一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换系统及方法

本发明属于放射性核素分离纯化，尤其涉及一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换系统及方法。

背景技术：

1、锕-225（225ac）是一种重要的医用α放射性核素，可用于靶向α治疗相关放射性药物的制备。225ac在生产、提取或纯化过程中，常与fe、zn、al、pb及其他金属杂质共存，上述杂质若去除不充分，会影响225ac产品的放射化学纯度、后续标记效率及使用安全性。因此，需要建立一种能够有效富集225ac、去除伴生杂质并获得高纯度²²5ac产品的分离纯化方法。

2、现有225ac纯化方法多采用单一树脂柱或单一酸体系进行分离，通常只能获得某一种酸介质中的225ac产品溶液，难以满足不同后续应用对酸体系的要求。实际使用中，盐酸体系和硝酸体系中的225ac产品各有适用场景：盐酸体系便于部分后续标记、转化或配制过程，硝酸体系则更适合某些储存、转移、再纯化或特定工艺衔接。因此，若纯化系统能够根据需要选择输出盐酸体系或硝酸体系225ac产品溶液，可减少人工转移和重复蒸干换酸步骤，降低放射性操作风险，提高纯化效率和产品适配性。基于此，有必要开发一种225ac盐酸/硝酸双体系纯化转换系统及方法，以实现目标核素富集、杂质去除和酸介质可控转换。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有225ac分离纯化过程中“高效杂质去除”与“酸介质可控转换”难以兼顾的技术瓶颈，提供了一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换系统及方法，该系统分离效率高、酸体系切换可控、产品适配性强且可自动化运行。通过构建由主分离树脂柱和辅助纯化树脂柱组成的多级树脂分离体系，并结合阀路切换、过渡产物收集及辅助纯化过程，实现225ac的选择性富集、酸体系洗脱、杂质去除和产物分流收集。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换系统，包括进液单元、动力泵、纯化柱、废液收集单元、产物收集单元以及用于控制管路通断的控制阀和三通阀，所述进液单元包括第一原料瓶、第二原料瓶、第三原料瓶和第四原料瓶，所述动力泵包括第一动力泵、第二动力泵、第三动力泵，所述纯化柱包括第一纯化柱、第二纯化柱、第三纯化柱，所述废液收集单元包括第一废液瓶，所述产物收集单元包括第一过渡产物瓶、硝酸体系产物瓶、第二过渡产物瓶和盐酸体系产物瓶，所述控制阀包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀以及第九控制阀，所述三通阀包括第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀。

4、第一原料瓶依次与第一控制阀、第一三通阀连接，所述第二原料瓶依次与第二控制阀、第二三通阀连接，所述第三原料瓶依次与第三控制阀、第三三通阀连接，所述第四原料瓶依次与第四控制阀、第三三通阀连接。

5、所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀依次连接，所述第一三通阀连接第一动力泵的进液端，所述第一动力泵的出液端依次连接第一纯化柱、第四三通阀、第五三通阀，所述第四三通阀还依次连接第五控制阀、第一废液瓶，所述第五三通阀分别连接第七控制阀、第八控制阀，所述第七控制阀依次连接第一过渡产物瓶、第二动力泵的进液端，所述第二动力泵的出液端依次连接第二纯化柱、第六控制阀以及硝酸体系产物瓶，所述第八控制阀依次连接第二过渡产物瓶、第三动力泵的进液端，所述第三动力泵的出液端依次连接第三纯化柱、第九控制阀以及盐酸体系产物瓶。

6、优选的，所述系统还包括与所述动力泵、控制阀和三通阀控制连接的控制器，所述动力泵为蠕动泵，所述控制阀为夹管阀。

7、优选的，所述第一纯化柱为tk221树脂柱（主分离树脂柱），用于对靶液中的225ac进行选择性保留，并通过硝酸洗脱液或盐酸洗脱液实现225ac的酸体系洗脱）。

8、优选的，所述第二纯化柱为tk102树脂柱（辅助纯化树脂柱），用于对硝酸体系225ac过渡产物中的fe、zn、al、pb等金属杂质进行吸附和抛光纯化）。

9、优选的，所述第三纯化柱为tk101树脂柱（辅助纯化树脂柱），用于对盐酸体系225ac过渡产物中的金属杂质进行进一步去除和抛光纯化。

10、优选的，所述进液单元、动力泵、纯化柱、废液收集单元、产物收集单元、控制阀和三通阀均通过软管连接。

11、本发明还提供了一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换方法，包括硝酸体系225ac产品的制备：

