СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЮТЕЦИЯ-177 ИЗ ОБЛУЧЕННОГО ИТТЕРБИЯ Российский патент 2023 года по МПК B01D15/42 C22B59/00 

Описание патента на изобретение RU2795790C1

Изобретение относится к области ядерной медицины и может быть использовано для получения изотопа 177Lu медицинской чистоты.

Получение nca (nca - no-carrier-added, безносительный) 177Lu из облученного 176Yb представляет собой принципиально сложную задачу, поскольку требует отделения микроскопических количеств - 177Lu от макроскопических количеств мишени 176Yb. Например, в реакторе с высоким потоком (~2⋅1015 н⋅см-2⋅сек1) выход 177Lu составляет около 400 мКи на 1 мг 100% обогащенной мишени 176Yb, что соответствует <4 мкг Lu, который необходимо отделить от не активированного материала мишени 176Yb. При уменьшении потока нейтронов до ~1014 н⋅см-2⋅сек1 выход 177Lu уменьшается в ~20 раз, что соответствует ~0,2 нг или ~200 пг 177Lu в 1 мг мишени 176Yb. Кроме того, весь процесс получения nca 177Lu ограничен во времени (≤42 часов) и должен предусматривать регенерацию изотопного иттербия.

Известны способы получения nca 177Lu из облученного 176Yb, основанные на электрохимических процессах, например [1] (Lebedev, N.A.; Novgorodov, A.F.; Misiak, R.; Brockmann, J.; Roesch, F. Radiochemical separation of no-carrier-added 177Lu as produced via the 176Yb(n,γ)177Yb→177Lu process. Appl. Radiat. Isot., 2000, 53, P. 421-425), [2] (Chakravarty, R.; Das, Т.; Dash, A.; Venkatesh, M. An electroamalgamation approach to isolate no-carrier-added 177Lu from neutron irradiated 177Yb for biomedical applications. Nucl. Med. Biol., 2010, 37(7), P. 811-820), ионообменной хроматографии [3] (патент RU2573475, МПК G21G 4/04, G21G 4/08, C01F 17/00, B01J 45/00, опубл. 20.01.2016), жидкостной экстракции [4] (Lahiri, S.; Nayak, D.; Nandy, M.; Das, N.R. Separation of carrier free lutetium produced in proton activated ytterbium with HDEHP. Appl. Radiat. Isot., 1998, 49(8), P. 911-913.), экстракционной хроматографии, например [5] (E.P. Horwitz, D.R. McAlister, A.H. Bond, R.E. Barrans, J.M. Williamson, A process for the separation of 177Lu from neutron irradiated 176Yb targets, Applied Radiation and Isotopes, 63 (2005), P. 23-36). Однако ни один из них в силу различных недостатков не реализован для мишеней более 100 мг.

Наиболее близким к заявляемому способу выделения 177Lu из облученного 176Yb является предложенная в [5] расчетная схема выделения 177Lu из 300 мг облученного 176Yb. В соответствии с этой схемой процесс состоит из повторяющихся этапов экстракционно-хроматографического разделения лютеция и иттербия на колонке с твердофазным экстрагентом на основе 2-этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты (смола LN2) и концентрирования обогащенного по лютецию элюата на колонке с твердофазным экстрагентом на основе N,N'-тетраоктилдигликольдиамида (смола DGA).

Колонки для хроматографического разделения наполняются смолой LN2 с таким расчетом, чтобы количество иттербия составляло на первом этапе менее 8% от полной емкости сорбента, на втором этапе ~1.5% и на третьем этапе менее 0.3%. Каждый этап хроматографического разделения состоит из стадий:

1) сорбции на колонке с LN2 Lu и Yb из раствора нанесения с низкой кислотностью (0.1 М HNO3 или 0.05 М HCl),

2) элюирования большей части иттербия раствором азотной кислоты с концентрацией 1.5 М,

3) элюирования лютеция с оставшимся иттербием 4 М азотной кислотой.

Каждый этап концентрирования обогащенного по лютецию элюата на колонке со смолой DGA состоит из стадий:

1) сорбции иттербия и лютеция из элюата,

2) промывки разбавленной азотной кислотой,

3) элюирования лютеция и иттербия 0.05 М соляной кислотой. Полученный элюат поступает на второй этап хроматографического разделения, оттуда обогащенный по лютецию элюат поступает на второй этап концентрирования, концентрат второго этапа поступает на третий этап хроматографического разделения, на котором происходит окончательное отделение лютеция от иттербия.

