Фонд развития промышленности, подведомственный Минпромторгу, планирует выделить заем в размере 500 млн руб. на создание производства расходных материалов для кардиологической диагностики. Проект ООО «Центр развития ядерной медицины» предполагает создание в России производства радионуклида стронция-82. Общая стоимость проекта компании должна составить более 1,9 млрд руб.

В ближайшее время Фонд развития промышленности планирует выступить инвестором в проекте по производству расходных материалов для кардиологической диагностики. Сумма займа Фонда развития промышленности может составить 500 млн руб. при стоимости проекта более 1,9 млрд руб.

Напомним, Фонд развития промышленности был основан в конце 2014 года по инициативе Минпромторга путем преобразования Российского фонда технологического развития. Его основная цель - модернизация российской предприятий, организация новых производств и обеспечение импортозамещения. Фонд предлагает льготные условия софинансирования проектов, предполагающий выпуск высокотехнологичной продукции. Для реализации промышленно-технологических проектов фонд на конкурсной основе предоставляет целевые займы по ставке 5% годовых сроком до семь лет в объеме от 50 млн до 500 млн руб.

Проект ООО «Центр развития ядерной медицины» предполагает создание в России производства радионуклида стронция-82, необходимого для внедрения передовых методов кардиологической диагностики. Радионуклид стронций-82 - основной компонент стронций-рубидиевых генераторов, которые используются для проведения процедур позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). ПЭТ-диагностика, в свою очередь, позволяет повысить выявляемость заболеваний и выживаемость пациентов с установленным диагнозом, снизить совокупные расходы на диагностику и лечение онко- и кардиологических заболеваний.

Компания надеется не только удовлетворить потребность российского здравоохранения в процедурах кардиологической ПЭТ-диагностики, но и выйти со своей продукцией на мировой рынок, так как на нем сейчас наблюдается дефицит предложения стронций-рубидиевых генераторов из-за нехватки радионуклида стронция-82. Планируется, что к 2020 году около 16% продукции проекта будет продаваться в России, остальные 84% пойдут на экспорт. Создаваемый в рамках проекта на предприятии циклотрон также позволит производить и другие типы радионуклидов для диагностики (германий-68) и лечения (астат-211, актиний-225) онкологических заболеваний.

Прежде чем фонд выделит средства под 5% годовых, с компанией должен быть подписан договор займа, фиксирующий обязательства сторон. Проект должен также получить одобрение Наблюдательного совета ФРП, поскольку сумма займа превышает 250 млн руб.

Необходимо отметить, что благодаря долгой истории ядерных исследований Россия традиционно имеет достаточно разветвленную систему производства радиоактивных изотопов, в том числе для медицинских целей. При этом значительная часть таких изотопов уходит на экспорт - в частности из-за того, что отечественная ядерная медицина развита относительно слабо (параллельно ряд радиоактивных материалов Россия, наоборот, импортирует, так как они не производятся в стране). Принято считать, что ключевую роль в российском секторе производства медицинских изотопов играют предприятия «Росатома» (продвижением этой продукции занимается ВО «Изотоп»). Наиболее известной и масштабной программой госкорпорации в этой области была попытка наладить в Димитровграде на мощностях ВНИИАР производства изотопа молибдена-99, используемого в мире как источник короткоживущего технеция-99, применяемого для диагностических процедур. «Росатом» в 2010 году декларировал намерение занять до 20% мирового рынка Mo-99 - этому способствовала остановка ряда зарубежных мощностей по производству этого изотопа, спровоцировавшая его дефицит и рост цен. Параллельно в России государство реализовывало программу по созданию специализированных центров ядерной медицины. Впрочем, тогда добиться быстрого завоевания рынка Mo-99 не удалось (в частности, потому, что добиться нужной чистоты изотопа было сложно).

