РАДИОХИМИЯ, 2021, том 63, № 2, с. 193-200

УДК 544.582

РАЗДЕЛЕНИЕ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ

НА АНИОНООБМЕННОМ КАРТРИДЖЕ QMA LIGHT

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАДИОФАРМПРЕПАРАТОВ

НА ОСНОВЕ ¹⁸F

^а Белорусский государственный университет, 220030, Минск, пр. Независимости, д. 4

^б Белорусский государственный институт метрологии, Минск, Старовиленский тракт, д. 93

*e-mail: crot.vadik@yandex.ru

Получена 30.08.2019, после доработки 24.01.2020, принята к публикации 30.01.2020

Исследованы процессы сорбции и элюирования на анионообменном картридже QMA light долгожи-

вущих радионуклидов, образующихся в [¹⁸O]H₂O при облучении ниобиевой мишени с входным ок-

ном из сплава Havar на циклотроне Cyclone 18/9 HC. Показано, что свыше 90 % радионуклидов ⁵¹Cr

и ⁷Be из облученной [¹⁸O]H₂O сорбируется на анионообменном картридже QMA light. Радионуклиды

55,56,57,58Co, ^52,54Mn и ⁵⁷Ni проходят через картридж и поступают в флакон с [¹⁸O]H₂O для последующей

регенерации. Установлено, что около 30% радиоизотопов кобальта и марганца, а также ~7% хрома нахо-

дятся в облученной [¹⁸O]H₂O в составе твердых частиц размерами >5 мкм. Обнаружено, что основные

дозообразующие радионуклиды хрома, марганца, кобальта и бериллия практически не десорбируются

с QMA light при элюировании [¹⁸F]фторида комплексом K₂CO₃ с криптандом [2.2.2] в смеси ацетони-

трил-вода, обеспечивая очистку от указанных радионуклидных примесей в 30-100 раз. Радиоизотопы

Nb, Ta, Re и Tc количественно сорбируются на анионообменном картридже и большей частью (до 80%

от суммарной активности) элюируются вместе с [¹⁸F]фторидом в реактор для синтеза. Обнаруженным

закономерностям распределения долгоживущих радионуклидов предложено объяснение с учетом их

химических форм нахождения в водных растворах и свойств используемых сорбентов.

Ключевые слова: позитронно-эмиссионная томография, радиофармпрепарат, [¹⁸O]H₂O, [¹⁸F]фторид,

радионуклидные примеси, QMA light.

DOI: 10.31857/S003383112102012X

Подавляющая доля радиофармпрепаратов (РФП),

с периодом полураспада от 1 до 312 сут [1-11]. С

используемых в ПЭТ-диагностике, содержит в сво-

облученной водой эти радионуклидные примеси

ем составе изотоп ¹⁸F, который обладает удобным

попадают непосредственно в реактор радиохими-

периодом полураспада и мягким спектром пози-

ческого синтеза, что может приводить к снижению

тронного излучения. Наиболее распространенный

выходов синтеза меченых соединений [6, 9, 12], а

метод получения указанного радионуклида - облу-

также снижению радионуклидной чистоты РФП.

чение высокоэнергетическими (18 МэВ) протонами

Так, авторы работ [3, 7] наблюдали ДРН кобальта,

обогащенной по кислороду ¹⁸O (>95 %) воды. По-

хрома марганца, ниобия суммарной активностью

мимо наработки целевого радионуклида ¹⁸F (T_1/2 =

1.3 кБк в готовой лекарственной форме [¹⁸F]NaF.

109.8 мин) в результате выщелачивания продуктов

Интенсивное вымывание ДРН из мишени может

протонной и нейтронной активации мишени проис-

приводить к увеличению дозовых нагрузок на ради-

ходит накопление в облучаемой [¹⁸O]H₂O долгожи-

охимический персонал, который извлекает отрабо-

вущих по отношению к ¹⁸F радионуклидов (ДРН)

танные материалы после синтеза из горячих камер,

193

194

КРОТ и др.

а также инженерный персонал, ответственный за

модуле синтеза в соответствии с методиками, изло-

дозиметрию, учет и хранение радиоактивных отхо-

женными в работах [11, 14]. Использовали наборы

дов. В частности, в республиканском ПЭТ-центре

реагентов производства ABX (Германия). Анионоо-

(Минск, Беларусь) мощности эквивалентной дозы

бменный картридж Sep-Pak Accell Plus QMA Light

(МЭД) на расстоянии 10 см от флакона с [¹⁸O]H₂O

(Waters, США), содержащий 130 мг сорбента на

(объемом 10-12 мл) для регенерации после трех

картридж, с размерами частиц сорбента 37-55 мкм

дней выдержки по мере активации мишени возрас-

(далее по тексту - QMA Light) непосредственно пе-

тали с 5 до 250 мкЗв/ч. При этом внутри горячей

ред синтезом переводили в гидрокарбонатную фор-

камеры с установленными в ней модулями Synthera

му промыванием 5 мл 8.4%-ного раствора NaHCO₃

(IBA, Бельгия) МЭД через сутки после синтеза пре-

и далее 5 мл деионизованной воды. Для выделения

вышала 80 мкЗв/ч и мало изменялась после поверх-

[18F]фторида облученную [18O]H2O пропускали че-

ностной дезактивации оборудования.

