Generadores de Radionucleidos

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Generadores de Radionucleidos

• Dra Henia Balter
• CBMRI
• Centro de Investigaciones Nucleares

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INTRODUCCIÓN

• Necesidad del uso de RN de corto T ½ en
  Medicina Nuclear
• Desventaja traslado desde el centro de
  producción

Hijo TA gt TB
Padre
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GENERADORES DE RADIONUCLEIDOS
DEFINICIÓN Son sistemas que permiten la
separación de 2 radionucleidos (RN) en equilibrio
radiactivo en forma simple y con buena
eficiencia.
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• GENERADORES
• Los métodos más usados para la separación del
  RN hijo son
• Extracción por solvente
• Sublimación
• Cromatográfico
• El RN padre (T1/2 largo) se adsorbe sobre
• un soporte cromatografico o lecho
• El RN hijo (T1/2 corto) se eluye con un solvente
  adecuado en función de las propiedades químicas
  y/o físicas diferentes
• Rf (padre) 0 y Rf (hijo) 1

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Generador cromatografico

• Columna de vidrio ó plástico
• Placa porosa en su base
• Matriz o soporte
• Alúmina Al2O3
• Sílice SiO2
• Óxido de zirconio hidratado ZrO2
• Óxido de Sn hidratado
• Resinas catiónicas o aniónicas
• Papel cromatográfico
• Carbón activado
• Blindaje

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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

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• Radionucleido padre
• Baja radiotoxicidad
• T1/2 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

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• El 1er generador comercial fue el de 132Te / 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
• T1/2 padre T1/2
  hijo Decaim. del hijo
• 99Mo 99mTc 66 h 6
  h T.I.
• 113Sn 113mIn 115d 1.67
  h T.I.
• 188W 188Re 69.4d 16.98
  h b- , T.I (15)
• 90Sr 90 Y 29 a
  64 h b-
• 82Sr 82Rb 25 d
  75 s b
• 68Ge 68 Ga 271 d 68
  m b

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TECNECIO Tc

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

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Estados de oxidación más estables del Tc 7
99mTcO4- 4 99mTcO2 Entre 1 y 5 sólo
son estables en forma de complejos de
coordinación. Forma química conveniente para la
producción 99MoO4 ? 99mTcO4-

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Esquema de decaimiento del par 99Mo 99mTc
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Métodos de separación del 99Mo-99mTc

• Extracción por solventes
• Sublimación
• Cromatografía
• El método seleccionado debe ser pasible de ser
  repetidamente efectuado

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Producción de 99Mo

• Activación neutrónica del 98Mo
• Fisión del 235U

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Activación neutrónica del 98Mo98Mo(n,g)99Mo
s0.14 barns- Actividad especifica 1 Ci 99Mo/g
Mo natural 8 Ci 99Mo/g Mo enriquecido-
Blancos de irradiación MoO3 y Mo metal -
Reacciones secundarias (n,p) y (n,a) poco
importantes (n,g) sobre impurezas del Mo Ej
186Re y 188Re- Se debe purificar el Mo para
eliminar el Re sublimación de óxidos de Re
volátiles a alta temperatura solubilizacion
en NH3 y retención en C activado
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Procesamiento post irradiación del MoO3

• 1. 1. 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
• Extracción por solventes
• 2. Usar en forma de MoO3 Sublimación

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Producción de 99Mo por fisión de 235U

• 235U(n,f)99Mo Rend 6.1
• Irradiacion de 1g 235U, 6 días
• 7x1013n/cm2.s ? 142 Ci 99Mo
• Actividad especifica 9x103 Ci/g Mo práctica
• 5x105 Ci/g Mo teórica

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Reacciones secundarias

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

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Empleo de blancos enriquecidos con 235U

• Incrementa el rendimiento
• Disminuye la reacción indeseable
• 238U(n,g)239U ? 239Np ? 239Pu
• b- b-
• El 239Pu es emisor a y muy toxico

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Métodos de separación del par 99Mo-99mTc

• EXTRACCION POR SOLVENTES
• Basado en diferencia de coeficiente de reparto
• Económico
• Se usa 99Mo de reactor
• Rinde soluciones de 99mTc de alta concentración
  de actividad y bajo nivel de impurezas
• Solventes
• Alcoholes en medio acido
• Cetonas en medio alcalino
• Pureza radionucleidica 99Mo, 186Re y 188Re
  10-510-4
• 110mAg, 134Cs, 60Co, 131I 10-9
• Pureza química analizar MEC o solvente empleado

