一种无载体医用同位素Cu-64纯化方法和自动化纯化工艺与流程

一种无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺
技术领域
1.本发明涉及医用同位素制备技术领域，具体涉及一种无载体医用同位cu-64纯化方法和自动化纯化工艺。


背景技术：

2.64
cu是核医学中非常有用的放射性核素，可以通过各种核反应产生，例如
63
cu（n，γ）
64
cu、
64
zn（n，p）
64
cu，
64
ni（p，n）
64
cu和
64
ni（d，2n）
64
cu。目前回旋加速器生产
64
cu主要通过
64
ni（p，n）
64
cu核反应进行。由于
64
ni的天然丰度较低（0.95%），使用天然镍作为目标，
64
cu的产率相当低，因此通常选用富集的
64
ni制靶。然而由于副反应的发生，回旋加速器生产
64
cu过程中常有
55
co、
56
co、
57
co、
58
co、
61
co、
57
ni一起产生，因为这些核素的半衰期大多数长于
64
cu，会给患者带来不必要的辐射。目前，对
64
cu的纯化研究也取得部分进展。
3.现有技术报道的
64
cu的纯化方法，如文献1“f.szelecs
é
nyi
∗
, g.blessing, s.m.qaim.excitation function of proton induced nuclear reaction on enriched 61
ni and 64
ni: possibility of production of no carrier added 61
cu and 64
cu at a small cyclotron. doi.org/10.1016/0969-8043(93)90172-7.”、文献2“j.zweit1, a.m.smith1, s.downey2, h.l.sharma. excitation functions for deuteron induced reactions in natural nickel: production of no carrier added 64
cu from enriched 64ni target for positron emission tomography. doi.org/10.1016/0883-2889(91)90073-a.”、文献3“miguel a.avila-rodrigueza, jonathon a.nyeb, robert j.nicklesa. simultaneous production of high specific activity 64
cu and 61
co with 11.4 mev protons on enriched 64
ni nuclei. doi.org/10.1016/j.apradiso.2007.05.012.”和文献4“xiaolinhou, ulfjacobsen, jesper cj
ø
rgensen. separation of no-carrier-added 64
cu from a proton irradiated 64
ni enriched nickel target. doi.org/10.1016/s0969-8043(02)00170-7.”，上述方法主要是通过ag1-x8 （100-200目）离子交换柱和ag1-x4离子交换柱进行纯化，然而这两种方法均存在一些弊端，例如：1）利用直径0.4-1.5 cm、长度 2-5 cm的ag1-x8离子交换柱无法将
64
cu、钴、镍高效地分离开，仍有少量的放射性co残留在
64
cu中，回收的
64
ni中也含有少量的放射性co。文献3报道，用25、15、和 10 ml，ph 6.4，0.1 m hcl可以将部分镍、钴、铜分离开，但是从附图1所示的分离曲线可以看出，当使用大于18ml 6m的hcl淋洗分离柱时，放射性co也会被淋洗出，导致回收的
64
ni中含有放射性co；当使用大于9ml 4m hcl淋洗分离柱除去放射性co时，少量产物
64
cu随着放射性co被淋洗出，导致产率降低；使用15ml淋洗分离柱时，仍有少部分放射性co残留在分离柱上，导致最后用0.1m hcl淋洗时，得到的
64
cu中仍有少量的放射性co；因此利用ag1-x8离子交换柱纯化
64
cu无法实现
64