рез QMA light со скоростью 5 мл/мин. Прошедшую

Первым этапом очистки от ДРН при производ-

через картридж облученную [¹⁸O]H₂O собирали во

стве меченных фтором-18 РФП является выделение

флаконы для регенерации; флаконы удаляли из го-

целевого нуклида в форме [¹⁸F]фторида из облучен-

рячей камеры BBS1-SY (Comecer, Италия) не ранее

ной [¹⁸O]H₂O посредством сорбции на анионооб-

чем через сутки после синтеза. Для элюирования

менном картридже. Литературных данных по раз-

[18F]фторида в реактор радиохимического синтеза

делению ДРН на этой стадии крайне мало [1, 8],

использовали 600 мкл раствора, содержащего ком-

причем исследования выполнены в основном для

плекс карбоната калия с криптандом [2.2.2] в смеси

анионообменного картриджа Chromafix PS-HCO_3-.

воды и ацетонитрила (60 : 40).

Целью настоящей работы является изучение

Активность γ-излучающих нуклидов в про-

разделения на анионообменном картридже QMA

пущенной через картридж облученной [18O]H2O

light ДРН, образующихся в [¹⁸O]H₂O при облуче-

для регенерации (в англоязычной литературе

нии ниобиевой мишени с входным окном из сплава

recovered), а также на картриджах для твердофазной

Havar на циклотроне Cyclone 18/9 HC в процессе

очистки на момент окончания синтеза определяли с

производства наиболее массового РФП - 2-[¹⁸F]

фтордезоксиглюкозы

([¹⁸F]ФДГ). Идентификация

использованием спектрометра с детектором на осо-

радионуклидов и исследование процессов их мас-

бо чистом германии в соответствии с методикой,

сопереноса могут быть полезными для оптимиза-

изложенной в работах [10, 14] (детекторная система

ции процедур обращения с радиоактивными отхо-

GEM40-83/DSPEC jr 2.0, энергетический диапазон

дами в радиохимической лаборатории ПЭТ-центра,

14.5-2911 кэВ, разрешение 0.182 кэВ/канал). Иден-

а также разработки корректирующих мероприятий

тификацию ДРН проводили посредством соотнесе-

для снижения дозовой нагрузки на персонал.

ния энергий γ-квантов, определенных эксперимен-

тально, со значениями, приведенными в справочнике

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

[15]. Из-за высокой активности ДРН измерения осу-

ществляли не менее, чем через 2 сут после синтеза.

Радионуклид ¹⁸F получали облучением мишеней

Процентную долю свободной ионной формы

Nirta Fluor (материал камеры - ниобий) с окнами

металлов рассчитывали с использованием значений

из сплава Havar толщиной 25 мкм на циклотроне

констант устойчивости (β_i) фторидных и гидрок-

Cyclone 18/9 HC (IBA, Бельгия). Мишень заполня-

сокомплексов, приведенных в табл. 1, при объем-

ли 3.2 мл [¹⁸O]H₂O с обогащением не менее 97%

ной активности [¹⁸F]фторид-ионов 2.59×10¹³ Бк/л

(Центр молекулярных исследований, Россия) и

(700 Ки/л) и нейтральном рН. Долю свободной

облучали протонами 90-130 мин при ионном токе

ионной формы металла (φ(Men+)) в зависимости от

75-80 мкА. Более подробно условия получения ¹⁸F

концентрации соответствующего лиганда с(L) рас-

описаны в работе [13].

считывали по формуле

Синтез меченных фтором-18 РФП выполняли на

микрореакторном (Synthra RN Plus, Synthra GmbH,

(1)

Германия) либо кассетном (Synthera, IBA, Бельгия)

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

РАЗДЕЛЕНИЕ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ

195

Таблица 1. Использованные в работе значения суммар-

Таблица 2. Активность долгоживущих радионуклидов в

ных констант устойчивости (β_i) фторидных и гидроксо-

[18O]H2O на момент окончания облучения (по результа-

там 10 измерений)

комплексов, по данным работы [16]