В результате на первом этапе хроматографического разделения лютеций очищается от иттербия в 10 раз, элюат концентрируется в 4.5 раза. На втором этапе хроматографического разделения лютеций очищается еще в 150 раз, элюат концентрируется в 5 раз.

Коэффициент очистки (Коч) лютеция от иттербия составляет на первом этапе 10, на втором - 150 и на третьем 1000>Коч>100.

В предложенной схеме имеются существенные недостатки: низкие Коч для указанных загрузок колонок и невысокая степень концентрирования. Указанные недостатки приводят к увеличению количества этапов выделения лютеция, увеличению объемов элюентов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, позволяющего при той же или большей загрузке колонок увеличить коэффициенты очистки на этапах хроматографического разделения лютеция и иттербия и увеличить степень концентрации на этапах концентрирования.

Технический результат достигается тем, что способ выделения лютеция-177 из облученного иттербия включает повторяющиеся этапы: хроматографическое разделение на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе 2-этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты, элюированием азотнокислым раствором; концентрирование на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе N,N'-тетраоктилдигликольдиамида, отличается тем, что на этапах хроматографического разделения нанесение исходного раствора и элюирование иттербия проводится раствором азотной кислоты с концентрацией от 1.32 до 1.5 моль/л, а на этапах концентрирования элюирование концентрата лютеция и иттербия проводят раствором цитрата аммония с концентрацией от 0.05 до 0.1 моль/л.

Для решения задачи предлагается на каждом этапе хроматографического разделения на стадии нанесения использовать азотнокислый раствор с той же концентрацией кислоты, что и на стадии элюирования большей части иттербия; а на этапах концентрирования использовать колонки с большей загрузкой и на стадии элюирования лютеция и иттербия раствор цитрата аммония.

Пример 1. Этап 1 хроматографического разделения иттербия и лютеция.

На первой стадии на хроматографическую колонку с 3.4 мл смолы LN2 с площадью сечения 0.3421 см2 и высотой наполнения 10 см подали 2.5 мл (1 свободный объем) раствора 0.1 М цитрата аммония в 1.35 М азотной кислоте, содержащий 6 мг иттербия и 0.4 мг лютеция (7% от максимальной емкости).

Затем, на второй стадии колонку промывали 1.35 М азотной кислотой, и отбирали фракции по 1 свободному объему. Фракции анализировали на содержание лютеция и иттербия.

В то время как в прототипе при аналогичной загрузке колонки (7%, первый этап хроматографического разделения) при отборе в полезную фракцию 86.5% Коч=10, то в приведенном примере Коч>65.

Пример 2. Этап 2 хроматографического разделения иттербия и лютеция.

На первой стадии на хроматографическую колонку с 3.4 мл смолы LN2 с площадью сечения 0.3421 см2 и высотой наполнения 10 см подали 2.5 мл (1 свободный объем) раствора 0.1 М цитрата аммония в 1.35 М азотной кислоте, содержащий 2 мг иттербия и 0.15 мг лютеция (2.5% от максимальной емкости).

Затем, на второй стадии колонку промывали 1.35 М азотной кислотой, и отбирали фракции по 1 свободному объему. С фракции 19 элюирование проводили 4 М азотной кислотой (третья стадия). Фракции анализировали на содержание лютеция и иттербия.

Таким образом, если на втором этапе хроматографического разделения иттербия и лютеция по прототипу при загрузке колонки на 1.5% и выходе в полезную фракцию ~92% лютеция Коч равен 150, то по предлагаемому способу при существенно большей загрузке колонки (2.5%) Коч>370 при выходе лютеция в полезную фракцию ~98%.

Пример 3. Этап концентрирования.

На хроматографическую колонку с 10.6 мл смолы DGA с площадью сечения 1.761 см2 и высотой наполнения 6 см подали 400 мл 4М азотной кислоты, содержащий 100 мг Yb. Затем колонку промыли 12 мл 4 М азотной кислотой и иттербий элюировали 12 мл 0.1 М цитрата аммония. Весь иттербий был сконцентрирован в растворе цитрата аммония.

