СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ АКТИНИЯ-227 В ПРЕПАРАТАХ РАДИЯ-223 Российский патент 2025 года по МПК G21G1/06 

Изобретение относится к радиохимическому анализу (технологии анализа материалов особыми способами) и может быть использовано в радиофармацевтической отрасли для контроля остаточного содержания актиния-227 в препаратах радия-223. Радий-223 в форме дихлорида радия-223 используется в ядерной медицине как альфа-излучающий нуклид для таргетной радионуклидной терапии онкологических заболеваний, в частности для паллиативной терапии онкологических пациентов с костными метастазами. Синтез радия-223 осуществляют путем его химического выделения из препаратов долгоживущего материнского изотопа актиния-227. При этом для снижения дозы облучения, получаемой пациентами, примесь материнского актиния-227 в препарате радия-223 не должна превышать 0,001%. Таким образом, насущной проблемой является необходимость количественного определения малых активностей актиния-227 в препаратах радия-227. Сложностью является тот факт, что актиний-227 является почти чистым низкоэнергетическим бета-излучателем, при этом в ряду распада радия-223 присутствует ряд более высокоэнергетичных бета-излучателей (свинец-211, таллий-207), что делает невозможным определение актиния-227 на их фоне по бета-излучению.

Из существующего уровня техники известен способ обнаружения и полуколичественного определения активности актиния-227, предусматривающий добавление к исходному раствору известного количества растворимой соли лантана с последующим определением концентрации лантана в целевых растворах методом спектрометрии (Заявка на патент на изобретение РФ 2012141736/04 от 01.10.2012). Недостатком этого способа является низкая точность и необходимость заблаговременного внесения точного количества лантана непосредственно в прекурсор радиофармацевтического препарата на этапе синтеза радия-223, в результате чего часть лантана может попасть в организм пациента. Также следует отметить, что данный метод является косвенным методом анализа и основан на близости химических свойств актиния и лантана.

Другой известный из существующего уровня техники способ определения активности актиния-227 в препаратах (https://cyberleninka.ru/article/n/radiatsionnaya-bezopasnost-pri-rabote-s-aktiniy-soderzhaschimi-veschestvami/viewer) основан на выдержке препарата до полного или частичного достижения радиоактивного равновесия между актинием-227 и его дочерними радионуклидами с последующим спектрометрическим или радиометрическим определением актиния-227 по излучению дочерних продуктов распада. Существенным недостатком такого способа является необходимость выдержки радиофармацевтического препарата в течение как минимум 20 периодов полураспада тория-227, что составляет более года. Как следствие, анализ актиния-227 таким способом возможен только через значительное время после применения радиофармацевтического препарата, поэтому он принципиально непригоден для оценки качества препарата радия-223 до его инъекции пациенту.

Таким образом, приемлемый способ анализа актиния-227 в препарате радия-223 должен включать очистку актиния-227 от радия-223 и тория-227 (при его наличии) с последующим приготовлением счетного источника актиния и измерением его с помощью бета-радиометрии или альфа-спектрометрии.

Известен способ разделения смеси, содержащей два или более элементов: радий, актиний и торий, путем галогенирования и фракционной сублимации галогенидов (патент Великобритании GB 1206712 (A) ― 1970.09.30). Хлорирование может осуществляться с помощью NH₄Cl, CCl₄, SCl₂, PCl₅, Cl₂, смеси CCl₄ – HCl или смеси Cl₂ – S₂Cl₂. Бромирование можно осуществлять с помощью Br₂, бромида алюминия или HBr. К существенным недостаткам такого способа можно отнести необходимость использования высокотоксичных реагентов, необходимость проведения реакций с высокоактивными веществами в газовой фазе при повышенной температуре, что создает опасность радиоактивного загрязнения.

Наиболее близким способом в части разделения элементов является способ очистки Ac из смеси, содержащей Ac и по меньшей мере один элемент, выбранный из Ra, Pb, Po, Bi и La (Патент RU 2807797 C2). Способ очистки Ас включает проведение первого разделения с помощью первой экстракционной хроматографической колонки на основе первой смолы и проведение второго разделения с помощью второй экстракционной хроматографической колонки на основе второй смолы. Первая смола представляет собой дигликольамидную смолу или смолу на основе диалкилфосфорной кислоты, вторая смола представляет собой смолу на основе диалкилфосфорной кислоты или дигликольамидную смолу соответственно. Первый и второй матричные растворы, первый и второй промывочные растворы и первый и второй элюенты содержат HNO₃ и/или HCl. Причем первый элюат незамедлительно загружают на вторую экстракционную хроматографическую колонку путем образования тандема между первой и второй экстракционными хроматографическими колонками. Недостатками данного способа являются многостадийность и сложность процесса разделения, использование токсичных реагентов (кислоты, дигликольамид, диалкилфосфаты), относительно низкие коэффициенты разделения компонентов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение и ускорение способа анализа примесей актиния-227 в препаратах, содержащих радий-223.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение скорости определения активности актиния-227 в растворе, существенное снижение количества операций разделения актиния-227 и радия-223, а также отсутствие необходимости использования токсичных реагентов.