Фторидные комплексы

Радионуклид

Активность, кБк

⁷Be

0.01-12

Катион

lg β₁

lg β₂

lg β₃

lg β₄

⁵¹Cr

0.041-84

Be²⁺

5.89

10.83

14.39

16.38

⁵²Mn

0.05-17

Cr³⁺

5.20

8.54

11.02

⁵⁴Mn

0.119-3.5

Mn³⁺

5.76

⁵⁵Co

15.3-92

Гидроксокомплексы

⁵⁶Co

1.95-41.9

Катион

lg β₁

lg β₂

lg β₃

lg β₄

⁵⁷Co

1.08-19.7

Be²⁺

7.48

15.21

15.0

⁵⁸Co

10.4-141

Cr³⁺

10.1

17.8

29.9

⁵⁷Ni

9.73-7.41

Mn²⁺

3.9

8.3

⁹²Nb + ⁹⁵Nb

0.03-0.20

Сo²⁺

4.4

10.5

⁹⁵Tc + ⁹⁶Tc

0.222-12.9

¹⁸³Re + ¹⁸⁴Re

0.105-0.615

где β_i - константа устойчивости, соответствующая

¹⁸²Ta + ¹⁸³Ta

0-0.190

комплексу, в котором координировано i лигандов

(L)

ленные коэффициенты распределения ДРН между

картриджем QMA light и [¹⁸O]H₂O для регенерации,

РЕЗУЛЬТАТ

усредненные по результатам 7 синтезов, представ-

лены на рис. 1. Отметим, что накопленная мише-

Сорбция долгоживущих радионуклидов на

нью доза не оказывала существенного влияния на

картридже QMA light. По результатам γ-спектро-

характер распределения ДРН. Достоверные чис-

метрических исследований в [¹⁸O]H₂O, облученной

ленные данные удалось получить только по основ-

в ниобиевой мишени с входным окном из сплава

ным дозоопределяющим ДРН. По радионуклидам

Havar на циклотроне Cyclone 18/9 HC, нами были

ниобия, технеция и рения, также наблюдавшимся

идентифицированы более 20 ДРН. Доминирую-

в γ-спектрах, получение такого рода данных затруд-

щими радионуклидами являются изотопы кобаль-

нительно вследствие низкой активности указанных

та (⁵⁵Co, ⁵⁶Co, ⁵⁷Co, ⁵⁸Co), хрома (⁵¹Cr), марганца

радионуклидов и наложения линий от разных изо-

(⁵²Mn, ⁵⁴Mn), никеля (⁵⁷Ni) и бериллия (⁷Be). Актив-

топов. В этом случае были выполнены только каче-

ность каждого из них на момент окончания синте-

ственные оценки.

за варьировалась в широких пределах - от десятых

долей до сотни кБк (табл. 2). Радиоизотопы Tc, Nb,

Re и Ta имели активность, как правило, на 2-3 по-

рядка ниже, чем радионуклиды Co и Cr. Значения

QMA light

100

активностей ДРН в облученной [¹⁸O]H₂O в первую

очередь зависели от накопленной мишенью дозы

и сильно возрастали после 2500 мкА·ч [11]. На со-

держание ДРН также влияли режим, продолжитель-

ность и периодичность облучения мишени, содер-

жание химических примесей в облучаемой воде и

ряд других факторов.

По мере прохождения облученной [¹⁸O]H₂O че-

рез картридж QMA light на анионообменной смоле

51Cr 54Mn 55Co 56Co 57Co 58Co 57Ni 7Be

происходит сорбция [¹⁸F]фторида и других анионов.

Рис. 1. Распределение долгоживущих радионуклидов,

Собранная во флакон для регенерации [¹⁸O]H₂O со-

образующихся при наработке [18F]фторида на циклотро-

держит радионуклиды, находящиеся в катионной

не Cyclone 18/9 HC, между водной фракцией и анионооб-

менным картриджем QMA light.

и нейтральной форме. Экспериментально опреде-

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

196

КРОТ и др.

Таблица 3. Доля активности (%) долгоживущих радионуклидов, элюирующихся с картриджа QMA light комплексом

K₂CO₃/криптанд [2.2.2] в растворе ацетонитрил : вода (40 : 60), от активности долгоживущих радионуклидов, сорби-

ровавшихся из облученной [¹⁸O]H₂O (по результатам 8 измерений)

Радионуклид

⁵¹Cr

⁵⁴Mn

⁵⁶Co

⁵⁷Co

⁵⁸Co

⁷Be

⁵⁷Ni

^ΣTc

^ΣRe

Доля активности ДРН в

элюате от активности на

0.3-3.0

0.7-3.2

2.9-9.7

3.7-8.8

3.7-9.7

0-0.9

15-21

52-56

90-99

QMA light, %

Свыше 90% радионуклидов ⁵¹Cr и ⁷Be из об-

часто было ниже предела обнаружения (~1-5 Бк) ис-

лученной [¹⁸O]H₂O, доставленной из мишени ци-

пользовавшейся методики γ-спектрометрии. Наши

клотрона, сорбируются на картридже QMA light.