12、s1、树脂和溶液装入：将tk221树脂装入第一纯化柱，将tk102树脂装入第二纯化柱，将靶液装入第一原料瓶，将硝酸溶液装入第二原料瓶。

13、s2、靶液上柱第一纯化柱吸附225ac：控制第一原料瓶、第一控制阀、第一三通阀、第一动力泵、第一纯化柱、第四三通阀、第五控制阀、第一废液瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第一动力泵，使得第一原料瓶中的含225ac靶液依次经第一动力泵、第一纯化柱后，靶液中的225ac被tk221树脂选择性保留，未被保留的靶液基体、溶剂及非目标杂质作为上样流出液进入第一废液瓶。

14、s3、第一纯化柱洗脱：控制第二原料瓶、第二控制阀、第二三通阀、第一三通阀、第一动力泵、第一纯化柱、第四三通阀、第五三通阀、第一过渡产物瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第一动力泵，使得第二原料瓶中的硝酸溶液经第一纯化柱后，将保留于tk221树脂上的225ac洗脱下来，所得硝酸体系225ac洗脱液进入第一过渡产物瓶，得到硝酸体系225ac洗脱液。

15、s4、第二纯化柱洗脱：将第一过渡产物瓶中收集的硝酸体系225ac洗脱液稀释后，控制第一过渡产物瓶、第二动力泵、第二纯化柱、第六控制阀、硝酸体系产物瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第二动力泵，使得稀释后的硝酸体系225ac洗脱液经第二纯化柱，金属杂质被吸附并保留于tk102树脂上，225ac随硝酸体系流出液继续流出进入硝酸体系产物瓶，得到硝酸体系225ac产品溶液。

16、本发明还提供了一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系纯化转换方法，包括盐酸体系225ac产品的制备：

17、s1、树脂和溶液装入：将tk221树脂装入第一纯化柱，将tk101树脂装入第三纯化柱，将靶液装入第一原料瓶，将盐酸溶液装入第三原料瓶。

18、s2、靶液上柱第一纯化柱吸附225ac：控制第一原料瓶、第一控制阀、第一三通阀、第一动力泵、第一纯化柱、第四三通阀、第五控制阀、第一废液瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第一动力泵，使得第一原料瓶中的含225ac靶液依次经第一动力泵、第一纯化柱后，靶液中的225ac被tk221树脂选择性保留，未被保留的靶液基体、溶剂及非目标杂质作为上样流出液进入第一废液瓶。

19、s3、第一纯化柱洗脱：控制第三原料瓶、第三控制阀、第三三通阀、第二三通阀、第一三通阀、第一动力泵、第一纯化柱、第四三通阀、第五三通阀、第二过渡产物瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第一动力泵，使得第三原料瓶中的盐酸溶液经第一纯化柱后，将保留于tk221树脂上的225ac洗脱下来，所得盐酸体系225ac洗脱液进入第二过渡产物瓶，得到盐酸体系225ac洗脱液。

20、s4、第三纯化柱洗脱：控制第二过渡产物瓶、第三动力泵、第三纯化柱、第九控制阀、盐酸体系产物瓶处于连通状态，其余管路关闭，启动第三动力泵，使得第二过渡产物瓶中收集的盐酸体系225ac洗脱液经第三纯化柱，金属杂质被吸附并保留于tk102树脂上，225ac随硝酸体系流出液继续流出进入盐酸体系产物瓶，得到盐酸体系225ac产品溶液。

