farmaceutică. Un instrument de diagnostic (radiofarmaceutic) conceput pentru a evalua perfuzia miocardică în diverse stări patologice.

Farmacocinetica. După administrarea intravenoasă, părăsește rapid patul vascular, iar după 3-5 minute concentrația sa în sânge nu depășește 2%. Acumularea maximă a medicamentului într-un miocard sănătos se observă la 5 minute după administrare și este în medie de 2,2% din doza administrată. Acest nivel de captare miocardică rămâne neschimbat timp de 3 ore, ceea ce determină momentul optim pentru tomografia cu emisie de foton plan sau unic (în decurs de 1-2 ore după administrarea medicamentului).Concentrația medicamentului în plămâni este neglijabilă (după 5 minute - nu mai mult de 3-5%), iar excreția sa va determina în mod semnificativ eliminarea medicamentului din miocard. Excretat prin tractul hepatobiliar și intestinul subțire (aproximativ 40% în 2 zile). O cantitate mai mică (aproximativ 22%) este excretată prin urină.

Indicatii. Tomografia cu emisie de fotoni plană sau unică pentru evaluarea aportului de sânge miocardic în diverse procese patologice care duc la afectarea perfuziei miocardice (ateroscleroză coronariană, infarct miocardic acut, cardioscleroză post-infarct și post-miocardică etc.), precum și în IHD.

Contraindicatii. Hipersensibilitate, sarcina.

Dozare. In/pe stomacul gol sau la cel putin 4 ore dupa masa. La examinarea pacienților în repaus și în condițiile unui test de stres cu un interval în studii de aproximativ 24 de ore - 259-370 MBq (7-10 mKu) pentru fiecare studiu.

Efect secundar. Reactii alergice.

Instrucțiuni Speciale. Mod de preparare: în condiții aseptice, adăugați 3 ml de eluat din generatorul de 99mTc în flaconul cu reactiv. Dacă este necesar, eluatul este diluat preliminar cu soluție de NaCl 0,9% până la activitatea volumetrică necesară. Flaconul cu medicamentul este plasat într-un recipient de plumb și încălzit într-o baie de apă clocotită timp de 15 minute din momentul în care apa fierbe. Nivelul apei din baia de apă trebuie să fie mai mare decât nivelul soluției medicamentoase din flacon. Medicamentul este gata de utilizare după răcirea conținutului flaconului la temperatura camerei. Utilizarea unui ac de aer este interzisă.

Produsul finit, preparat pe baza reactivului continut in 1 flacon, poate fi folosit pentru a studia 5 pacienti.

Mamele care alăptează trebuie să se abțină de la hrănirea copilului timp de 24 de ore după administrarea medicamentului.

Registrul de stat al medicamentelor. Publicaţie oficială: în 2 volume - M .: Consiliul Medical, 2009. - V.2, partea 1 - 568 p.; partea 2 - 560 p.

Sănătate geek

Secțiuni tomografice ale intensității radiațiilor gamma marcate cu medicament 99m Tc.

Izomerul de scurtă durată al tehnețiului 99m Tc este o sondă (trasor), a cărei mișcare prin corp și acumulare pot fi controlate folosind tomografia razelor gamma emise în timpul tranziției izomerice a acestui nuclid. Are un timp de înjumătățire scurt (T = 6,04 ore, degradând în starea fundamentală 99 Tc, de asemenea, un izotop radioactiv, dar cu un timp de înjumătățire de deja 214 mii de ani), tehnețiul nu are izotopi stabili, este necunoscut biochimiei noastre , deci nu se încadrează în căile metabolice din organism și se excretă rapid. O altă proprietate utilă importantă este energia radiației γ (140 keV) - este suficient de mare pentru a pătrunde în țesuturi și suficient de mică pentru a nu provoca supraexpunere.

Schemă care ilustrează producția de tehnețiu prin spălarea coloanei cu izotopul părinte într-un scut de plumb cu un mediu special care spălă tehnețiul.

Drept urmare, astăzi, în lume, 80% din procedurile de diagnosticare care utilizează radiofarmaceutice reprezintă 99m Tc - aceasta este aproximativ 30 de milioane de proceduri pe an, în timp ce Technețiul este aproximativ 1/4 din toată medicina nucleară în termeni de bani. Diagnosticul trasorului arată ca un studiu al dinamicii mișcării în organism a moleculelor de medicamente special selectate cu tehnețiu; Wikipedia cunoaște multe astfel de substanțe pentru diagnosticarea diferitelor tipuri de cancer. În acest caz, medicamentul de marcare se acumulează de obicei (sau nu se acumulează) în organul bolnav (sănătos), iar acest lucru este ușor de văzut cu un tomograf cu scintilație cu un singur foton.

