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Generadores de Radionucleidos

Generadores de Radionucleidos. Dra Henia Balter CBMRI Centro de Investigaciones Nucleares. INTRODUCCIÓN. Necesidad del uso de RN de corto T ½ en Medicina Nuclear Desventaja: traslado desde el centro de producción. Hijo T A > T B. Padre. GENERADORES DE RADIONUCLEIDOS. DEFINICIÓN

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Generadores de Radionucleidos

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  1. Generadores de Radionucleidos Dra Henia Balter CBMRI Centro de Investigaciones Nucleares

  2. INTRODUCCIÓN • Necesidad del uso de RN de corto T ½ en Medicina Nuclear • Desventaja: traslado desde el centro de producción Hijo TA > TB Padre

  3. GENERADORES DE RADIONUCLEIDOS DEFINICIÓN Son sistemas que permiten la separación de 2 radionucleidos (RN) en equilibrio radiactivo en forma simple y con buena eficiencia.

  4. GENERADORES Los métodos más usados para la separación del RN hijo son: • Extracción por solvente • Sublimación • Cromatográfico El RN padre (T1/2 largo) se adsorbe sobre un soporte cromatografico o lecho El RN hijo (T1/2 corto) se eluye con un solvente adecuado en función de las propiedades químicas y/o físicas diferentes Rf (padre) = 0 y Rf (hijo) = 1

  5. Generador cromatografico • Columna de vidrio ó plástico • Placa porosa en su base • Matriz o soporte: • Alúmina Al2O3 • Sílice SiO2 • Óxido de zirconio hidratado ZrO2 • Óxido de Sn hidratado • Resinas catiónicas o aniónicas • Papel cromatográfico • Carbón activado • Blindaje

  6. CARACTERÍSTICAS • Radionucleido hijo • Baja radiotoxicidad • Periodo de semisdesinteracion corto • Emisor gamma ob+puro (diagnostico) • Emisor beta (terapia) • Estabilidad química • Producto de desintegración estable o de Tbiologico corto y baja radiotoxicidad

  7. Radionucleido padre • Baja radiotoxicidad • T1/2 largo • Alto rendimiento de elución del RN hijo en forma repetitiva y reproducible • Eluato libre del RN padre y del material adsorbente • Eluato compatible con el medio interno • Estéril • Apirógeno • Preferentemente en solución salina • Fácil de construir y blindar • Fuerte y compacto para su traslado

  8. El 1er generador comercial fue el de 132Te / 132 I, desarrollado en el BrookhavenNationalLaboratory en los años 60 • Existen unos 65 pares de RN en equilibrio radiactivo, de los cuales 26 son transitorios. • Los de uso potencial en Medicina Nuclear son: • T1/2 padre T1/2 hijo Decaim. del hijo • 99Mo – 99mTc 66 h 6 h T.I. • 113Sn – 113mIn 115d 1.67 h T.I. • 188W – 188Re 69.4d 16.98 h b- , T.I (15%) • 90Sr – 90 Y 29 a 64 h b- • 82Sr – 82Rb 25 d 75 s b+ • 68Ge – 68 Ga 271 d 68 m b+

  9. TECNECIO: Tc • Z =43, Grupo VII B • Descubierto en 1937 por Perrier y • Segré • Todos sus isótopos son radiactivos • 99mTc: emisorgpuro, Eg = 140 KeV • Producto de decaimientob-del 99Mo • Ideal para diagnostico: • Baja dosis de radiación entregada • a los tejidos • Buena visualización de estructuras • anatómicas

  10. Estados de oxidación más estables del Tc: +7 99mTcO4- +4 99mTcO2 Entre +1 y +5 sólo son estables en forma de complejos de coordinación. Forma química conveniente para la producción: 99MoO4= 99mTcO4-

  11. Esquema de decaimiento del par 99Mo – 99mTc

  12. Métodos de separación del 99Mo-99mTc • Extracción por solventes • Sublimación • Cromatografía El método seleccionado debe ser pasible de ser repetidamente efectuado

  13. Producción de 99Mo • Activación neutrónica del 98Mo • Fisión del 235U

  14. Activación neutrónica del 98Mo98Mo(n,g)99Mos=0.14 barns- Actividad especifica 1 Ci 99Mo/g Mo natural 8 Ci 99Mo/g Mo enriquecido- Blancos de irradiación MoO3 y Mo metal- Reacciones secundarias(n,p) y (n,a) poco importantes (n,g) sobre impurezas del Mo Ej: 186Re y 188Re- Se debe purificar el Mo para eliminar el Re* sublimación de óxidos de Re volátiles a alta temperatura * solubilizacion en NH3 y retención en C activado

