Изотопный генератор технеция-99m
 |
| Генератор технеция-99m |
Технеций-99m (99mTc) – один из наиболее важных радиоактивных изотопов в современной ядерной медицине. Благодаря своим ядерно-физическим свойствам (короткий период полураспада, преимущественное гамма-излучение) он широко используется в медицинских диагностических процедурах, в частности, в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). 99mTc получают искусственно – с помощью изотопных генераторов. В данной статье будут подробно разобраны устройство и принципы работы этих генераторов, способы их производства, а также реальные примеры использования в медицинских учреждениях России.
Ядерно-физические основы
99mTc – метастабильный ядерный изомер технеция-99. Его период полураспада составляет примерно 6 часов, и при этом он испускает гамма-кванты с энергией ~140 кэВ, которая является оптимальной для детектирования с помощью гамма-камер: излучение хорошо проникает через ткани, а пациент получает минимальную дозу облучения.
Из-за малого периода полураспада 99mTc требуется постоянная наработка радионуклида при помощи изотопного генератора. Генератор представляет собой колонку, заполненную сорбентом (обычно оксидом алюминия), на который адсорбирован материнский изотоп 99Mo в виде молибдат-иона MoO42-. В ходе реакции β-распада 99Mo образуется 99mTc, который остаётся на сорбенте в виде пертехнетат-иона TcO4-. Для извлечения 99mTc применяют процедуру элюирования (жидкостной отмывки): через колонку пропускают стерильный физиологический раствор (чаще всего NaCl), который вымывает пертехнетат натрия, и получают элюат – стерильный раствор 99mTc, пригодный для медицинского использования.
После элюирования на колонке остаётся 99Mo, из которого со временем вновь образуется 99mTc. Генератор может непрерывно работать в течение нескольких дней или даже недель при достаточной активности материнского изотопа. Важным параметром изотопного генератора является «выход элюата» – количество 99mTc, которое можно извлечь за цикл элюирования. Высокий выход зависит от качества сорбента, активности молибдена и конструкции генератора.
Компания Вилитек предлагает установки розлива радиофармпрепаратов, степень защиты в которых варьируется в зависимости от уровня активности используемых препаратов. Также можно изучить оборудование для элюирования, деконтаминации и стерилизации, которое может использоваться в том числе для изотопных генераторов.
Методы получения генераторов
Классический метод производства 99Mo – это деление урана-235 в ядерных реакторах. При делении урана образуется множество фрагментов, в том числе 99Mo, но также большое количество других активных побочных изотопов. Используя различные химические операции, молибден получают в химической форме, пригодной для дальнейшего использования в изотопном генераторе. В качестве недостатков данного подхода можно отметить образование радиоактивных отходов в ходе работы ядерного реактора, а также потенциальные проблемы с поставками, связанные с зависимостью от бесперебойной работы ядерных реакторов.
Тем не менее, данная технология является наиболее распространённой для получения 99Mo, хотя и не единственной. Альтернативным способом получения 99Mo является облучение молибдена-98 (98Mo) нейтронным потоком в исследовательском реакторе. В результате активации 98Mo переходит в 99Mo, практически без образования тяжёлых радиоактивных побочных продуктов. Эта технология снижает объём радиоактивных отходов, при этом сам генератор можно «перезаряжать»: после выработки материнского изотопа колонку регенерируют (возвращают молибден, облучают снова), что повышает экономическую эффективность.
Производство в России
В России генераторы 99mTc производит, в частности, АО «Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова» (НИФХИ), который выпускает генераторы типа ГТ-4К, ГТ-5К и другие. Раствор пертехнетата натрия в медицинских учреждениях вводится в организм человека, и по гамма-излучению изотопа Tc производится диагностика многочисленных заболеваний, включая онкологические.
Томский политехнический университет (ТПУ) планирует наладить производство своих генераторов на основе активации 98Mo, с мощностью до 200 генераторов в неделю, и активностью первого дня до ~ 25 ГБк, что примерно на 15–20 % выше, чем у существующих аналогов.
Применение 99mTc и радиофармпрепаратов
Когда получают элюат (раствор пертехнетата натрия), его можно применять непосредственно (как «чистый» пертехнетат) или связывать с различными реагентами (лиофилизаты), образуя специализированные радиофармпрепараты.
Например, российские лиофилизаты позволяют производить:
- Пентатех (99mTc-пентацин) – используется для динамической сцинтиграфии почек, при гломерулонефрите, пиелонефрите и других патологиях.
- Пирфотех (99mTc) – применяется для ангиокардиографии, вентрикулографии, оценки функции сердца.
Стерильный раствор пертехнетата натрия (эхо – «элюат») также используется напрямую для сцинтиграфии щитовидной железы, мозга, слюнных желез и других органов.
Безопасность и радиационная нагрузка
Поскольку Tc-99m испускает лишь гамма-излучение (без β-частиц), и излучение имеет умеренно низкую энергию (~140 кэВ), получаемые пациентом дозы при диагностике минимальны. Период полураспада всего 6 часов означает, что активность довольно быстро уменьшается после введения, что ограничивает время радиационного воздействия. Тем не менее, сам генератор является источником ионизирующего излучения, поэтому требует строгого радиационного контроля. При поставке новых генераторов клиники должны проверять, что элюат содержит допустимый уровень материнского 99Mo (контаминация молибдена должна быть очень низкой, чтобы избежать лишнего радиационного риска).
Компания Вилитек является производителем средств коллективной и индивидуальной защиты от ионизирующего и рентгеновского излучения: жилеты, фартуки, маты, перчатки и др. В основе решений лежит собственный композитный материал на полимерной матрице с наполнителями из тяжёлых нетоксичных металлов (вольфрам, олово, редкоземельные элементы). Также компания разрабатывает радиационно-защитные перчаточные боксы, предназначенные для работы с радиоактивными веществами. Продукция компании Вилитек может применяться не только в области радиофармацевтической промышленности, но и в исследовательских центрах, лабораториях, при производстве и переработке ядерного топлива.
Заключение
Генераторы технеция-99m играют важную роль в современной ядерной медицине: они позволяют получать жизненно важный диагностический изотоп непосредственно в клинике, обеспечивая высокую точность, минимальную дозу облучения и оперативность процедур. Россия активно участвует в развитии этой технологии и имеет налаженное производство данного радионуклида. При этом дальнейшие инвестиции в регенерацию, устойчивое производство и новые реагенты могут обеспечить ещё более широкое применение радионуклидной диагностики и повысить доступность ядерной медицины для пациентов по всей стране.