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

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Presentación del tema: "Generadores de Radionucleidos Dra Henia Balter CBMRI Centro de Investigaciones Nucleares."— Transcripción de la presentación:

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

2 Necesidad del uso de RN de corto T ½ en Medicina Nuclear Desventaja: traslado desde el centro de producción INTRODUCCIÓN Padre Hijo T A > T B

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

4 GENERADORES Los métodos más usados para la separación del RN hijo son: Extracción por solvente Extracción por solvente Sublimación Sublimación Cromatográfico 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 R f (padre) = 0 y R f (hijo) = 1

5 Generador cromatografico Columna de vidrio ó plástico Placa porosa en su base Placa porosa en su base Matriz o soporte: Matriz o soporte: Alúmina Al 2 O 3 Alúmina Al 2 O 3 Sílice SiO 2 Sílice SiO 2 Óxido de zirconio hidratado ZrO 2 Óxido de zirconio hidratado ZrO 2 Óxido de Sn hidratado Óxido de Sn hidratado Resinas catiónicas o aniónicas Resinas catiónicas o aniónicas Papel cromatográfico Papel cromatográfico Carbón activado Carbón activado Blindaje Blindaje

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

7 Radionucleido padre Radionucleido padre Baja radiotoxicidad Baja radiotoxicidad T 1/2 largo T 1/2 largo Alto rendimiento de elución del RN hijo en forma repetitiva y reproducible Alto rendimiento de elución del RN hijo en forma repetitiva y reproducible Eluato libre del RN padre y del material adsorbente Eluato libre del RN padre y del material adsorbente Eluato compatible con el medio interno Eluato compatible con el medio interno Estéril Estéril Apirógeno Apirógeno Preferentemente en solución salina Preferentemente en solución salina Fácil de construir y blindar Fácil de construir y blindar Fuerte y compacto para su traslado Fuerte y compacto para su traslado

8 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 T 1/2 hijo Decaim. del hijo T 1/2 padre T 1/2 hijo Decaim. del hijo 99 Mo – 99m Tc 66 h 6 h T.I. 99 Mo – 99m Tc 66 h 6 h T.I. 113 Sn – 113m In 115d 1.67 h T.I. 113 Sn – 113m In 115d 1.67 h T.I. 188 W – 188 Re 69.4d h -, T.I (15%) 188 W – 188 Re 69.4d h -, T.I (15%) 90 Sr – 90 Y 29 a 64 h - 90 Sr – 90 Y 29 a 64 h - 82 Sr – 82 Rb 25 d 75 s + 82 Sr – 82 Rb 25 d 75 s + 68 Ge – 68 Ga 271 d 68 m + 68 Ge – 68 Ga 271 d 68 m +

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

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

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

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

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

14 Activación neutrónica del 98 Mo 98 Mo(n, ) 99 Mo =0.14 barns - Actividad especifica1 Ci 99 Mo/g Mo natural 8 Ci 99 Mo/g Mo enriquecido - Blancos de irradiación MoO 3 y Mo metal - Reacciones secundarias (n,p) y (n, ) poco importantes (n, ) 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

15 Procesamiento post irradiación del MoO 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 b) Ajustar a 0.5-5M de álcali Extracción por solventes 2. Usar en forma de MoO 3 Sublimación

16 Producción de 99 Mo por fisión de 235 U 235 U(n,f) 99 Mo Rend: 6.1% Irradiacion de 1g 235 U, 6 días = 7x10 13 n/cm 2.s 142 Ci 99 Mo = 7x10 13 n/cm 2.s 142 Ci 99 Mo Actividad especifica 9x10 3 Ci/g Mo práctica 5x10 5 Ci/g Mo teórica

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

18 Empleo de blancos enriquecidos con 235 U Incrementa el rendimientoIncrementa el rendimiento Disminuye la reacción indeseableDisminuye la reacción indeseable 238 U(n, ) 239 U 239 Np 239 Pu El 239 Pu es emisor y muy toxico

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

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

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

22 SUBLIMACION Alta pureza radionucleidicaAlta pureza radionucleidica Alta pureza radioquímicaAlta pureza radioquímica Alta pureza químicaAlta pureza química Baja probabilidad de contaminación bacterianaBaja probabilidad de contaminación bacteriana Soluciones de alta concentraciónSoluciones de alta concentración 99 Mo de reactor 99 Mo de reactor

23 Generador cromatografico de 99 Mo – 99m Tc Columna de lecho de alúmina a pH donde se adsorbe el Mo en forma de MoO 4 = o Mo 7 O Columna de lecho de alúmina a pH donde se adsorbe el Mo en forma de MoO 4 = o Mo 7 O Mo obtenido de fisión del 235 U 99 Mo obtenido de fisión del 235 U Alta actividad específica (10 4 Ci/g Mo) Alta actividad específica (10 4 Ci/g Mo) Capacidad de adsorción: Capacidad de adsorción: 2 mg Mo / g alúmina 2 mg Mo / g alúmina Autoclavado de la columna Autoclavado de la columna Ensamblado en condiciones Ensamblado en condiciones asépticas en blindaje de Pb asépticas en blindaje de Pb Controles de calidad Controles de calidad

