Этот метод заклучается в непрерывной подаче экстрагента в исходный водный раствор, содержащий компоненты, которые должны быть экстрагированы. Проходя через смешанную камеру и сепаратор (см. рис.1) экстрагент экстрагирует последовательно компоненты смеси в соответствии с уменьшением их коэффициентов распределения (Д2,Д1 ). Органическая фаза может промываться таким же образом, но в током случае менее экстрагируемый компонент вымывается первым (1/ Д1,1/ Д2). Оба процесса могут быть описаны следующими уравнениями:
WД2
sag = C/C0 = exp(-——————) (1)
V0 (1+rag*Д2)
Промывка
V*1/Д1
s0 = с/c0 = exp (- ————————) (2)
W0(1+r0*1/Д1)
Где: sag,, s0 – относительные концентрации экстрагируемых или промываемых компонентов в водной (в случае экстракции) и в органической (в случае промывки) фазах;
С,C0 - исходная и конечная концентрации экстрагируемых компонентов;
с,c0 - исходная и конечная концентрации промываемого компонента;
Д1,Д2 – коэффициенты распределения;
W – скорость подачи экстрагента;
W0 – исходный объем экстрагента;
V0 - исходный объем водной фазы;
V – скорость подачи промывного раствора;
rag r0, - фазовоеотношение в эмульсии при экстракции и промывке соответственно:
rag = W / V0 ; r0 = V / W0
Рис.1 Первый центрифужный экстрактор генератора Y-90 (экстракция промывка)
1. Вращающийся корпус.
2. Центральная фиксированная трубка для подачи и удаления исходного раствора 90Sr
3. Трубка для подачи и удаления промывного реагента
4. Трубка для удаления экстракта.
5. Экстракционная камера
6. Промывная камера
7. Камера удаления экстракта
8. Камера смешения
9. Мешалка
10. Сепаратор экстракционной камеры
11. Камера смешения
12. Мешалка
13. Сепоратор промывной камеры
Рис. 2 Второй центрифужный экстрактор генератора 90Y (промывка и реэкстракция)
1. Вращающийся корпус
2. Фиксированная оболочка
3. Центральная фиксированная трубка для подачи экстракта и промывного раствора и удаления отработанного экстракта
4. Трубка гидрозатвора
5. Экстракционная камера
6. Мешалки
7.и 8. Сепаратор с гидрозатвором
9. Проход для удаления промывного раствора и реэкстракта
10. Коллектор для удаления промывного раствора и реэкстракта
11. Патрубок для удаления промывного раствора и реэкстракта
Основным преимуществом полупротивоточного экстрактора является то, что наименее экстрагируемый или промываемый компонент может быть отделен с любой частотой в одну стадию.
Операции:
1. Экстракция основного продукта.
2. Промывка экстракта.
3. Сбор экстракта.
4. Полупротивоточная промывка от примесей.
5. Удаление промывного раствора и конечного продукта.
Радионуклиды и реагенты
Использовались 0,5 М раствор азотной кислоты, 0,1 М и 6,0 М растворы соляной кислоты. Они были приготовлены из комерческих химически чистых (chemical grade) реактивов и дважды дионизированной воды. Раствор 90Sr без носителя был поставлен В/О “Изотоп”. Раствор 90Sr был предварительно очищен экстракцией Д2ЭГФК: он был пропущен через колонку с тефлоном с нанесенной Д2ЭГФК или центрифужный экстрактор после первого контакта с Д2ЭГФК, как будет описано ниже. Растворы 85Sr и 88Y, поставленные В/О
“Изотоп” были использованы для более точного определения коэффициентов распределения иттрия и стронция в системах HNO3 - Д2ЭГФК и Д2ЭГФК – HCl, а также для определения коэффициента очистки 90Y от 90Sr.
-7-
Выделение и очистка 90Y
Таблица 3.
Распределение 90Y (88Y) в опытах на центрифужном экстракторе.
| Характеристика растворов после каждой стадии разделения | Относительная активность,% |
| Исходный раствор 90Y в 0,5 М НNО3, 130 мКи | |
| Исходный раствор 90Y после экстракции | 0,01 |
| Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в додекане | »100 |
| Экстракт после реэкстракции 90Y | 0,75 |
| Промывка 0,1 м НСl | 6*10-4 |
| Реэкстракция 6,0 М НСl |
Таблица4.
Распределение 90Sr (85Sr)в опытах на центрифужном экстракторе.
| Характеристика растворов после каждой стадии разделения | Относительная активность,% |
| Исходный раствор 90Sr в 0,5 М НNО3, 120 мКи | |
| Исходный раствор 90Y после экстракции | 99,99 |
| Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в додекане | 0,01 |
| Экстракт после промывки 0,5 М НNО3 | »1*10-4 |
| Промывка 0,1 м НСl | »1*10-7 |
| Реэкстракция 6,0 М НСl | <1*10-9 |
Таблица 5.
