Generadores de Radionucleidos Dra Henia Balter CBMRI Centro

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 Padre Hijo TA > T B

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

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

Generador cromatografico ü Columna de vidrio ó plástico ü Placa porosa en su base ü Matriz o soporte: ü Alúmina Al 2 O 3 ü Sílice Si. O 2 ü Óxido de zirconio hidratado Zr. O 2 üÓxido de Sn hidratado üResinas catiónicas o aniónicas üPapel cromatográfico üCarbón activado ü Blindaje

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

• Radionucleido padre • Baja radiotoxicidad • T 1/2 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

El 1 er generador comercial fue el de 132 Te / 132 I, desarrollado en el Brookhaven National Laboratory 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: T 1/2 padre • 99 Mo – 99 m. Tc • 113 Sn – 113 m. In • 188 W – 188 Re 66 h T 1/2 hijo Decaim. del hijo 6 h T. I. 115 d 1. 67 h T. I. 69. 4 d 16. 98 h b- , T. I (15%) • 90 Sr – 90 Y 29 a 64 h b- • 82 Sr – 82 Rb 25 d 75 s b+ • 68 Ge – 68 Ga 271 d 68 m b+

TECNECIO: Tc • Z =43, Grupo VII B • Descubierto en 1937 por Perrier y Segré • Todos sus isótopos son radiactivos • 99 m. Tc: emisor g puro, E g = 140 Ke. V • Producto de decaimiento b- del 99 Mo • Ideal para diagnostico: • Baja dosis de radiación entregada a los tejidos • Buena visualización de estructuras anatómicas

Estados de oxidación más estables del Tc: Tc +7 99 m. Tc. O 4 +4 99 m. Tc. O 2 Entre +1 y +5 sólo son estables en forma de complejos de coordinación. Forma química conveniente para la producción: 99 Mo. O = 4 99 m. Tc. O 4

Esquema de decaimiento del par 99 Mo – 99 m. Tc

Métodos de separación del 99 Mo-99 m. Tc § § § Extracción por solventes Sublimación Cromatografía El método seleccionado debe ser pasible de ser repetidamente efectuado

Producción de 99 Mo § Activación neutrónica del 98 Mo § Fisión del 235 U

Activación neutrónica del 98 Mo(n, g)99 Mo s=0. 14 barns - Actividad especifica 1 Ci 99 Mo/g Mo natural 8 Ci 99 Mo/g Mo enriquecido - Blancos de irradiación Mo. O 3 y Mo metal - Reacciones secundarias (n, p) y (n, a) poco importantes (n, g) sobre impurezas del Mo Ej: 186 Re y 188 Re - Se debe purificar el Mo para eliminar el Re * sublimación de óxidos de Re volátiles a alta temperatura * solubilizacion en NH 3 y retención en C activado

Procesamiento post irradiación del Mo. O 3 1. 1. Disolución en KOH, Na. OH o NH 4 OH 2. a) Acidificar a p. H 1, 5 -5, 0 Absorción alumina b) Ajustar a 0. 5 -5 M de álcali Extracción por solventes 2. Usar en forma de Mo. O 3 Sublimación

Producción de 235 U(n, f)99 Mo por fisión de 235 U Rend: 6. 1% Irradiacion de 1 g 235 U, 6 días F = 7 x 1013 n/cm 2. s 142 Ci 99 Mo Actividad especifica 9 x 103 Ci/g Mo práctica 5 x 105 Ci/g Mo teórica

Reacciones secundarias 235 U(n, f)97 Zr 97 m. Nb 16, 8 h 94. 6% 97 Mo estable 60 s 97 Nb 72. 1 m 235 U(n, f)98 Nb 98 Mo estable 51 m 235 U(n, f)100 Mo estable Las reacciones que dan Mo estable disminuyen la actividad especifica