экспериментальные данные хорошо согласуются с

Для радионуклидов Co, Mn и Ni наблюдается обрат-

результатами [1, 8], полученными по радионукли-

ная картина - около 70% активности ДРН кобаль-

дам ¹⁸⁴Re, ¹⁸³Re, ^95mTc и ⁹⁶Tc при использовании

та и никеля и более 90% ⁵⁷Ni приходится на воду

анионообменного картриджа Chromafix PS-HCO_3-.

[¹⁸O]H₂O для регенерации (рис. 1). Радиоизотопы

Элюирование долгоживущих радионуклидов

Nb, Ta, Re и Tc практически полностью сорбиру-

с картриджа QMA light. Полученные в настоящей

ются на ионообменном картридже QMA light, в

работе экспериментальные закономерности по элю-

[¹⁸O]H₂O для регенерации они наблюдались в от-

ированию ДРН вместе со [¹⁸F]фторидом из анионоо-

дельных образцах и в следовых количествах.

бменного картриджа QMA light приведены в табл. 3.

В литературе описаны закономерности рас-

Основные дозообразующие радионуклиды хрома,

пределения ДРН между анионообменной смолой

марганца, кобальта и бериллия практически не вы-

и водной фазой только для небольшого числа ра-

мываются из картриджа QMA light водно-ацетони-

дионуклидов. Исследования по сорбции 57Ni, а

трильным раствором комплекса K₂CO₃/криптанд

также изотопов ниобия и тантала из облученной

[2.2.2]. На ионообменной смоле остается более 90%

[¹⁸O]H₂O нам не известны. По данным исследо-

активности указанных радионуклидов. Несколько

вателей, использовавших картридж Chromafix

более высокий коэффициент вымывания наблюдает-

PS-HCO_– [1, 8], в воде после этого анионообменно-

ся для ⁵⁷Ni. Таким образом, картридж QMA light обе-

го картриджа остается от 65 до 90% суммарной ак-

спечивает эффективную очистку от основных ДРН,

тивности радионуклидов кобальта и марганца, что

образующихся при облучении [¹⁸O]H₂O в ниобиевой

хорошо согласуется с нашими результатами. Экс-

мишени с входной фольгой из сплава Havar.

периментальные данные, полученные для изотопа

Наши экспериментальные данные достаточно

⁵¹Cr различными авторами, сильно отличаются.

хорошо согласуются с результатами других авто-

Так, при использовании ионообменного картрид-

ров. Так, в работе [18] отмечалось, что водный рас-

жа Chromafix PS-HCO– в воде [18O]H2O остается от

твор K₂CO₃ в концентрации 0.5-3 мг/мл элюирует

30 до 75% исходной активности радионуклида ⁵¹Cr

с картриджа QMA light вместе с [¹⁸F]фторидом в

[1, 6, 8]. С другой стороны, согласно данным работы

зону синтеза до 15% сорбированных ДРН. Близкие

[17] и нашим данным, в воде для регенерации оста-

к нашим результаты были получены авторами рабо-

ется менее 10% указанного радионуклида. В работе

ты [8]. По их данным, водно-ацетонитрильным рас-

[1] также отмечалось, что распределение ⁵¹Cr сильно

твором карбоната тетрабутиламмония с картриджа

изменялось от образца к образцу и не совпадало по

Chromafix PS-HCO_– элюируется около 10-12% ра-

характеру распределения с другими радионуклида-

дионуклидов кобальта, 2-7% - марганца и 17% -

ми.

никеля. Расхождение имеет место только для ⁵¹Cr:

ДРН технеция, рения, ниобия и тантала практи-

по нашим данным (с использованием комплекса

чески полностью сорбируются на анионообменном

K₂CO₃/криптанд [2.2.2]) с QMA light вымывается

картридже QMA light. В воде для регенерации со-

до 3% ⁵¹Cr, а в работе [8] с Chromafix PS-HCO_3- уда-

держание указанных нуклидов не превышало 2-3%

лялось 24% хрома.

от их общей активности в облученной [¹⁸O]H₂O и

Для радионуклидов технеция, рения, тантала и

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

РАЗДЕЛЕНИЕ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ

197

ниобия наблюдается обратная зависимость. Они

принята равной 2.59×10¹³ Бк/л (700 Ки/л), что соот-

интенсивно элюируются с картриджа QMA light

ветствует концентрации ~4×10^-7 моль/л.