Определение 90Y от 90Sr методом полупротивоточного центрифугирования.
| Исходная активность 90Sr, мКи. | Выход 90Y из 1экстрактора, % | Выход 90Y из 2экстрактора, % | Примесь 90Sr *109,% | Потери 90Y после испарения,% | Конечная активность 90Y, мКи. |
| 88,1 | 99,3 | 97,8 | 4,4 | 9,8 | 83,1 |
| 166,2 | 98,9 | 97,7 | 1,2 | 13,1 | 139,6 |
| 127,0 | 96,8 | 98,3 | 0,8 | 8,8 | 110,2 |
| 132,4 | 94,3 | 97,2 | <0,2 | 7,5 | 112,2 |
| 265,9 | 93,6 | 98,5 | 7,0 | 11,4 | 218,0 |
| 121,6 | 97,0 | 97,3 | <0,2 | 10,5 | 192,7 |
Это средние результаты из 8-12 опытов после загрузки нового раствора 90Sr. Коэффициенты очистки 90Y от 90Sr расчитанные после добавления 85Sr на каждой стадии.
-8-
Генератор Y-90 Высокой радионуклиднои частоты на основе колонки с катионитом.
Часто для разделения Y-90 и Sr-90 используют генераторные системы. Один из типов генератора представляет собой колонку с катионитом, на котором сорбирован Sr-90. Y-90 вымывают 100 мл. 0.5 % раствора лимонной кислоты с рН=5.5. Выход Y-90 около 98%. Примесь Sr-90 возрастает вследствие радиационного разрушения смолы. В другом варианте генератора колонку заполняют катионитом дауэкс 50*4 и насыщают пиридин-итратным буферным раствором с рН=4. Sr-90 сорбируют на колонке и смывают накопившийся Y-90 мл. такого же буферного раствора. Выход Y-90 95%, примесь Sr-90 меньше 10-4 %. Для более глубокой очистки элюат пропускают через вторую колонку такого же типа. При этом примесь Sr-90 снижается до 10-5 %.
В работе [11] Sr-90 сорбировали на смоле дауэкс-50W и вымывали Y-90 раствором трилона Б с рН=6-9 и концентрацией 0.5 мг./мл. Выход Y-90 составлял (60-70)%, примесь Sr-90 в элюате »10-4 %. В этой работе в качестве сорбента использовали хроматографическую окись алюминия. В колонке было два слоя сорбента активный и защитный. Активный слой приготавливали взбалтыванием окиси алюминия с водно-спиртовым или водно-.етоновым раствором с рН=5-7, в котором находился Sr-90 без носителя. Сорб.ия стронция происходила количественно. В качестве элюента для Y-90 применяли трибутилфосфат, насыщенный 13 моль/л раствором азотной кислоты. Выход - Y 90 составлял 90%, радионуклидная чистота 99.9%.
В основу технологии разделения Sr-90 и Y-90 мы положили экстрак.ионно-хроматографический метод, обеспечивающий многократное экстрагирование с помощью растворителя, распределенного тонким слоем на поверхности зерен инертного наполнителя колонки. В качестве такого наполнителя использовали зерна фторопласта-4, а в качестве экстрагента - Д2ЭГФК. Разделение Y и Sr основано на большом различии коэффициентов распределения этих элементов между экстрагентом и слабым солянокислым водным раствором. При кислотности раствора »0.1 моль/л. коэффициент распределения между органической и водной фазами для Y достигает 10 4,а для Sr он составляет лишь около 10-2.В результате Y концентрируется в тонком верхнем слое колонки, а Sr практически не экстрагируется, оставаясь в растворе. После промывания колонки 0.1 моль/л. раствором соляной кислоты для удаления следов Sr элюируют Y 90 6 моль/л. раствором соляной кислотой.
Одна колонка обеспечивает очистку Y в »103 раз. При повторении очистки на второй и третей колонках коэффициент очистки составит не менее 109. Эффективность очистки Y-90 от Sr-90 мы проверяли вначале на отдельных колонках. исходный раствор Sr-90 + Y-90 в 0.1 моль/л. НСl пропускали со скоростью 60-70 капель/мин. Y-90 элюировали 60 мл. 6 моль/л. раствора НСl. Количество примеси Sr-90 определяли после распада Y -90 на 4pb-счетчике. Результаты представлены в таблице 6.
Таблица 6
Результаты экспериментов по разделению Y-90 Sr -90 на отдельных колонках (фторопласт-4 + Д2ЭГФК)
| Характеристика исходного раствора Sr-90 +Y-90 | Характеристика раствора Y-90 после разделения на колонке (на момент отделения от Sr-90) | Выход Y-90,% | Коэффициент очистки Y-90 от Sr-90 | ||
| Объем, мл | Объемная активность мКи/мл | Объем, мл | Объемная активность мКи/мл | ||
| 5,0 | 0,51 | 100,0 | 1,6*104 | ||
| 2,7 | 1,1 | 81,4 | 5,0*103 | ||
| 2,7 | 1,7 | 75,5 | 8,0*103 | ||
| 2,0 | 2,0 | 66,0 | 1,8*103 | ||
| 2,7 | 1,4 | 81,5 | 4,3*103 | ||
| 2,0 | 3,21 | 80,0 | 4,1*103 |
Выбор того или иного генератора можно делать исходя из того какие цели преследует потребитель.
Пять лет эксплуатации оборудования описано выше позволяет сделать вывод о надежности работы центрифужных экстракторов. В течении всего этого времени мы не имели каких либо отрицательных результатов при получении радиофармпрепаратов и их клиническом использовании. Принимая во внимание литературные данные о радиоционной стабильности Д2ЭГФК можно надеется, что имеется возможность использования этого метода для выделения гораздо больших количеств Y-90.
Довольно короткое время переработки наряду с удовлетворительным качеством получаемого продукта можно считать главным преимуществом этого метода. Кроме того, этот процесс может быть полностью автоматизирован.