21、优选的，步骤s1还包括：将去离子水装入第四原料瓶；步骤s4完成后，关闭第二动力泵，并采用第四原料瓶中的去离子水清洗管道。

22、本发明还提供了一种放射性核素锕-225的盐酸硝酸双体系制备方法，包括以下步骤：

23、s1、取靶液通过第一纯化柱，得到靶材回收液；

24、s2、取硝酸溶液或者盐酸溶液通过第一纯化柱洗脱，得到硝酸体系225ac洗脱液或者盐酸体系225ac洗脱液；

25、s3、取去离子水对步骤s2得到的硝酸体系225ac洗脱液进行稀释，得到稀释后的硝酸体系225ac洗脱液；

26、s4、取步骤s2得到的盐酸体系225ac洗脱液或者步骤s3得到的稀释后的硝酸体系225ac洗脱液，通过第二纯化柱或者第三纯化柱洗脱，得到硝酸体系225ac产品溶液或者盐酸体系225ac产品溶液。

27、优选的，所述靶液为含225ac的硝酸靶液，所述硝酸溶液的浓度为10~14mol/l，所述盐酸溶液的浓度为0.03~0.08mol/l，所述稀释后的硝酸体系225ac洗脱液的硝酸浓度为5~7mol/l。

28、优选的，第一原料瓶x1中的靶液用量根据待处理靶液体积、225ac放射性活度及杂质负载量确定；第二原料瓶x2、第三原料瓶x3和第四原料瓶x4中的液体用量根据树脂柱床体积、洗脱峰位置、洗脱体积和目标产物酸体系要求确定。具体实施时可按柱床体积、洗脱曲线和实际收集需求进行调整。

29、本发明的有益效果为：

30、1、提高225ac纯化效率与杂质去除能力：利用多级树脂柱对225ac及fe、zn、al、pb等伴生杂质的选择性差异，实现目标核素的有效富集和杂质分离，提高产品纯度。

31、2、实现225ac产品酸介质的可控转换：通过酸体系切换及过渡冲洗过程，减少混酸干扰和核素损失，根据后续应用需求选择性获得盐酸体系或硝酸体系225ac产品溶液，提高产品使用适配性。

32、3、通过本发明的系统，能够在同一套装置中实现225ac的富集纯化、杂质去除、酸体系过渡冲洗和盐酸/硝酸双体系产品的选择性输出，减少人工蒸干换酸和重复转移步骤，降低放射性操作风险，提高225ac产品的纯化效率、酸介质一致性和后续应用适配性。

33、4、实现225ac双酸体系产品的可控输出：本发明通过设置硝酸洗脱液和盐酸洗脱液两条可切换流路，使保留于tk221树脂柱上的225ac可根据后续使用需求分别洗脱为硝酸体系225ac产品溶液或盐酸体系225ac产品溶液，避免了传统方法中依赖人工蒸干、复溶或重复换酸的操作。

34、5、提高产品酸介质的一致性和适配性：本发明在酸体系切换及产品收集前设置去离子水冲洗和过渡废液排放步骤，可有效去除柱体和管路中残留的前一体系酸液、基体离子及不稳定流出段，降低混酸对产品体系的影响，提高所得225ac产品溶液的酸介质稳定性和后续药物制备适配性。

35、6、提高225ac纯化效率并减少目标核素损失：本发明以tk221树脂作为主纯化柱，实现225ac的选择性保留和定向洗脱；通过阀路切换分别收集上样流出液、冲洗液、过渡流出液和目标产物液，可减少无效转移步骤，降低225ac在人工换酸、转移和二次处理过程中的损失。

36、7、降低放射性操作风险：本发明通过动力泵、三通阀和控制阀的配合，可实现靶液上样、柱体冲洗、酸体系洗脱、过渡废液排放及产物收集的连续化或自动化操作，减少操作人员直接接触放射性物料的时间，降低辐射暴露风险。

37、8、提高225ac产品的使用灵活性：本发明所得硝酸体系或盐酸体系225ac产品可分别适配不同的储存、转移、再纯化或放射性药物标记工艺需求，提升225ac核素产品在后续应用中的灵活性和实用性。