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

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

Métodos de separación del par 99 Mo-99 m. Tc SUBLIMACION • • Basado en diferencia de volatilidad del Mo. O 3 y Tc 2 O 7 Proceso: Calentamiento a 850 C Tfusion Mo. O 3 = 795 C Tebull. Mo. O 3 = 1155 C • Tfusion Tc 2 O 7 = 119, 5 C Tebull. Tc 2 O 7 = 311 C Tc 2 O 7 se volatiliza y arrastra con O 2 Mo. O 3 no se volatiliza Se usa 99 Mo de reactor: 200 g Mo. O 3 (1 Ci/g)

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

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

Generador cromatografico de 99 Mo – 99 m. Tc • Columna de lecho de alúmina a p. H 1. 5 -5. 0 donde se adsorbe el Mo en forma de Mo. O 4= o Mo 7 O 24 -6 • 99 Mo • Alta obtenido de fisión del 235 U actividad específica (104 Ci/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

TIPOS DE GENERADORES DE 99 Mo – 99 m. Tc • LECHO HÚMEDO: El reservorio de Na. Cl 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

LECHO HÚMEDO: DESVENTAJAS • Disminución del rendimiento de elución por radiólisis del agua, por formación de especies H 2 O 2 y HO 2. • Interferencia en la marcación de los kits POSIBLES SOLUCIONES • Eluir 1 hora después de haber eliminado los contaminantes • Na. Cl 0. 9% fresco introduce O 2 • Agregar agentes oxidantes como Cl. O– , NO 3 -, u otros • Aumentar el O 2 disuelto en el Na. Cl 0. 9 %

GENERADOR DE LECHO HÚMEDO

LECHO SECO VENTAJAS • Mejora el problema de disminución del % de elución de los de lecho húmedo • Introduce aire al sistema, manteniendo el Tc como 99 m. Tc. O 4 DESVENTAJAS • La columna podria quedar húmeda si se el vial tiene poco vacio o se seca insuficientemente

GENERADOR DE LECHO SECO

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

1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN Es la fracción del 99 m. Tc presente en el generador que es separada durante el proceso de elución Factores que influyen: üradicales libres (e- (ac), OH • , H 2 , etc. ) üEluyente 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 Na. Cl

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 99 m. Tc. O 4 - cuando se eluye con Na. Cl 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

3. PUREZA QUÍMICA La impureza química más importante es el Al+3. Límite: < 10 mg / m. L (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 / m. L Color rosado > 10 mg / m. L

4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA La impureza radionucleídica más común es el 99 Mo Límite: < 0. 15 m. Ci/m. Ci de 99 m. Tc. O 4 Determinación • Cromatografía ascendente • Medida de atenuación g con calibrador de dosis • Espectrometría g

CROMATOGRAFÍA ASCENDENTE ITLC-SG con Na. Cl 0. 9 % (I) y MEC (II) Rf de las especies presentes (I) (II) Rf 99 Mo = 0. 2 – 0. 3 Rf 99 m. Tc. O 4 - = 1. 0 Rf 99 m. Tc. O 4 - = 0. 7 – 0. 9 Rf 99 m. Tc. O 2 = 0. 0

MEDIDA DE ATENUACIÓN g EN CALIBRADOR DE DOSIS (g 99 Mo = 740 ke. V) Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón de 99 Mo medida con y sin blindaje en el factor de calibración de 99 m. Tc. 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 99 Mo = Act. con blindaje Fa Relación 99 Mo / 99 m. Tc = Act total 99 Mo Act. sin blindaje Limite de 99 Mo: 0, 15 m. Ci/m. Ci 99 m. Tc

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

5. p. H 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

Generador 68 Ge/68 Ga

Generador 68 Ge/68 Ga Rendimiento tipico 70% Breakthrough de Ge-68 : de 3 x 10 e-5 % a 1. 0 x 10 e-3% (aumenta con la edad de generador) Elucion: 5 m. L 0. 1 M HCl Necesidad de pre-elucion cuando no se usa varios dias (ej fin de semana) Tasa de radiacion en contacto con el generador <0. 5 m. R por m. Ci de Ge-68. Debe estar dentro de un castillo blindado para asegurar 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 Radiacion emitida Fotones: 0. 51 Mev aniquilacion del positron 178% abundancia 1. 08 Mev gamma

Fecha de calibración: Actividad (m. Ci): 01/04/2010 12: 00 49. 9