Пример 4. Этап 3 хроматографического разделения иттербия и лютеция.

На первой стадии на хроматографическую колонку с 3.2 мл смолы LN2 с площадью сечения 0.3421 см2 и высотой наполнения 10 см подали 3 мл (1 колоночный объем) раствора 0.1 М цитрата аммония в 1.35 М азотной кислоте, содержащий 1.02⋅108 Бк (~20 мкг, <0.5% от максимальной емкости) иттербия и 3.56⋅109 Бк лютеция (отношение активности Yb/Lu~2.7⋅10-2).

Затем, на второй стадии колонку промывали 1.35 М азотной кислотой, и отбирали фракции по 1 свободному объему. С фракции 19 элюирование проводили 4 М азотной кислотой (третья стадия). Фракции анализировали на содержание лютеция и иттербия.

В полезную фракцию отобрали ~98% лютеция; отношение активности Yb/Lu ~2⋅10-6. то есть коэффициент очистки оказался >1.3⋅104, что существенно больше, чем в прототипе (Коч~1000) на третьем этапе и на колонке с меньшей загрузкой.

Пример 5. Расчетные схемы выделения nca177Lu из 300 и 500 мг мишени облученного 176Yb.

В соответствии с разработанным способом были рассчитаны схемы получения высокочистого лютеция-177 из мишеней облученного иттербия-176 весом 300 и 500 мг (таблицы 8 и 9). Каждый этап схемы был рассчитан на основе экспериментальных данных (см. примеры 1-4), аппроксимированных на соответствующее количество иттербия.

В результате применения разработанного способа при той же загрузке колонки с LN2 на первом этапе хроматографического разделения достигается Коч от 17 до 65 при отборе в полезную фракцию от 85 до 96% лютеция. На первом этапе концентрирования с использованием колонки с DGA с загрузкой 90% достигается степень концентрирования (R) от 33 до 90 в зависимости от количества иттербия. На втором этапе при той же загрузке колонки с LN2, увеличивается Коч с ~150 до 370. Следовательно уменьшается объем колонки с DGA на втором этапе концентрирования. На третий этап поступает меньший объем элюата с меньшим содержанием иттербия и Коч увеличивается до 1.3⋅104.

Похожие патенты RU2795790C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА ЛЮТЕЦИЙ-177 2013
  • Болдырев Петр Петрович
  • Верещагин Юрий Иванович
  • Загрядский Владимир Анатольевич
  • Прошин Михаил Алексеевич
  • Семенов Алексей Николаевич
  • Чувилин Дмитрий Юрьевич
RU2542733C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА ТЕРБИЙ-161 2022
  • Алиев Рамиз Автандилович
  • Загрядский Владимир Анатольевич
  • Коневега Андрей Леонидович
  • Курочкин Александр Вячеславович
  • Маковеева Ксения Александровна
  • Моисеева Анжелика Николаевна
  • Фуркина Екатерина Борисовна
RU2803641C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ Lu, СВОБОДНЫХ ОТ НОСИТЕЛЯ, А ТАКЖЕ СОЕДИНЕНИЯ Lu, СВОБОДНЫЕ ОТ НОСИТЕЛЯ 2012
  • Маркс Себастиан
  • Харфенштеллер Марк
  • Жерносеков Константин
  • Никула Туомо
RU2573475C2
Способ получения радионуклида Lu-177 2019
  • Пантелеев Владимир Николаевич
  • Кротов Сергей Алексеевич
RU2704005C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЛЮТЕЦИЯ И ИТТЕРБИЯ МЕТОДОМ ХРОМАТОГРАФИИ 2020
  • Козлитин Евгений Анатольевич
  • Милютин Виталий Витальевич
  • Фирсова Любовь Александровна
  • Харитонов Олег Викторович
  • Логунов Михаил Васильевич
RU2741009C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛЕИДА ЛЮТЕЦИЙ-177 2018
  • Чувилин Дмитрий Юрьевич
  • Болдырев Петр Петрович
  • Курочкин Александр Вячеславович
  • Прошин Михаил Алексеевич
  • Маковеева Ксения Александровна
RU2695635C1
Способ катионообменного выделения радионуклида лютеция-177 из облученного в ядерном реакторе иттербия 2021
  • Андреев Олег Иванович
  • Гончарова Галина Валентиновна
  • Дитяткин Валерий Алексеевич
  • Зотов Эдуард Александрович
RU2763745C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА ЛЮТЕЦИЙ-177 2015
  • Чувилин Дмитрий Юрьевич
  • Загрядский Владимир Анатольевич
  • Меньшиков Леонид Иеронимович
  • Прошин Михаил Алексеевич
  • Семенов Алексей Николаевич
RU2594020C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА ЛЮТЕЦИЙ-177 2016
  • Чувилин Дмитрий Юрьевич
  • Болдырев Петр Петрович
  • Курочкин Александр Вячеславович
  • Прошин Михаил Алексеевич
RU2624636C1
СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ИТТРИЯ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И ТРАНСПЛУТОНИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ РАСТВОРОВ АЛЬФА-ГИДРОКСИИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ СОЛЕЙ 2008
  • Андреев Олег Иванович
  • Зотов Эдуард Александрович
  • Кубасова Любовь Александровна
  • Куприянова Надежда Тихоновна
RU2404922C2