Анастасия Мануйлова, Владимир Степанов

Генератор рубидия-82 предназначен для получения короткоживущего радионуклида рубидия-82 (период полураспада 1,3 мин.). Этот радионуклид вводится в кровеносную систему пациента, и кровоток анализируется методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Метод наиболее эффективен для бесконтактного изучения перфузии миокарда при диагностировании и прогнозировании пациентов с подозрением на заболевание коронарной артерии. Использование генератора рубидия-82 позволяет проводить оценку перфузии миокарда с высокой чувствительностью. Генератор рубидия-82 может применяться также при изучении функций головного мозга, желудочно-кишечного тракта, печени и почек.

Преимущества применения генератора рубидия-82:
а) обеспечивает более высокую точность изображения, чем при применении изотопов распространенных радионуклидов таллий-201, технеций-99m;
б) позволяет осуществлять диагностику заболеваний коронарных сосудов сердца и выбор стратегии лечения заболевания на ранней стадии. Радионуклид рубидий-82 может применяться в качестве количественного маркера омертвения или жизнеспособности тканей миокарда;
в) сокращает время последовательного воспроизведения изображения при обследовании пациента; позволяет каждые 10 минут осуществлять последовательное сканирование исследуемого органа;
г) минимизирует дозу излучения, получаемую пациентом при обследовании;
д) позволяет различным медицинским организациям проводить клинические ПЭТ-исследования без необходимости иметь дорогостоящие циклотроны.

Рубидий-82 является радиофармацевтическим препаратом для позитрон-эмиссионной томографии, получаемым в генераторе из материнского радионуклида стронция-82. Радионуклид стронция-82 (период полураспада 25 дней) в виде его хлорида находится внутри генератора в генераторной колонке на специальном сорбенте. Изотоп рубидия-82 в виде его хлорида выделяется из генератора путем элюирования через него изотонического раствора хлорида натрия. При этом материнский радионуклид стронций-82 остаётся на сорбенте внутри генератора. Наработка исходного радионуклида стронций-82 может осуществляться только на уникальных высокоточных ускорителях средних энергий. ИЯИ РАН - единственное место в Европе и Азии, где реально осуществляется наработка стронция-82 в больших количествах. Установка такого типа в ИЯИ РАН - крупнейшая в мире.

В настоящее время генератор рубидия-82 не производится ни в Европе, ни в Азии. Генератор может использоваться в любом медицинском учреждении, оснащенном позитронно-эмиссионным томографом, как в России, так и за ее пределами на всей территории Евразии. Аналогичные генераторы производятся пока только в США и Канаде и не экспортируются.

Параметры радиофармацевтического препарата - элюата из предлагаемого генератора рубидия-82 (выход рубидия-82, проскок радионуклидов стронция-82 и примесного стронция-85, стерильность и апирогенность), а также характеристики генератора соответствуют всем существующим в настоящее требованиям, предъявляемым к изделиям и препаратам подобного типа. Это обеспечивается совершенной технологией изготовления генератора.

Изобретение относится к способу получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. Способ включает облучение мишени на ускорителе протонов и выделение 82 Sr без носителя из облученной мишени. В качестве мишени берут изотоп 84 Sr, мишень облучают пучком протонов, в процессе облучения в результате пороговой ядерной реакции 84 Sr(р,3n) 82 Y в мишени нарабатывают и одновременно радиохимическим методом из мишени непрерывно извлекают 82 Y, продукт распада которого, целевой радиоизотоп 82 Sr (без носителя), далее выделяют радиохимическим методом. Техническим результатом является возможность производить 82 Sr без носителя в области энергий протонов Е р ≤30÷40 МэВ, возможность применения для производства 82 Sr стандартных циклотронов с Е р ≤30÷40 МэВ, возможность повысить интегральный выход 82 Sr в схеме производства по реакции Rb(p,xn) 82 Sr на ускорителях с Е р =70÷100 МэВ для наработки 82 Sr. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц.