24 TIPOS DE GENERADORES DE 99 Mo – 99m Tc 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 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 H 2 O 2 y HO 2. 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 Interferencia en la marcación de los kits POSIBLES SOLUCIONES POSIBLES SOLUCIONES Eluir 1 hora después de haber eliminado Eluir 1 hora después de haber eliminado los contaminantes NaCl 0.9% fresco introduce O 2 NaCl 0.9% fresco introduce O 2 Agregar agentes oxidantes como ClO –, NO 3 -, u otros Agregar agentes oxidantes como ClO –, NO 3 -, u otros Aumentar el O 2 disuelto en el NaCl 0.9 % Aumentar el O 2 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 Mejora el problema de disminución del % de elución de los de lecho húmedo de lecho húmedo Introduce aire al sistema, manteniendo Introduce aire al sistema, manteniendo el Tc como 99m TcO 4 - el Tc como 99m TcO 4 -DESVENTAJAS La columna podria quedar húmeda si se La columna podria quedar húmeda si se el vial tiene poco vacio o se seca el vial tiene poco vacio o se seca insuficientemente insuficientemente

28 GENERADOR DE LECHO SECO

29 CONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDO EFICENCIA DE ELUCIÓN PERFIL DE ELUCIÓNPERFIL DE ELUCIÓN PUREZA QUÍMICAPUREZA QUÍMICA PUREZA RADIONUCLEÍDICAPUREZA RADIONUCLEÍDICA PUREZA RADIOQUÍMICAPUREZA RADIOQUÍMICA pH DEL ELUATOpH DEL ELUATO ESTERILIDAD Y APIRIGENICIDADESTERILIDAD Y APIRIGENICIDAD

30 1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN Es la fracción del 99m Tc presente en el generador que es separada durante el proceso de elución Factores que influyen: radicales libres (e - (ac), OH, H 2, etc.) radicales libres (e - (ac), OH, H 2, etc.) Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie de la columna Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie de la columna mala calidad del adsorbente mala calidad del adsorbente canalización de la columna canalización de la columna mal empaquetamiento de la columna mal empaquetamiento de la columna proceso de esterilización proceso de esterilización precipitacion de cristales de NaCl 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 99m TcO 4 - 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 El volumen requerido para eluir el máximo es proporcional al tamaño del lecho es proporcional al tamaño del lecho El ancho del pico es proporcional al tamaño El ancho del pico es proporcional al tamaño del lecho del lecho La altura del pico es inversamente La altura del pico es inversamente proporcionalal tamaño del lecho proporcionalal tamaño del lecho

32 3. PUREZA QUÍMICA La impureza química más importante es el Al +3. Límite: < 10 g / 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 g / mL Color rosado > 10 g / mL

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

34 CROMATOGRAFÍA ASCENDENTE ITLC-SG con NaCl 0.9 % (I) y MEC (II) R f de las especies presentes (I) (II) (I) (II) R f 99 Mo = 0.2 – 0.3 R f 99m TcO 4 - = 1.0 R f 99m TcO 4 - = 0.7 – 0.9 R f 99m TcO 2 = 0.0 R f 99m TcO 2 = 0.0

35 MEDIDA DE ATENUACIÓN EN CALIBRADOR DE DOSIS ( 99 Mo = 740 keV) Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón de 99 Mo medida con y sin blindaje en el factor de calibración de 99m Tc. El cociente es el Factor de Atenuación (F a ) = Act.con blindaje Act. sin 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 F a F a Relación 99 Mo / 99m Tc = Act total 99 Mo Act. sin blindaje Act. sin blindaje Limite de 99 Mo: 0,15 Ci/mCi 99m Tc

36 ESPECTROMETRÍA ESPECTROMETRÍA Es más exacto pues se mide la actividad correspondiente a la emisión de los fotones de 740 keV del 99 Mo Es más sensible pues detecta niveles de actividad mucho menores 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. 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. 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 Teniendo en cuenta la eficiencia y corrigiendo por las abundancias correspondientes, se calcula la relación 99 Mo / 99m Tc 99 Mo / 99m Tc

37 5.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 Generador 68 Ge/ 68 Ga

39 Rendimiento tipico 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-elucion cuando no se usa varios dias (ej fin de semana) Tasa de radiacion en contacto con el generador <0.5 mR por mCi 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

40 Fecha de calibración:01/04/ :00 Actividad (mCi):49.9


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