cu高产率、高比活度；此外该方法淋洗液用量大，在规模化生产无载体
64
cu时不是最佳的纯化方法。
4.2）利用直径1 cm、长度12 cm ag1-x4（50-100目）离子交换柱分离纯化
64
cu虽然可以得到高产率、高比活度的
64
cu，但无法通过一次纯化将铜、钴、镍分离开。通过ag1-x4离子
交换柱一次纯化可以获得产物
64
cu，
64
ni的回收需要通过ag1-x4离子交换柱二次纯化。该方法需要两个ag1-x4离子交换柱，每个柱子需要大量ag1-x4离子交换树脂填料，大大提高了纯化成本，规模化生产无载体
64
cu不经济。此外，该方法淋洗液用量大，环保问题也是一个缺点。
5.如何高效地将这些核素以及靶材
64
ni从
64
cu中除去，获得无载体
64
cu对于开发生产
64
cu放射性药物至关重要。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺，通过一次性分离方法实现了铜、钴、镍的高效分离，得到了高品质的目标同位素
64
cu，用于开发核医学诊疗
64
cu放射性药物。
7.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种无载体医用同位素cu-64纯化方法，包括如下步骤：1）制备并活化直径1 cm、长度3 cm的ag1-x4离子交换柱；2）采用4~10ml的9m hcl溶液分两次分别加热溶解辐照的
64
ni靶，混合溶解液，获得ni-co-cu溶解液；3）将ni-co-cu溶解液加载到ag1-x4离子交换柱上，依次采用2~6ml的9m hcl溶液、2~6ml的10%乙醇与3m hcl混合液和2~8ml的h2o淋洗ag1-x4离子交换柱，分别获得含有
64
ni的洗脱液、含有放射性co的洗脱液和获得含有
64
cu的洗脱液；4）将含有
64
cu的洗脱液加热浓缩直至干燥后，采用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物。
8.进一步的，该纯化方法还包括：将含有
64
ni的洗脱液加热蒸发至预干燥状态，用4m h2so4溶解蒸发产物，再加热溶液蒸发至预干燥状态，最后加入3~7ml水溶解蒸发产物，获得
64
ni溶液并储存。
9.进一步的，所述步骤1）ag1-x4离子交换柱的填料ag1-x4的尺寸为100~200目。
10.进一步的，所述步骤1）ag1-x4离子交换柱的活化过程为：对ag1-x4离子交换柱依次采用6~10ml的h2o、6~10ml的9m hcl溶液洗涤。
11.本发明另一技术方案在于公开一种无载体医用同位素cu-64自动化纯化工艺，该工艺包括如下步骤：1）制备并活化直径1 cm、长度3 cm的ag1-x4离子交换柱；2）在溶解反应器中采用4~10ml的9m hcl溶液分两次分别加热溶解辐照的
64
ni靶，溶解液依次转移至粗产物瓶中混合，获得ni-co-cu溶解液；3）将粗产物瓶中的ni-co-cu溶解液以0.5~1.5ml/min的流速输送至ag1-x4离子交换柱，并在ag1-x4离子交换柱干燥前停止输送；4）依次采用2~6ml的9m hcl溶液、2~6ml的10%乙醇与3m hcl混合液和2~6ml的h2o淋洗ag1-x4离子交换柱，分别获得含有
64
ni的洗脱液、含有放射性co的洗脱液和获得含有
64
cu的洗脱液；5）将含有
64
cu的洗脱液转移至另一反应器，在减压和高温条件下浓缩至干燥后，采用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物。
12.进一步的，所述步骤1）中ag1-x4离子交换柱的活化过程为：对ag1-x4离子交换柱先后采用2~4ml的h2o以0.3~0.8ml/min的流速冲洗两次、2~4ml的9m hcl溶液以0.3~0.8ml/min的流速冲洗两次。
13.进一步的，所述步骤2）中9m hcl溶液加热溶解辐照
64
ni靶的过程为：在溶解反应器中先用4ml的9m hcl在90℃条件下加热溶解辐照
64
ni靶，反应40min，获得溶解液转移至粗产物瓶；再用3ml的9m hcl在90℃条件下加热溶解辐照
64
ni靶，反应40min，获得溶解液再转移至粗产物瓶。
14.进一步的，所述步骤4）中9m hcl溶液、10%乙醇与3m hcl混合液、h2o淋洗ag1-x4离子交换柱的流速均为0.15~0.30ml/min。