De fapt, aici este - un tomograf cu scintilație cu un singur foton (spre deosebire de tomografele PET, care înregistrează doi fotoni de anihilare a pozitronilor cu dezintegrare beta-plus).

Cu toate acestea, mult mai izbitoare decât diagnosticul în sine, mi se pare, este primirea unui radiofarmaceutic. Gândiți-vă: timpul de înjumătățire al tehnețiului este de 6 ore - 94% din acest izotop se descompune în 24 de ore, ceea ce înseamnă că medicamentul nu poate fi cumpărat de la farmacie și este dificil de transportat: chiar și mutarea lui prin oraș , poți pierde jumătate din activitate. Să derulăm lanțul procedurii de diagnosticare de la capăt la început și apoi să ne uităm la piața globală pentru acest izotop.

După cum puteți ghici deja, preparatele de tehnețiu pentru diagnosticare sunt obținute chiar în spital cu ajutorul unor proceduri radiochimice care sunt destul de înfricoșătoare în severitatea lor. 99m Tc este singurul izotop fiu al molibdenului radioactiv 99 Mo, care are un timp de înjumătățire de 2,75 zile. Molibdenul 99 este livrat spitalului sub formă de generatoare de tehnețiu - recipiente de plumb care conțin o coloană de molibden precipitat.

Generatoarele de tehnețiu trăiesc...

Și într-o tăietură.

Un generator de 20 de kilograme conține de obicei de la 0,5 la 5 Curie (Curie este o astfel de unitate de activitate, un anumit număr de dezintegrare pe secundă. O altă unitate similară este Becquerel (Bq), un Ki este 3,7 * 10 10 Bq) molibden activ în descompunere . Pentru a obține un preparat radiochimic, prin coloană se spală o substanță chimică, care eluează (captează) tehnețiul. De obicei, pe generator se pun două fiole pentru aceasta: una cu eluent, iar a doua cu vid, iar pe fiola cu vid se pune un ecran de plumb.

În cele din urmă, după colectarea unei soluții de 99m Tc, se prepară un radiofarmaceutic pe baza acestuia. Simțiți-vă liber să urmăriți videoclipul de mai jos: regulile de manipulare a medicamentelor radioactive sugerează că nu este foarte util să injectați acest lucru în interior :) Testul mediu de diagnostic necesită aproximativ 250 MBq (0,06 Ci) de tehnețiu și are ca rezultat o doză de 50 mSv (5 rem) este aproximativ o doză anuală maximă admisă pentru personalul CNE.

Următoarea întrebare este de unde provin generatoarele de tehnețiu umplute cu 99 Mo? Aici intervin reactoarele nucleare. 99Mo este unul dintre fragmentele de 235U, în produsele de fisiune ai uraniului este de aproximativ 6,3%. Orice gigawatt de lucru conține sute de grame din acest izotop în combustibil, în ciuda faptului că consumul medical este de doar aproximativ 1 gram pe an. Cu toate acestea, doar oprirea și îndepărtarea ansamblurilor de combustibil dintr-un reactor de putere puternic durează atât de mult timp (câteva zile) încât practic nu rămâne nimic din molibden.

Prin urmare, 99 Mo se obține prin iradierea unor ținte mici (zeci de grame) din 235U foarte îmbogățit în reactoare de cercetare (prezența izotopului 238 în țintă dă elemente transuraniu radiotoxice nedorite: plutoniu, neptunium, americiu). După ce au fost scoase din reactor, țintele sunt păstrate timp de 1-2 zile pentru degradarea fragmentelor chiar mai active decât molibdenul, apoi sunt dizolvate în acid azotic sau alcali, iar 99 Mo se extrage chimic într-o cameră fierbinte. În cele din urmă, soluția purificată cu molibden radioactiv este transferată în producția de generatoare de tehnețiu, unde este încărcată într-o coloană de sorbție. Acest din urmă proces are loc și în camere fierbinți, dar nu numai în producția GMP (un sistem de standarde de producție farmaceutică care asigură sterilitatea și calitatea medicamentelor).