вместе с [¹⁸F]фторидом в реактор для синтеза и, на-

Полученные результаты свидетельствуют о том,

пример, по окончаниисинтеза [¹⁸F]ФДГ обнаружи-

что ДРН не склонны к образованию устойчивых

ваются на картридже Sep-Pak Alumina B Plus Long

комплексов со [¹⁸F]фторидом. При выбранной объ-

Cartridge, содержащем 1710 мг щелочного оксида

емной активности [¹⁸F]фторида лишь 24% ионов

алюминия с размером частиц 50-300 мкм, (далее -

бериллия и 19% - марганца образуют комплексы с

Alumina B) в значительно бóльших количествах,

галогенидом. При этом в таких комплексах ион ме-

чем на анионообменном картридже. По нашим

талла преимущественно координируется лишь с од-

оценкам, с картриджа QMA light вымывается от 60

ним анионом, поэтому такие фторидные комплексы

до 80% суммарной активности указанных радио-

сохраняют положительный заряд. Следовательно,

нуклидов. Так, только около половины активности

можно исключить из дальнейшего рассмотрения

радиоизотопа ⁹⁵Nb остается на анионообменном

влияние [¹⁸F]фторида как лиганда, участвующего в

картридже QMA light. Для радионуклидов ⁹⁵Tc и

образовании комплексов, на процессы распределе-

⁹⁶Tc ~52-56% активности элюируется водно-ацето-

ния ДРН в процессе радиохимического синтеза.

нитрильным раствором комплекса K₂CO₃/криптанд

Представленные на рис. 2 зависимости доли сво-

[2.2.2]. Радиоизотопы рения и тантала количествен-

бодной ионной формы радионуклидов в регенерате

но (по нашим оценкам, до 99%) выщелачиваются с

[18O]H2O свидетельствуют о том, что лишь ионы

анионообменной смолы. Так, при суммарной актив-

хрома в экспериментальных условиях образуют

ности различных радиоизотопов рения (¹⁸¹Re, ¹⁸²Re,

устойчивые гидроксокомплексы. В частности, при

¹⁸³Re и ¹⁸⁴Re) на картридже для очистки Alumina B

рН 7 ~82% хрома находится в форме [Cr(OH)₂]⁺ и

в диапазоне 1-10 кБк их концентрация на анионо-

~18% - в форме [Cr(OH)]²⁺ (рис. 2). Для бериллия

обменном картридже QMA light была сопоставима

в водном растворе 75% радионуклидов будет нахо-

или ниже предела обнаружения (~5-20 Бк). Таким

диться в форме [Be(OH)]⁺, а оставшиеся 25% - в

образом, радионуклиды технеция, рения и ниобия

форме Be²⁺. Напротив, радионуклиды марганца и

ведут себя в условиях синтеза подобно [¹⁸F]фто-

кобальта при нейтральном значении pH будут пол-

рид-аниону и плохо с ним разделяются.

ностью находиться в форме свободных ионов.

Процессы комплексообразования и богатая окис-

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

лительно-восстановительная химия хрома в водных

растворах могут быть причинами противоречий в

В литературе имеется крайне мало сведений,

опубликованных экспериментальных данных по

объясняющих закономерности в распределении

распределению ⁵¹Cr между регенератом [¹⁸O]H₂O и

ДРН между [¹⁸О]H₂O для регенерации, анионо-

анионообменными картриджами. В силу интенсив-

обменным картриджем QMA light и остальными

ного радиолиза воды, при котором образуются как

компонентами модуля синтеза (реактор, картрид-

сильные восстановители - сольватированные элек-

жи для твердофазной очистки и др.). Ключевы-

троны, так и сильные окислители - гидроксильные

ми факторами, определяющими поведение ДРН

радикалы, в растворе могут одновременно суще-

в рассматриваемой системе, являются концентра-

ствовать ионы хрома как в низшей (Cr³⁺, Cr²⁺), так

ция (активность) [¹⁸F]фторида и pH облученной

и в высшей (СrO_2-) степенях окисления. Однако не-

[¹⁸O]H₂O. Из-за высокой активности последней

высокая доля вымывания хрома с картриджа QMA

прямое измерение кислотности не представляется

light водно-ацетонитрильным раствором комплекса

возможным. Поэтому определение pH облучен-

K₂CO₃/криптанд [2.2.2] (3% от сорбированной ак-

ной [¹⁸O]H₂O, прошедшей через анионообменный

тивности) указывает на то, что лишь незначитель-

картридж QMA light, было выполнено через 3 сут

ная доля ⁵¹Cr в условия синтеза находится в хими-

после проведения синтеза. По результатам 7 изме-

ческой форме хроматов и других анионных форм.

рений он находился в интервале 6.5-7.0. Для рас-

Следовательно, сорбция ⁵¹Cr на картридже QMA

четов устойчивости фторидных комплексов ДРН

light может быть связана с процессами гидролиза

объемная активность [¹⁸F]фторида в [¹⁸O]H₂O была

[Cr(OH)₂]⁺ на мелкодисперсной анионообменной

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

198

КРОТ и др.