15.进一步的，该自动化纯化工艺还包括：6）采用h2o以0.3~0.8ml/min的流速连续多次冲洗ag1-x4离子交换柱。
16.进一步的，所述步骤5）中含有
64
cu的洗脱液在反应器中浓缩干燥的条件为：压力为0.5bar、温度为120℃。
17.由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：本发明公开的无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺，均是通过一次性分离方法实现了对
64
cu、co、
64
ni的高效分离；具体的，采用直径1 cm、长度 3 cm的ag1-x4（100~200目）离子交换柱，依次用2~6ml的9m hcl溶液、2~6ml的10%乙醇与3m hcl混合液和2~8ml的h2o淋洗ag1-x4离子交换柱，分别获得含有
64
ni的洗脱液、含有放射性co的洗脱液和获得含有
64
cu的洗脱液，进而达到一次性实现铜、钴、镍三种元素高效分离的目的。其中，离子交换柱需要的ag1-x4树脂量少、成本低；纯化过程实用的含盐酸的淋洗液用量少，不超过10ml 9m hcl和10ml 10%乙醇~3m hcl，更为绿色环保。
18.本发明的纯化方法或自动化纯化工艺具有较高的
64
cu 的产率、放射性核纯度和放射性比活度，对于规模化生产高品质
64
cu具有重大的意义。此外，本发明的方法或工艺能够有效分离并回收
64
ni，在获得高品质的、能用于开发核医学诊疗
64
cu放射性药物医用同位素
64
cu的同时，回收的
64
ni可以用于生产
64
cu所需的
64
ni靶制备，进一步降低方法的使用成本。
19.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
20.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
21.附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：图1为现有技术报道的一种cu-64的纯化工艺；图2本发明无载体医用同位素cu-64纯化方法的示意图；图3为实施例中无载体医用同位素cu-64纯化前的能谱图；
图4为实施例中无载体医用同位素cu-64纯化后的能谱图；图5为实施例中[cu-dota]
2-的放射性高效液相色谱图；图6为本发明无载体医用同位素cu-64自动化纯化工艺的流程图；图7(a)为实施例1中
64
ni沉积在靶片中心有限圆形区域的放大图；图7(b)为实施例1中辐照前的
64
ni靶图。
具体实施方式
[0022]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0023]
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0024]
基于放射性核素
64
cu在现代医学中应用价值，当其纯度较低含有其他核素时不能直接应用，会给患者带来不必要的辐射或影响，因此
64
cu的应用需要考虑其纯度。当前公开报道的
64
cu纯化方法一部分在纯化过程不仅无法一次性纯化分离所有杂质，且淋洗液用量大，无法规模化生产、具有环保问题，另一些方法需要使用较多的树脂填料，提高纯化成本。因此，本发明针对公开的放射性核素
64
cu纯化方法所具有的缺点，提出一种新的无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺，能一次性实现铜、钴、镍三种元素的高效分离，并且淋洗液用量少、树脂填料用量少，环境友好。
[0025]
具体的，如图2所示，本发明公开的无载体医用同位素cu-64纯化方法，一次性分离
64
cu、co、
64
ni三种元素的高效分离，包括如下步骤：1）制备直径1 cm、长度3 cm的ag1-x4（100~200目）离子交换柱，然后对ag1-x4离子交换柱依次采用6~10ml的h2o、6~10ml的9m hcl溶液洗涤；2）采用4~10ml的9m hcl溶液分两次分别加热溶解辐照的
64
ni靶，混合溶解液，获得ni-co-cu溶解液；3）将ni-co-cu溶解液加载到ag1-x4离子交换柱上，依次采用2~6ml的9m hcl溶液、2~6ml的10%乙醇与3m hcl混合液和2~8ml的h2o淋洗ag1-x4离子交换柱，分别获得含有
64