В настоящее время одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся направлений ядерной медицины является кардиодиагностика на основе метода позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

В последнее время, главным образом в США, получила развитие ПЭТ технология, основанная на применении 82 Sr- 82 Rb изотопных генераторов.

В нашей стране в связи с планируемым строительством ПЭТ центров указанный изотопный генератор должен также найти широкое применение.

Получаемый в изотопном генераторе рубидий, являясь физиологическим аналогом калия, при введении в организм пациента преимущественно локализуется в миокарде.

Указанный генератор - компактен, может быть легко доставлен в любую клинику, в том числе на большие расстояния, и эксплуатироваться достаточно длительное время. При этом нет необходимости иметь и эксплуатировать в клинике циклотрон (громоздкое и дорогостоящее оборудование, требующее специального помещения и обслуживающего персонала).

Настоящее изобретение может быть использовано для производства радиоизотопа 82 Sr в практически значимых количествах на стандартных, относительно дешевых в эксплуатации и достаточно широко распространенных в мире ускорителях протонов средних энергий (Е р ≤30÷40 МэВ). (В настоящее время 82 Sr производят на ускорителях высоких энергий (E p ≈100÷800 МэВ), предназначенных для фундаментальных исследований.)

Традиционные методы получения циклотронных радиоизотопов предполагают в каждом цикле производства использование последовательности технологических операций, осуществляемых, как правило, в ручном режиме: изготовление и монтаж одноразовой мишени на ионопроводе ускорителя, демонтаж облученной мишени, механическое вскрытие мишени, растворение активного вещества. Все эти операции достаточно трудоемки, дорогостоящи и должны проводиться в специальных условиях. В отличие от традиционных методов предлагаемый способ получения 82 Sr позволяет достаточно просто автоматизировать процедуру извлечения 82 Sr из мишени в непрерывном режиме во время наработки, исключив из процедуры выделения стронция из мишени трудоемкие и дорогостоящие операции радиохимического передела, свойственные другим методам.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время 82 Sr получают облучением протонами (E p ≈100÷800 МэВ) твердотельных мишеней из молибдена, металлического рубидия или его соединений на ускорителях высоких энергий.

Известен способ получения 82 Sr по реакции Mo(p,spallation) (Thomas K.E. Strontium-82 Production at Los Alamos National Laboratory. - Applied Radiation and Isotopes, 1987, v.38, №3, p.p.175-180). Мишени из металлического молибдена диаметром 1.9-6.4 см, толщиной 1.25÷1.9 см облучали пучками протонов энергией 800 МэВ. В результате реакции скалывания образовывался 82 Sr. Длительность облучения различных мишеней составляла от 2 до 30 суток. Номинальный ток пучка протонов - 500 мкА. Затем мишени растворяли в смеси азотной и фосфорной кислоты в присутствии перекиси водорода. После чего многоступенчатым химическим переделом выделяли 82 Sr.

Этот способ имеет существенные недостатки, заключающиеся в следующем:

Для получения 82 Sr используется уникальная дорогостоящая установка, в основном предназначенная для фундаментальных исследований: мезонная фабрика Лос-Аламосской национальной лаборатории США;

Наряду со 82 Sr в мишени образуется большое количество радиоактивных примесей;

Выделение 82 Sr сопряжено с необходимостью проведения многоступенчатого радиохимического передела мишени и утилизацией большого количества радиоактивных отходов;

Известно, что одним из существенных факторов, определяющих качество 82 Sr, является его радионуклидная чистота. Основные радионуклидные примеси - 83 Sr и 85 Sr. Активность 83 Sr может быть в значительной степени снижена выдержкой облученной мишени (T 1|2 =32.4 часа для 83 Sr). Что же касается долгоживущего 85 Sr (T 1|2 =64.73 дня), то его присутствие в 82 Sr значительно увеличивает дозовую нагрузку на пациента и медперсонал и осложняет проведение исследований ПЭТ методом (при частичном «проскоке» стронция в разделительной колонке 82 Sr- 82 Rb изотопного генератора), так как 85 Sr имеет интенсивную линию E γ =514 кэВ, близкую к аннигиляционной линии 82 Rb (E γ =511 кэВ). Кроме того, присутствие 85 Sr существенно повышает требования к радиационной защите 82 Sr- 82 Rb изотопного генератора и уменьшает срок его службы до перезарядки.