Этот результат достигается тем, что в способе определения активности актиния-227 в растворе с радием-223 перед проведением спектрометрического или радиометрического анализа радионуклиды отделяются друг от друга методом бумажной хроматографии. Данный способ анализа осуществляется уже на изготовленном растворе с содержанием актиния-227 и радия-223, что упрощает сам процесс анализа, по причине отсутствия необходимости вмешательства в состав раствора прекурсора на этапе синтеза препарата радия-223, чем и достигается один из технических результатов. Повышение скорости анализа достигается за счет отделения малых активностей примесного актиния-227 от больших активностей радия-223 и (при наличии) тория-227, благодаря чему устраняется необходимость долговременной выдержки анализируемой пробы до полного распада радия-223 избыточного над актинием-227. Снижение негативного влияния на человека достигается тем, что в данном способе анализа не используются токсичные реагенты.

Способ реализуется следующим образом. На полоску хроматографической бумаги шириной 0,5-1,5 см, длиной не менее 15-20 см наносится аликвота анализируемого раствора, содержащего актиний-227 и радий-223, в отмеченный участок полоски. После нанесения на полоску бумаги препарата производится её сушка до момента полного высыхания раствора. Далее полоску помещают в колбу с раствором хлорида натрия со значением pH > 7. Раствор начинает подниматься по бумаге, при этом осуществляется разделение компонентов за счёт их различной подвижности в водном растворе. Ионы радия-223 будут подниматься вверх вместе с жидкостью, тогда как актиний-227 будет оставаться в начале полоски. Это обусловлено тем, что в нейтральной и слабощелочной среде актиний-227 гидролизуется, за счёт чего и достигается его меньшая подвижность, тогда как радий-223 остается в виде подвижных практически не гидролизованных ионов Ra²⁺. Тем самым и будет достигаться разделение радионуклидов. В случае необходимости более качественного разделения возможно проведение повторной операции бумажной хроматографии. Для этого полоску хроматографической бумаги после первой операции сушат, после чего снова опускают в раствор. Это повысит степень разделения актиния-227 от радия-223. После этого фрагмент бумаги до высоты 1,5-2 см от точки введения анализируемого раствора (содержит актиний-227, очищенный от радия-223) отрезают от основного куска бумаги. Далее полученный фрагмент хроматографической бумаги с фракцией актиния можно непосредственно измерять на бета-спектрометре или бета-радиометре для определения активности актиния-227. В случае альфа-спектрометрического окончания методики предполагается дополнительная пробоподготовка в виде электролитического осаждения актиния на стальной диск, при этом отрезанный фрагмент хроматографической бумаги помещается непосредственно в раствор электролита. Контроль доли актиния-227, осажденного на стальной диск в ходе электролиза, возможен путем внесения в раствор электролита известного количества соли лантана с последующим измерением концентрации лантана в отработанном электролите. Определение активности актиния-227 возможно либо сразу после осаждения по его собственному альфа-излучению (E = 4,95 МэВ, выход – 1,2%), либо через 1-2 недели после частичного накопления дочернего тория-227 по его альфа-линии (серия линий с энергией от 5,7 до 6,0 МэВ).

Изобретение относится к способу определения актиния-227 в препарате, содержащем радий-223, и может быть использовано в радиофармацевтической отрасли для радиохимического анализа препаратов. Способ основан на применении методов бета-радиометрии или гамма-спектрометрии, осуществляемом после отделения актиния-227 от радия-223. Причем отделение актиния-227 от радия-223 осуществляют методом восходящей бумажной хроматографии с использованием в качестве подвижной фазы раствора хлорида натрия с рН > 7. Техническим результатом является повышение скорости определения активности актиния-227 в растворе при существенном снижении количества операций разделения актиния-227 и радия-223 и отсутствии необходимости использования токсичных реагентов.

Способ определения актиния-227 в препарате, содержащем радий-223, содержащий этапы, на которых

- на полоску хроматографической бумаги шириной 0,5-1,5 см, длиной не менее 15-20 см в отмеченный участок полоски наносится аликвота анализируемого раствора, содержащего актиний-227 и радий-223;

- производится сушка указанной полоски до полного высыхания раствора;

- указанную полоску помещают в колбу с водным раствором хлорида натрия со значением pH > 7, в результате чего раствор поднимается по полоске с разделением ионов актиния-227 и радия-223 за счёт их различной подвижности в растворе;

- отрезают от основного куска бумаги указанной полоски фрагмент, содержащий актиний-227, очищенный от радия-223, до высоты 1,5-2 см от точки введения анализируемого раствора;

- для полученного отрезанного фрагмента полоски хроматографической бумаги с фракцией актиния проводят непосредственные спектрометрические или радиометрические измерения для определения актиния-227.