  15. Procesamiento post irradiación del MoO3 1. 1. Disolución en KOH, NaOH o NH4OH 2. a) Acidificar a pH 1,5-5,0 Absorción alumina b) Ajustar a 0.5-5M de álcali Extracción por solventes 2. Usar en forma de MoO3 Sublimación

  16. Producción de 99Mo por fisión de 235U 235U(n,f)99Mo Rend: 6.1% Irradiacion de 1g 235U, 6 días • = 7x1013n/cm2.s  142 Ci 99Mo Actividad especifica 9x103 Ci/g Mo práctica 5x105 Ci/g Mo teórica

  17. Reacciones secundarias 235U(n,f)97Zr  97mNb 97Mo estable 16,8h 94.6% 60s 97Nb 72.1m 235U(n,f)98Nb  98Mo estable 51m 235U(n,f)100Mo estable Las reacciones que dan Mo estable disminuyen la actividad especifica

  18. Empleo de blancos enriquecidos con 235U • Incrementa el rendimiento • Disminuye la reacción indeseable 238U(n,g)239U  239Np  239Pu b- b- El 239Pu es emisor a y muy toxico

  19. Métodos de separación del par 99Mo-99mTc EXTRACCION POR SOLVENTES • Basado en diferencia de coeficiente de reparto • Económico • Se usa 99Mo de reactor • Rinde soluciones de 99mTc de alta concentración de actividad y bajo nivel de impurezas • Solventes • Alcoholes en medio acido • Cetonas en medio alcalino • Pureza radionucleidica: 99Mo, 186Re y 188Re: 10-5–10-4 % 110mAg, 134Cs, 60Co, 131I: 10-9% • Pureza química: analizar MEC o solvente empleado

  20. Métodos de separación del par 99Mo-99mTc SUBLIMACION • Basado en diferencia de volatilidad del MoO3 y Tc2O7 • Proceso: Calentamiento a 850C Tfusion MoO3 = 795C Tfusion Tc2O7 = 119,5C Tebull. MoO3 = 1155C Tebull. Tc2O7 = 311C Tc2O7 se volatiliza y arrastra con O2 MoO3 no se volatiliza • Se usa 99Mo de reactor: 200g MoO3 (1Ci/g)

  21. SUBLIMACION • Pureza radionucleidica 99Mo (10-3 – 10-4 %) 186W(n,g)187W(n,g)188W  188Re 185Re(n,g)186Re 90,6h 187Re(n,g)188Re 16,9h Contenido de Re disminuye al aumentar el numero de sublimaciones 1a sublimación: Re 10-3 % 2ª sublimación: Re 10-5 %

  22. SUBLIMACION • Alta pureza radionucleidica • Alta pureza radioquímica • Alta pureza química • Baja probabilidad de contaminación bacteriana • Soluciones de alta concentración • 99Mo de reactor

  23. Generador cromatografico de 99Mo – 99mTc • Columna de lecho de alúmina a pH 1.5-5.0 donde se adsorbe el Mo en forma de MoO4= o Mo7O24-6 • 99Mo obtenido de fisión del 235U • Alta actividad específica (104Ci/g Mo) • Capacidad de adsorción: • 2 mg Mo / g alúmina • Autoclavado de la columna • Ensamblado en condiciones • asépticas en blindaje de Pb • Controles de calidad

  24. TIPOS DE GENERADORES DE 99Mo – 99mTc • LECHO HÚMEDO: El reservorio de NaCl 0.9% está conectado al generador, el cual está continuamente húmedo • LECHO SECO: Una vez finalizada la elución, se seca la columna con un vial al vacío

  25. LECHO HÚMEDO: DESVENTAJAS • Disminución del rendimiento de elución por radiólisis del agua, por formación de especies H2O2 y HO2. • Interferencia en la marcación de los kits • POSIBLES SOLUCIONES • Eluir 1 hora después de haber eliminado • los contaminantes • NaCl 0.9% fresco introduce O2 • Agregar agentes oxidantes como ClO– , NO3-, u otros • Aumentar el O2 disuelto en el NaCl 0.9 %

  26. GENERADOR DE LECHO HÚMEDO

  27. LECHO SECO • VENTAJAS • Mejora el problema de disminución del % de elución de los • de lecho húmedo • Introduce aire al sistema, manteniendo • el Tc como 99mTcO4- • DESVENTAJAS • La columna podria quedar húmeda si se • el vial tiene poco vacio o se seca • insuficientemente