φ(Men+)

1.0

[Be(OH)]

[Cr(OH)]

[Cr(OH) ]

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

-12

-10

-8

-6

-4

-2

lg c(OH-)

Рис. 2. Зависимость доли свободной ионной формы радионуклидов [φ(Men+)] и доли гидроксокомплексов хро-

ма и бериллия от концентрации гидроксид-ионов.

смоле под действием гидрокарбонат-ионов с обра-

ющих катионов (Mn²⁺, Mn³⁺, Co²⁺). Образование

зованием нерастворимого в воде [Cr(OH)₃]⁰.

гидроксокомплексов рассматриваемых элементов

Количественная сорбция радионуклида ⁷Be на

начинается только при pH > 9, в то время как для

картридже QMA light объясняется в работе [6] об-

ионов хрома и бериллия существование соответ-

ствующих комплексов возможно уже в нейтраль-

разованием в облученной [¹⁸O]H₂O ионов Be(OH)_2-

ном водном растворе (рис. 2).

и BeF_42-, имеющих высокое сродство к аниониту.

Однако наши расчеты доли этого радионуклида в

Как и в случае ⁵¹Cr, для радионуклидов ⁵⁴Mn и

различных ионных формах, а также низкое вымыва-

⁵²Mn в условиях наработки [¹⁸F]фторида возможно

ние (менее 1%) ⁷Be с картриджа QMA light щелоч-

образование устойчивых анионных форм MnO_42-,

ным водно-ацетонитрильным раствором комплекса

MnO_–. Наличие перманганат- и манганат-ионов в

K₂CO₃/криптанд [2.2.2] однозначно показывают не-

облученной [¹⁸O]H₂O может являться одной из при-

возможность образования двухзарядных анионных

чин сорбции ⁵⁴Mn и ⁵²Mn на анионообменном кар-

комплексов бериллия. Вероятно, как и в случае с

тридже. Однако от общей активности радионуклида,

хромом, на поверхности зерен анионита при высо-

поступившего с циклотрона, сорбируется на анионо-

кой концентрации гидрокарбонат-ионов [Be(OH)]⁺

обменном картридже ~30%, а в последующем вымы-

гидролизуется с образованием полимерного гидрок-

вается водно-ацетонитрильным раствором комплек-

сида Be(OH)₂, нерастворимого в воде и механически

са K₂CO₃/криптанд [2.2.2] лишь ≤1%. Это указывает

задерживающегося на картридже QMA light.

на низкое процентное содержание марганца в анион-

ных формах перманганатов и манганатов в условиях

При анализе литературных данных по радиону-

производства меченных [¹⁸F]фтором РФП.

клидам ⁵⁴Mn, ⁵⁶Co, ⁵⁷Co и ⁵⁸Co какие-либо сведения

о формах нахождения рассматриваемых элементов

Неожиданным также выглядит сорбция на ани-

в облученной [¹⁸O]H₂O не обнаружены. По нашему

оните ~30% от активности радионуклидов ⁵⁶Co,

мнению, низкая сорбция кобальта и марганца ани-

⁵⁷Co и ⁵⁸Co в облученной [¹⁸O]H₂O при условии,

онообменным картриджем обусловлена устойчиво-

что для соединений кобальта отсутствуют стабиль-

стью к гидролизу в нейтральной среде соответству-

ные в нейтральных водных растворах анионные

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

РАЗДЕЛЕНИЕ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ

199

формы. Полученные экспериментальные данные

микрокристаллиты из сплава Havar, содержащие в

могут свидетельствовать о том, что в условиях про-

себе продукты активации материала окна мишени.

изводства

[¹⁸F]фторида происходит образование

Нельзя также исключить и возможности обра-

не только истинного раствора, содержащего ионы

зования дисперсной фазы с включениями ДРН в

примесных ДРН, но и коллоидно-дисперсной фазы.

результате окислительно-восстановительных про-

Анионообменный картридж QMA light в этом слу-

цессов и агрегации частиц при облучении водных

чае служит механическим фильтром, задерживаю-

растворов. При радиолизе воды с равными выхода-

щим частицы, диаметр которых превышает размер

ми образуются как ОН-радикалы, активно окисляю-

пор сорбента (5-10 мкм).

щие поверхность металлов, так и сольватированные

Дополнительным подтверждением наличия дис-

электроны, восстанавливающие ионы металлов в

персной фазы в облученной [¹⁸O]H₂O являются дан-

растворе вплоть до степени окисления 0. Агрегации

ные в работе [8]. В ней было установлено, что на

также может способствовать высокотемпературный

мишенных PAT-фильтрах, устанавливаемых в линии

гидролиз водных растворов ионов в условиях нара-

доставки облученной [¹⁸O]H₂O из мишени, с разме-

ботки [¹⁸F]фторида.