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Métodos de separación del par 99Mo-99mTc

• SUBLIMACION
• Basado en diferencia de volatilidad del MoO3 y
  Tc2O7
• Proceso Calentamiento a 850C
• Tfusion MoO3 795C Tfusion Tc2O7
  119,5C
• Tebull. MoO3 1155C Tebull. Tc2O7 311C
• Tc2O7 se volatiliza y arrastra con O2
• MoO3 no se volatiliza
• Se usa 99Mo de reactor 200g MoO3 (1Ci/g)

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

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

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• Generador cromatografico de 99Mo 99mTc
• Columna de lecho de alúmina a pH 1.5-5.0 donde
  se adsorbe el Mo en forma de MoO4 o Mo7O24-6
• 99Mo obtenido de fisión del 235U
• Alta actividad específica (104Ci/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

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TIPOS DE GENERADORES DE 99Mo 99mTc

• 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

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• LECHO HÚMEDO
• DESVENTAJAS
• Disminución del rendimiento de elución por
  radiólisis del agua, por formación de especies
  H2O2 y HO2.
• Interferencia en la marcación de los kits
• POSIBLES SOLUCIONES
• Eluir 1 hora después de haber eliminado
• los contaminantes
• NaCl 0.9 fresco introduce O2
• Agregar agentes oxidantes como ClO , NO3-, u
  otros
• Aumentar el O2 disuelto en el NaCl 0.9

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GENERADOR DE LECHO HÚMEDO
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LECHO SECO

• VENTAJAS
• Mejora el problema de disminución del de
  elución de los
• de lecho húmedo
• Introduce aire al sistema, manteniendo
• el Tc como 99mTcO4-
• DESVENTAJAS
• La columna podria quedar húmeda si se
• el vial tiene poco vacio o se seca
• insuficientemente

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• GENERADOR DE LECHO SECO

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CONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDO

• EFICENCIA DE ELUCIÓN
• PERFIL DE ELUCIÓN
• PUREZA QUÍMICA
• PUREZA RADIONUCLEÍDICA
• PUREZA RADIOQUÍMICA
• pH DEL ELUATO
• ESTERILIDAD Y APIRIGENICIDAD

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1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN

• Es la fracción del 99mTc presente en el generador
  que es separada durante el proceso de elución
• Factores que influyen
• radicales libres (e- (ac), OH , H2 , etc.)
• Eluyente 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 NaCl

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• 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 99mTcO4-
  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
• 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

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• 3. PUREZA QUÍMICA

La impureza química más importante es el
Al3. Límite lt 10 mg / mL (10
ppm) Determinación Ensayo a la gota en placas
excavadas con Alizarina S en medio acético.
Color amarillo ausencia de Al3 Color rosado
amarillento lt 10 mg / mL Color rosado gt 10 mg /
mL
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• 4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA

• La impureza radionucleídica más común es el 99Mo
• Límite lt 0.15 mCi/mCi de 99mTcO4-
• Determinación
• Cromatografía ascendente
• Medida de atenuación g con calibrador de dosis
• Espectrometría g

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CROMATOGRAFÍA ASCENDENTE ITLC-SG con NaCl 0.9
(I) y MEC (II) Rf de las especies presentes
(I)
(II) Rf 99Mo 0.2 0.3
Rf 99mTcO4- 1.0 Rf 99mTcO4- 0.7 0.9
Rf 99mTcO2 0.0 Rf 99mTcO2 0.0
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MEDIDA DE ATENUACIÓN g EN CALIBRADOR DE DOSIS
(g 99Mo 740 keV) Se determina el factor de
atenuación con una fuente patrón de 99Mo medida
con y sin blindaje en el factor de calibración de
99mTc. 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 99Mo Act.con blindaje
Fa Relación 99Mo /
99mTc Act total 99Mo
Act. sin blindaje Limite de 99Mo 0,15mCi/mCi
99mTc
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ESPECTROMETRÍA g

• Es más exacto pues se mide la actividad
  correspondiente a la emisión de los fotones de
  740 keV del 99Mo
• 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.
• 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
• 99Mo / 99mTc

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• 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

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Generador 68Ge/68Ga
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Generador 68Ge/68Ga 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 lt0.5 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 01/04/2010 1200
Actividad (mCi) 49.9