ni的洗脱液、含有放射性co的洗脱液和获得含有
64
cu的洗脱液；其中，本方法对含有
64
ni的洗脱液进一步进行回收处理，包括将含有
64
ni的洗脱液加热蒸发至预干燥状态，用4m h2so4溶解蒸发产物，再加热溶液蒸发至预干燥状态，最后加入3~7ml水溶解蒸发产物，获得
64
ni溶液并储存。4）将含有
64
cu的洗脱液加热浓缩直至干燥后，采用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物。
[0026]
可选的，上述纯化方法可进一步实现自动化，如图6所示，即提出一种无载体医用同位素cu-64自动化纯化工艺，该工艺包括如下步骤：1）制备并活化直径1 cm、长度3 cm的ag1-x4（100~200目）离子交换柱，其中，活化过程为对ag1-x4离子交换柱先后采用2~4ml的h2o以0.3~0.8ml/min的流速冲洗两次、2~4ml的9m hcl溶液以0.3~0.8ml/min的流速冲洗两次；2）在溶解反应器中采用4~10ml的9m hcl溶液分两次分别加热溶解辐照的
64
ni靶，溶解液依次转移至粗产物瓶中混合，获得ni-co-cu溶解液；可选择，先用4ml的9m hcl在90℃条件下加热溶解辐照
64
ni靶，反应40min，获得溶解液转移至粗产物瓶；再用3ml的9m hcl在90℃条件下加热溶解辐照
64
ni靶，反应40min，获得溶解液再转移至粗产物瓶；3）将粗产物瓶中的ni-co-cu溶解液以0.5~1.5ml/min的流速输送至ag1-x4离子交换柱，并在ag1-x4离子交换柱干燥前停止输送；4）依次采用2~6ml的9m hcl溶液、2~6ml的10%乙醇与3m hcl混合液和2~6ml的h2o淋洗ag1-x4离子交换柱，淋洗液的流速均为0.15~0.30ml/min，分别获得含有
64
ni的洗脱液、含有放射性co的洗脱液和获得含有
64
cu的洗脱液；5）将含有
64
cu的洗脱液转移至另一反应器，在减压和高温条件下的浓缩至干燥后，再用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物；浓缩的条件可选的设置为压力0.5bar、温度120℃。
[0027]
为保障
64
cu自动化纯化工艺的持续运行，需要延长ag1-x4离子交换柱的实用寿命，因此本自动化纯化工艺实施时还包括：6）采用h2o以0.3~0.8ml/min的流速连续多次冲洗ag1-x4离子交换柱，使得该离子交换柱能重复使用3-4次，不仅提高纯化效率、且无需每次更换离子交换柱，降低纯化成本。
[0028]
下面结合具体实施例及附图，对本发明公开的无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺作进一步具体介绍。
[0029]
实施例11、制备与辐照
64
ni靶在微热下将80mg金属镍溶解在2ml 6m hno3中，然后在氮气流下蒸发至干，重复上述操作两次得到固体残余物，残余物用0.8ml 48%的h2so4处理，然后用20% nh3水溶液将ph调节至9；将所得深蓝色溶液倒入电解槽中进行电沉积，石墨阳极距离au工作电极0.5 cm，在30 ma（2.7~3.2v）的恒定电流和100/min的阳极转速下，
64
ni沉积在靶材中心的有限圆形区域（直径7mm），如图7(a)所示；8-12小时后，溶液变为无色，约95%的
64
ni进行了沉积。然后，将镀有
64
ni的au片安装在固体靶支架上，并用11-14mev、束流为12-30 ua的质子辐照，辐照后的
64
ni靶如图7(b)所示。
[0030]
2、
64
cu的纯化制备直径1.0cm、长度 3 cm的ag1-x4（100~200目）离子交换柱，该柱先用8ml h2o洗涤，然后用8ml 9m hcl溶液洗涤；将辐照的
64
ni靶转移到50毫升烧杯中，先用2ml 9m的hcl溶液冲洗两次，然后用3ml 9m hcl中在90℃条件下加热溶解辐照
64
ni靶，反应40min，重复两次，收集两次的溶解液即为ni-co-cu溶解液；将ni-co-cu溶解液加载到ag1-x4离子交换柱上，先用4ml 9m hcl淋洗液淋洗离子交换柱，获得含有
64
ni的洗脱液并进行后处理收集
64
ni，然后用4ml 10%乙醇-3m hcl淋洗液淋洗离子交换柱，含有放射性co的洗脱液直接除去放射性co，最后用5m h2o淋洗离子交换柱，获得含有
64