În general, eficiența procesului de extracție a 99 Mo dintr-o țintă de uraniu este scăzută: pe lângă faptul că o mică parte din scumpul uraniu 235 este utilizată, doar câteva procente din molibdenul produs va ajunge în generatoarele de tehnețiu - restul va merge împreună cu restul produselor de fisiune în deșeuri radioactive sau se descompune înainte de procesare. Eficiență scăzută, lucru cu uraniu de calitate pentru arme, o cantitate mare de deșeuri radioactive determină costul ridicat al molibdenului - aproximativ 50 de milioane de dolari pe gram în generator. Salvează doar faptul că acest gram vă permite să efectuați zeci de milioane de teste.

Ca urmare, lanțul de producție de diagnosticare cu 99m Tc arată astfel: producție de ținte HEU -> reactor -> celule fierbinți (de preferință lângă reactor) -> celule fierbinți GMP pentru încărcarea generatoarelor de tehnețiu -> cameră în spital pentru lucrul cu medicamente radioactive. Cererea actuală este de 12.000 Curies pe săptămână și există o duzină de reactoare în întreaga lume care sunt ținte de iradiere, dar dintre acestea, marea majoritate a molibdenului este furnizată de reactorul canadian NRU (4800 Curies pe săptămână) situat în Chalk River, HFR olandez (2500 Ci) de la Petten, BR-2 belgian (care ar trebui să înlocuiască MYRRHA) și francez OSIRIS; împreună sunt responsabili pentru 80% din piața acestui nuclid. În apropiere se află, de asemenea, cele mai mari ținte procesoare Nordion din Canada, Mallinckrodt din Olanda, IRU din Belgia.

Cu toate acestea, în 2010, această companie care a fost înființată încă din anii 80 a fost invadată de un furnizor intern de 99 Mo - cunoscutul institut RIAR, care are o flotă puternică de reactoare pentru iradiere. Iradierea se efectuează la reactorul SM cunoscut de noi, prelucrarea se efectuează la linia radiochimică ROMOL-99, iar cel mai mare parc de reactoare de cercetare din lume (la un loc) face posibilă producerea a până la 25% din necesarul mondial. , care a fost folosit la începutul anilor 2010 de către canadienii Nordion în timpul închiderii reactorului NRU pentru reparații și modernizări. În general, îmbătrânirea reactoarelor majore producătoare de radioizotopi medicali sporește capacitatea Rosatom și a altor noi producători (de exemplu, noul reactor de cercetare OPAL din Australia) de a câștiga cotă de piață.

Inestetic ROMOL-99 (vedere de la operatori) este capabil să asigure 25% din cererea mondială de molibden-99

Ea este în interiorul celulei fierbinți

Există, de asemenea, o producție cu ciclu complet în Rusia. NIFKhI numit după L.Ya.Karpov (situat în Obninsk) iradiază ținte în reactorul său de bazin VVR-ts cu o capacitate de 15 megawați.
Iradierea se realizează în 4 canale ale reactorului, unde sunt încărcate ansambluri speciale cu răcire externă.

Aspectul VVR-ts

Desenul unei ținte. Se vede că aici există foarte puțin uraniu

Cameră fierbinte pentru lucrul cu soluția 99Mo

Generatoarele de tehnețiu sunt încărcate în condiții sterile și protejate împotriva radiațiilor.

Piața țintelor iradiate astăzi este de aproximativ 50 de milioane de dolari, soluția de molibden de 80 de milioane de dolari, generatoarele de tehnețiu de 150 de dolari și proceduri medicale de 2 miliarde de dolari. O astfel de piață plătește deja integral pentru crearea de instalații speciale pentru producția de 99Mo; acceleratoare cu o sursă de neutroni (cum ar fi ESS) care provoacă reacția de fisiune stimulată a U238 sau captarea neutronilor în ținta 98Mo. Până acum, aceste dezvoltări furnizează molibden mai scump decât în reactoarele deja construite, dar mai ieftin decât dacă reactorul ar trebui construit special pentru producerea de radioizotopi medicali. În plus, astfel de acceleratoare pot fi instalate direct în spitale (spitalele au deja destul de multe acceleratoare pentru terapie și producerea de izotopi de diagnosticare de scurtă durată - de exemplu, 18F), spre deosebire de reactoare. Adaugă etichete