Получение радиоактивных изотопов медицинского и технического назначения

Получение радиоактивных изотопов медицинского и технического назначения в ИЯИ РАН.

В Институте ядерных исследований РАН создана и успешно эксплуатируется подземная лаборатория с установкой по облучению радиоизотопных мишеней протонным пучком сильноточного линейного ускорителя ионов водорода.

Установка используется для получения радиоизотопов медицинского и технического назначения. В настоящее время она является одной из крупнейших в мире по энергии, аккумулированной для получения изотопов. Установка обладает высокой степенью автоматизации и безопасностью в эксплуатации. Центральная часть установки - мишенное устройство, расположенное внутри защитного куба.

Мишени крепятся в графитовом держателе на конце подающей штанги. Особенностью при получении радиоизотопов на протонах средних энергий является то, что можно одновременно облучать сразу несколько различных массивных мишеней, общей толщиной несколько сантиметров. В данной конструкции пучок протонов направлен на мишени под углом 26°.

Специальный охлаждаемый графитовый коллиматор, в котором установлены термопары, позволяет оперативно контролировать отклонение пучка от оси, ширину пучка и потери. Вакуум ионопровода из ускорителя и камеру облучения с водой, охлаждающей мишени, разделяет телескопически вставляемое многослойное входное окно - между двумя фольгами нержавеющей стали вделана пластинка из металлического лития. Такая конструкция позволяет резко увеличить надежность и долговечность этого критического элемента конструкции. Системы охлаждения и контроля позволяют достигать высоких эксплуатационных параметров.

Установка регулярно используется для получения целого ряда радиоизотопов, преимущественно медицинского назначения.

Радионуклиды, производимые в ИЯИ РАН,
и возможности их производств за одно облучение
(при токе 120 мкА)

Регулярно производится

Разработана технология

Разработаны методы получения, технология - в стадии разработки

Самый главный из получаемых изотопов - стронций-82. Его период полураспада (25,5 дней) позволяет транспортировать продукт на большие расстояния, в том числе, за рубеж. В течение многих лет осуществлялись регулярные поставки облученных на ускорителе мишеней, содержащих более 1 кюри стронция-82, в Лос-Аламосскую национальную лабораторию (США), где его выделяли радиохимически в "горячих" камерах по технологии ИЯИ РАН.

В дальнейшем выделенный радионуклид отправляют для зарядки в генераторы короткоживущего рубидия-82 (период полураспада 1,3 мин.), который используется для кардиологической диагностики с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Новые оригинальные технологии по получению изотопов, разработанные в ИЯИ РАН, используются также во Франции - циклотронный медицинский комплекс ARRONAX (г. Нант, Франция), компания ZEVACOR( Индиана, США) и в других крупнейших центрах.

В ИЯИ РАН разработан собственный медицинский генератор рубидия-82, превосходящий по основным характеристикам американский аналог. Генератор прошел в России клинические испытания для кардиологии и нейро-онкологии, на это медицинское изделие получено регистрационное удостоверение, и оно внедрено в медицинскую практику в крупнейшем медицинском центре РНЦ Радиологии и хирургических технологий им. А.М.Гранова Минздрава РФ (Санкт-Петербург).

В дальнейшем предполагается широкое использование генератора по всей России и за рубежом, что позволит поднять на новый уровень ПЭТ-диагностику кардиологических и некоторых онкологических заболеваний, причем без использования в клиниках дорогостоящих циклотронов, производящих короткоживущие изотопы.

Генератор рубидия-82 для ПЭТ-диагностики кардиологических и онкологических заболеваний

⁸²Sr(25,5 дн.)—>⁸²Rb(1,3 мин.)

В ИЯИ РАН получают многие другие радионуклиды из различных мишеней. Разработаны радиохимические методики выделения, осуществляемые в сотрудничестве с рядом институтов в России и за рубежом.

Одним из новых многообещающих проектов является получение актиния-225 (период полураспада 10 дн.) из металлического тория, облученного протонами средних энергий. Этот альфа-излучающий радионуклид и короткоживущий продукт его распада висмут-213 (46 мин.) перспективны для лечения различных онкологических заболеваний методами радиоиммунной терапии. За один 10-дневный сеанс облучения на линейном ускорителе ИЯИ РАН можно получать актиний-225 в количестве 1-2 кюри, что сравнимо с мировым производством за год. В ИЯИ РАН разработана радиохимическая технология выделения актиния-225 из облученных ториевых мишеней, которая в скором времени будет установлена в "горячих камерах" других организаций. В ИЯИ РАН также разрабатываются новые эффективные медицинские генераторы актиний-225/висмут-213 для терапии различных заболеваний.

В Институте при участии Брукхейвенской национальной лаборатории (США) и ГНЦ РФ ФЭИ им. А.И. Лейпунского разработана также новая технология получения радионуклида олово-117м, перспективного для диагностики и одновременно терапии (тераностика) ряда онкологических, а также сосудистых заболеваний. Препараты на основе олова-117м проходят клинические испытания в США.

ИЯИ РАН обладает свыше 20 российскими и зарубежными патентами в области получения радионуклидов. Уже более 350 000 пациентов обрели медицинскую помощь с помощью изотопов, произведенных в ИЯИ РАН, и миллионы - с помощью разработанных здесь технологий.

На установке также получают радиоизотопы проводятся исследования с целью изучения фундаментальных вопросов ядерной физики: взаимодействие протонов с ядрами, исследование высокоспиновых изотопов. измерение массы нейтрино, поиск темной материи и др.