Реферат патента 2023 года СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЮТЕЦИЯ-177 ИЗ ОБЛУЧЕННОГО ИТТЕРБИЯ

Изобретение относится к области ядерной медицины и может быть использовано для получения изотопа 177Lu медицинской чистоты. Предложен способ выделения лютеция 177 из облученного иттербия, включающий повторяющиеся этапы: хроматографическое разделение на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе 2-этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты, элюированием азотнокислым раствором; концентрирование на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе N,N'-тетраоктилдигликольдиамида, отличающийся тем, что на этапах хроматографического разделения нанесение исходного раствора и элюирование иттербия проводится раствором азотной кислоты с концентрацией от 1.32 до 1.5 моль/л, а на этапах концентрирования элюирование концентрата лютеция и иттербия проводят раствором цитрата аммония с концентрацией от 0.05 до 0.1 моль/л. Предложенный способ позволяет увеличить коэффициенты очистки на этапах хроматографического разделения лютеция и иттербия и увеличить степень концентрации на этапах концентрирования. 9 табл., 5 пр.

Формула изобретения RU 2 795 790 C1

Способ выделения лютеция 177 из облученного иттербия, включающий повторяющиеся этапы: хроматографическое разделение на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе 2-этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты, элюированием азотнокислым раствором; концентрирование на колонке, содержащей твердофазный экстрагент на основе N,N'-тетраоктилдигликольдиамида, отличающийся тем, что на этапах хроматографического разделения нанесение исходного раствора и элюирование иттербия проводится раствором азотной кислоты с концентрацией от 1,32 до 1,5 моль/л, а на этапах концентрирования элюирование концентрата лютеция и иттербия проводят раствором цитрата аммония с концентрацией от 0,05 до 0,1 моль/л.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2795790C1

E.P
Horwitz et al
Кулисный парораспределительный механизм 1920
  • Шакшин С.
SU177A1
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1
V
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1
- P
Прибор для равномерного смешения зерна и одновременного отбирания нескольких одинаковых по объему проб 1921
  • Игнатенко Ф.Я.
  • Смирнов Е.П.
SU23A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ Lu, СВОБОДНЫХ ОТ НОСИТЕЛЯ, А ТАКЖЕ СОЕДИНЕНИЯ Lu, СВОБОДНЫЕ ОТ НОСИТЕЛЯ 2012
  • Маркс Себастиан
  • Харфенштеллер Марк
  • Жерносеков Константин
  • Никула Туомо
RU2573475C2
Способ катионообменного выделения радионуклида лютеция-177 из облученного в ядерном реакторе иттербия 2021
  • Андреев Олег Иванович
  • Гончарова Галина Валентиновна
  • Дитяткин Валерий Алексеевич
  • Зотов Эдуард Александрович
RU2763745C1
Способ получения радионуклида Lu-177 2019
  • Пантелеев Владимир Николаевич
  • Кротов Сергей Алексеевич
RU2704005C1
WO 2021202914 A1, 07.10.2021
CN 112176193 A, 05.01.2021.

RU 2 795 790 C1

Авторы

Васильев Сергей Константинович

Красников Леонид Владиленович

Лумпов Александр Александрович

Сапожникова Наталья Владимировна

Семенова Надежда Андреевна

Даты

2023-05-11Публикация

2022-08-15Подача