  28. GENERADOR DE LECHO SECO

  29. CONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDO • EFICENCIA DE ELUCIÓN • PERFIL DE ELUCIÓN • PUREZA QUÍMICA • PUREZA RADIONUCLEÍDICA • PUREZA RADIOQUÍMICA • pH DEL ELUATO • ESTERILIDAD Y APIRIGENICIDAD

  30. 1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN • Es la fracción del 99mTc presente en el generador que es separada durante el proceso de elución Factores que influyen: • radicales libres (e- (ac), OH • , H2 , etc.) • Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie de la columna • mala calidad del adsorbente • canalización de la columna • mal empaquetamiento de la columna • proceso de esterilización • precipitacion de cristales de NaCl

  31. 2. PERFIL DE ELUCIÓN Volumen de elución es aquel a partir del cual no se incrementa más el rendimiento de separación • Los parámetros de la curva de elución de 99mTcO4- cuando se eluye con NaCl 0.9 % están determinados por el tamaño del lecho y cómo éste fue cargado. • El volumen requerido para eluir el máximo • es proporcional al tamaño del lecho • El ancho del pico es proporcional al tamaño • del lecho • La altura del pico es inversamente • proporcionalal tamaño del lecho

  32. 3. PUREZA QUÍMICA La impureza química más importante es el Al+3. Límite: < 10 mg / mL (10 ppm) Determinación: Ensayo a la gota en placas excavadas con Alizarina S en medio acético. Color amarillo: ausencia de Al+3 Color rosado amarillento: < 10 mg / mL Color rosado > 10 mg / mL

  33. 4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA • La impureza radionucleídica más común es el 99Mo • Límite: < 0.15mCi/mCi de 99mTcO4- • Determinación • Cromatografía ascendente • Medida de atenuación g con calibrador de dosis • Espectrometría g

  34. CROMATOGRAFÍA ASCENDENTE ITLC-SG con NaCl 0.9 % (I) y MEC (II) Rf de las especies presentes (I) (II) Rf99Mo = 0.2 – 0.3 Rf99mTcO4- = 1.0 Rf99mTcO4- = 0.7 – 0.9 Rf99mTcO2 = 0.0 Rf99mTcO2 = 0.0

  35. MEDIDA DE ATENUACIÓN g EN CALIBRADOR DE DOSIS (g99Mo = 740 keV) Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón de 99Mo medida con y sin blindaje en el factor de calibración de 99mTc. El cociente es el Factor de Atenuación (Fa) = Act.con blindaje Act. sin blindaje Sobre el eluído del generador, se repite el procedimiento en las mismas condiciones (con y sin blindaje) Act total 99Mo = Act.con blindaje Fa Relación 99Mo / 99mTc = Act total 99Mo Act. sin blindaje Limite de 99Mo: 0,15mCi/mCi 99mTc

  36. ESPECTROMETRÍAg • Es más exacto pues se mide la actividad correspondiente a la emisión de los fotones de 740 keV del 99Mo • Es más sensible pues detecta niveles de actividad mucho menores • El espectro se realiza en un espectrómetro de 1024 canales con detector de NaI (Tl), y un filtro de Pb de 15 mm de espesor. • Se mide en el fotopico de 740 keV y en el de 140 keV. • Teniendo en cuenta la eficiencia y corrigiendo por las abundancias correspondientes, se calcula la relación • 99Mo / 99mTc

  37. pH del eluato • Es importante porque puede indicar una probable contaminación con microorganismos • 6. Esterilidad y apirogenicidad • En general, los efectos combinados de filtración e irradiación hacen difícil la contaminación del eluído • Si el fabricante adoptó las precauciones necesarias para garantizar un eluído estéril y apirógeno, no es necesario realizar controles de esterilidad

  38. Generador68Ge/68Ga

  39. Generador68Ge/68Ga Rendimientotipico 70% Breakthrough de Ge-68 : de 3 x 10e-5 % a 1.0 x 10e-3% (aumenta con la edad de generador) Elucion: 5 mL 0.1 M HCl Necesidad de pre-elucioncuando no se usavariosdias (ej fin de semana) Tasa de radiacion en contacto con el generador <0.5 mRpormCi de Ge-68. Debeestardentro de un castilloblindadoparaasegurar la proteccion del personal Caracteristicas Periodo de semidesintegracion del Ge-68: 271 days Periodo de semidesintegracion del Ga-68: 68 minutes Positrones: 1.90 Mev del Ga-68 (hijo) 89% abundancia Radiacionemitida Fotones: 0.51 Mevaniquilaciondel positron 178% abundancia 1.08 Mev gamma

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