ром пор 10 мкм осаждалось ~5% от суммарной ак-

Низкая сорбционная способность радионуклида

тивности ДРН, однако поведение конкретных радио-

никеля ⁵⁷Ni на анионообменном картридже QMA

нуклидов сильно отличалось. Так, на механическом

light, по нашему мнению, связана с отсутствием в

PAT-фильтре сорбировалось ~25% радионуклидов

нейтральной среде отрицательно заряженных хи-

кобальта, до 11-15% - марганца и хрома, а радиоизо-

мических форм элемента: как гидроксокомплексов,

топы Tc и Re практически не обнаруживались (около

так и кислородсодержащих анионов. Невысокая со-

1-3% от активности в облученной [¹⁸O]H₂O). В на-

рбция радионуклида на картридже QMA light (~7%

шем случае в отсутствие механического PAT-фильтра

от активности, поступившей из облученной мише-

после мишени дисперсные частицы будут оседать на

ни циклотрона) может быть обусловлена включени-

анионообменном картридже. Можно показать, что

ем ⁵⁷Ni в состав дисперсных частиц с диаметром,

при условии плотной набивки картриджа QMA light

превышающим размер пор сорбента. Комплексом

зернами сорбента со средним диаметром 46 мкм ми-

карбоната калия с криптандом [2.2.2] в двухком-

нимальный размер пор будет составлять 5-10 мкм,

понентном растворителе вода-ацетонитрил вымы-

что и будет определять размер осаждающихся твер-

вается 15-21% сорбировавшегося на картридже

дых частиц с ДРН. Если допустить, что ⁵⁵Co, ⁵⁶Co,

QMA light радиоизотопа ⁵⁷Ni. Такой относительно

⁵⁷Co, ⁵⁸Co,⁵¹Cr, ⁵²Mn и ⁵⁴Mn находятся либо в кати-

высокий процент вымывания возможен только в

онной форме, либо в составе дисперсной фазы, то

том случае, если значительная доля ⁵⁷Ni локализу-

на частицы размером свыше 5-10 мкм, будет прихо-

ется в приповерхностном слое дисперсных частиц

диться ~30% от общей активности, а на катионные

и активно переходит в раствор в процессе выщела-

формы радионуклида - ~70 %.

чивания. Полученные экспериментальные данные

могут указывать на (со-)осаждение никеля на по-

Одним из наиболее вероятных механизмов обра-

верхности частиц в результате радиационно-инду-

зования дисперсных частиц с размером более 5 мкм

цированных процессов в облучаемой [¹⁸O]H₂O.

является межкристаллитная коррозия фольги Havar

- преимущественное выщелачивание металла меж-

Для радионуклидов Tc, Re, Nb и Ta наблюдается

ду более стойкими к коррозии кристаллитами. Этот

схожее с [¹⁸F]фторидом поведение в процессе со-

процесс известен в атомной энергетике для аусте-

рбции/элюирования - первой стадии нуклеофиль-

нитных сталей [19, 20] и наблюдается также при

ного синтеза РФП, меченных ¹⁸F. Известно, что

облучении кристаллических тел высокоэнергети-

рений и технеций, будучи элементами VIIб группы,

ческими ионами [21]. Межкристаллитная коррозия

в водных растворах в присутствии окислителей об-

вполне может протекать и в условиях производства

разуют устойчивые анионные формы со степенью

[¹⁸F]фторида: при бомбардировке фольги протона-

окисления +7. Поэтому они практически полно-

ми с энергией 18 МэВ и ее контакте с [¹⁸O]H₂O при

стью сорбируются на анионообменном картридже,

температуре свыше 220^○С. Взвешенными дисперс-

а потом легко элюируются щелочным раствором

ными частицами в таком случае будут выступать

карбоната калия с криптандом [2.2.2] в смеси воды

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021

200

КРОТ и др.

и ацетонитрила. После синтеза радионуклиды ре-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ния и технеция сорбируются, как и [¹⁸F]фторид, на

1. Bowden L., Vintró L.L., Mitchell P.I. et al. // Appl.

картридже Alumina B. Для тантала и ниобия более

Radiat. Isot. 2009. Vol. 67, N 2. P. 248-255.

характерны гидратированные оксиды Nb₂O₅·nH₂O

2. Бринкевич Д.И., Бринкевич С.Д., Барановский О.А. и

и Ta₂O₅·nH₂O в водных растворах. Как правило,

др. // Мед. физика. 2018. № 1. С. 80-88.

они слабо растворяются воде и несколько лучше - в

3. Dziel T., Tyminski Z., Sobczyk K. // Appl. Radiat. Isot.

щелочных растворах, что может способствовать их

2016. Vol. 109, N 2. P. 242-246.

поступлению в реактор радиохимического синтеза

4. Mochizuki S., Ogata Y., Hatano K. et al. // J. Nucl. Sci.

из облученной [¹⁸O]H₂O.