cu的洗脱液，并收集在烧杯中在150℃下加热浓缩直至干燥，用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物。其中，回收的
64
ni加热蒸发至预干燥状态后加入0.5ml 4mol/l h2so4溶解样品，再加热蒸发至预干
燥状态后，加入5毫升h2o溶解并储存，能用于继续电镀制备
64
ni靶。
[0031]
分别对
64
cu 纯化前的ni-co-cu溶解液和收集的
64
cu进行能谱分析，结果如图3和图4所示，纯化后
64
cu的纯度显著提升，方法有效分离了元素co。
[0032]
实施例2-6相较于实施例1，区别仅在于
64
ni靶上
64
ni的含量和辐照时长，分析
64
ni的含量和辐照时长复
64
cu产量的影响，其结果如下表1所示。
[0033]
表1 各实施例中
64
cu的产量 实施例进一步将实施例1收集的
64
cu用0.6ml 0.01m hcl溶液溶解，得到
64
cucl2溶液，进行放射性比活度、放射性核纯度测定。
[0034]
64
放射性比活度的测定利用大环teta溶液滴定
64
cucl2溶液来测定
64
cu的放射性比活度，具体方法如下：将30ul等分稀释的
64
cucl2溶液（300~500 mci）加到含有100ul 0.1m nh4oac缓冲溶液的2ml反应管中；将106~107m不同浓度的teta溶液（25~200ul）添加到反应管中，然后将反应管旋涡并在37℃下孵育60分钟。测定每个等分试样中螯合的放射性核素，结果如表2所示，进行了6批次的研究绝大多数批次样品的放射性比活度均大于200 gbq/umol，表明纯化制得的
64
cu具有较高的放射性比活度。
[0035]
表2 64
cu的放射性比活度 64
cu放射化学纯度的测定将3ug dota溶解于100ul 0.2m的mes缓冲液（ph：6.2～6.8）中，向含有dota的mes溶液中加入
64
cucl2溶液，然后于45~60℃反应20 min，得到标记产物
64
cu-dota；其中，dota的分子结构为：，标记产物
64
cu-dota的分子结构为：。
[0036]
标记产物
64
cu-dota通过带有放射性检测器的分析型hplc进行放射化学纯度检测；其中，hplc流动相（a=0.1%tfa/水，b=0.1%tfa/乙腈），zorbax 5 μ c18 100
ꢀåꢀ
（250
ꢀ×ꢀ
4.6 mm，5
ꢀµ
m），具体梯度如表3所示，标记产物的检测结果如图5所示，结果显示标记产物
64
cu-dota的放射性化学纯度不小于99%。
[0037] 表3 标记产物cu-dota的高效液相色谱检测条件上述实施例1公开的
64
cu的纯化过程也可以采用图6所示的自动化纯化工艺进行，例如：制备同样的ag1-x4离子交换柱后，对离子交换柱先后用4ml h2o以0.5ml/min的流速冲洗两次、4ml 9m hcl以0.5ml/min的流速冲洗两次；在溶解反应器中用4ml 9m hcl溶解制备的辐照后
64
ni靶（90℃、40min），然后将溶解液转移到粗产物瓶中，再用3ml 9m hcl再溶解
64
ni靶（90℃、40min），将溶解液也转移至粗产物瓶中混合；将粗产物瓶中的ni-co-cu溶解液以1ml/min的流速输送至ag1-x4离子交换柱，在柱子干燥前停止；先采用4ml 9m hcl以0.25ml/min的流速淋洗ag1-x4离子交换柱，收集
64
ni；然后采用4ml 10%乙醇与3m hcl混合溶液以0.25ml/min的流速淋洗ag1-x4离子交换柱，除去放射性co；最后，使用4m h2o以0.25ml/min的流速淋洗ag1-x4离子交换柱，收集
64
cu；将含有
64
cu的洗脱液加热浓缩直至干燥后，用0.01m hcl溶解，得到
64
cucl2溶液并用于开发放射性药物。
[0038]
由上述实施例公开的本发明公开的无载体医用同位素cu-64纯化方法和自动化纯化工艺，均是通过直径1 cm、长度 3 cm的ag1-x4（100~200目）离子交换柱利用较少的淋洗液实现对
64
cu、co、
64
ni的一次性高效独立分离；在纯化4cu的同时能实现对
64
ni的回收利用，不仅降低纯化方法的使用成本，且方法相较现有技术更为绿色环保。
[0039]
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。