Technol. 2006. Vol. 43, N 4. P. 348-353.

5. Ito S., Sakane H., Deji S. // Appl. Radiat. Isot. 2006.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Vol. 64, N 3. P. 298-305.

6. Kilian K., Pegier M., Pecal A., Pyrzynska K.

В работе показано, что свыше 90% радионукли-

J. Radioanal. Nucl. Chem.

2016. Vol. 307, N 2.

дов ⁵¹Cr и ⁷Be из облученной в мишени циклотро-

P. 1037-1043.

на [¹⁸O]H₂O сорбируется на картридже QMA light.

7. Köhler M., Degering D., Zessin J. et al. // Appl. Radiat.

Для радионуклидов Co, Mn и Ni наблюдается об-

Isot. 2013. Vol. 81. P. 268-271.

ратная картина - около 70 % активности кобальта

8. Marengo M., Lodi F., Magi S. et al. // Appl. Radiat. Isot.

и марганца и более 90% ⁵⁷Ni остаются в регенерате

2008. Vol. 66, N 3. P. 295-302.

[¹⁸O]H₂O. Облученная в мишени циклотрона

9. Avila-Rodriguez M.A., Wilson J.S., McQuarrie S.A. //

[¹⁸O]H₂O представляет собой дисперсную си-

Appl. Radiat. Isot. 2008. Vol. 66, N 12. P. 1775-1780.

стему. До 30% кобальта и марганца, а также ~7%

10. Бринкевич С.Д., Крот В.О., Бринкевич Д.И. и др. //

хрома находятся в составе твердых частиц разме-

Радиохимия. 2019. Т. 61, № 4. С. 344-350.

рами >5 мкм, вымываемых из входной фольги ми-

11. Тылец П.В., Тугай О.В., Крот В.О. и др. // Изв.

шени циклотрона. Основные дозообразующие ра-

НАН Беларуси. Сер. хим. наук.

2018.

№ 3.

дионуклиды хрома, марганца, кобальта и бериллия

С. 359-368.

практически не элюируются с анионообменного

12. Nishijima K., Kuge Y., Tsukamoto E. et. al. // Appl.

картриджа QMA light, что обусловливает эффек-

Radiat. Isot. 2002. Vol. 57, N 1. P. 43-49.

тивную от них очистку (от 30 до 100 раз). Радио-

13. Бринкевич Д.И., Малиборский А.Я., Бринкевич С.Д. //

изотопы Nb, Ta, Re и Tc практически полностью

Ядерн. физика и инжиниринг. 2019. Т. 9, № 4. С. 402-

сорбируются на анионообменном картридже и впо-

408.

следствии интенсивно (до 80% суммарной актив-

14. Иванюкович А.А., Сорока С.А., Крот В.О. // Мед. фи-

зика. 2018. № 4(80). С. 59-65.

ности) элюируются с картриджа QMA light вместе

с [¹⁸F]фторидом в реактор. Очистка от этих ДРН

15. Browne E., Firestone R.B., Shirley V.S. Table of

Radioactive Isotopes. New York: Wiley, 2016. 14193 p.

на картридже QMA light малоэффективна. Однако

вследствие сорбции на картридже Alumina B, ис-

16. Лурье Ю.Ю. Расчетные и справочные таблицы для

химиков. М.: Рипол Классик, 2013. 446 c.

пользуемом на конечной стадии очистки [¹⁸F]ФДГ,

17. Al Rayyes A.H. // Nukleonika. 2010. Vol. 55, N 3.

их суммарная активность в готовой лекарственной

P. 401-405.

форме на 5 порядков ниже допустимого (согласно

18. Schueller M.J., Alexoff D.L., Schlyer D.J.

Nucl.

статье 01/2014:1325 Европейской Фармакопеи) зна-

Instrum. Meth. Phys. Res. B. 2007. Vol. 261. P. 795-799.

чения активности для ДРН. Обнаруженным законо-

19. Ажажа В.М. Десненко В.А., Ожигов Л.С. и др. //

мерностям распределения ДРН предложено объяс-

Вопр. атом. науки и техники. Сер.: Физика радиац.

нение с учетом их химических форм нахождения в

повреждений и радиац. материаловедение.

2009.

растворах при производстве РФП, меченных [¹⁸F]

№ 4-2. С. 241-246.

фтором.

20. Иванов С.Н., Поролло С.И., Дворяшин А.М. // Вопр.

атом. науки и техники. Сер.: Материаловедение и но-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

вые материалы. 2006. № 2. С. 222-228.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

21. Дидык А.Ю., Латышев С.В., Семина В.К. и др. //

интересов.

Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26, № 17. C. 1-5.

РАДИОХИМИЯ том 63 № 2 2021