Известен способ получения 82 Sr по реакции Rb(p,xn) на мишени из металлического рубидия (Жуйков Б.Л., Коханюк В.М., Глушенко В.Н. и др. Получение стронция-82 из мишени металлического рубидия на пучке протонов с энергией 100 МэВ. - Радиохимия, 1994, том 36, стр.494-498). Мишени из металлического рубидия представляли собой диски диаметром 30 мм и толщиной 11 мм, заключенные в герметичные оболочки из нержавеющей стали. Толщина входного окна оболочки составляла 0.13-0.2 мм. Оболочки заряжались металлическим рубидием в боксе в инертной атмосфере. Для этого рубидий в ампуле разогревали электропечью до 80-90°С, отбирая жидкий рубидий с помощью медицинского шприца, вводили жидкий металл через штуцер в оболочку. Облучение мишеней проводили на линейном ускорителе пучком протонов с энергией 100 МэВ при токах пучка 6-10 мкА. Длительность облучения достигала 10 суток. Технология переработки мишени включала механическое вскрытие кассеты и растворение мишени в изобутаноле, разрушение образующегося при растворении мишени изобутонолята рубидия и отделение органической фазы путем отгонки, отделение изотопов стронция от рубидия на ионообменной колонке.

К недостаткам данного способа, как и в предыдущем примере, можно отнести:

Использование для получения 82 Sr дорогостоящего ускорителя высоких энергий (линейный ускоритель ИЯИ РАН, г. Троицк);

Технология основана на использовании одноразовой мишени;

Кроме того, существенным недостатком данного способа следует считать высокую потенциальную взрывоопасность, обусловленную использованием металлического рубидия.

Известен способ получения 82 Sr в реакциях Kr(α,xn) и Kr(3Не,xn) при облучении ускоренными пучками α-частиц или 3Не мишени из природного криптона (Tarkanyi F., Qaim S.M., Stocklin G. Excitation Functions of 3 He- and α-Particle Induced Nuclear Reactions on Natural Krypton: Production of 82 Sr at a Compact Cyclotron. - Applied Radiation and Isotopes, 1988, v.39, №2, p.p.135-143). При использовании в качестве мишени природного криптона и ускоренных α-частиц или 3Не с начальной энергией 60÷80 МэВ наработка 82 Sr возможна на всех изотопах Kr за исключением 78 Kr. Однако наработка 82 Sr на каждом из изотопов при использовании природного криптона не оптимальна, так как величины сечений ядерных реакций, приводящих к образованию 82 Sr на каждом из изотопов криптона, изменяются в широком диапазоне (от 0 до σ max) в энергетическом интервале торможения в мишени заряженных частиц.

Относительно низкий выход 82 Sr в мишени из природного криптона;

Известен способ получения радиоизотопа 82 Sr по реакциям 80,82,83,84,86 Kr(α,xn) 82 Sr либо 80,82,83,84,86 Kr(3Не,xn) 82 Sr (Загрядский В.А., Латушкин С.Т., Новиков В.И., Оглоблин А.А., Унежев В.Н., Чувилин Д.Ю., Шатров А.В., Ярцев Д.И.; Патент №2441290 от 27.01.2012 г. "Способ получения радиоизотопа стронций-82"). Способ включает облучение на циклотроне или линейном ускорителе пучком α-частиц или ядер 3Не каскадной мишени, состоящей из модулей с изотопами криптона, расположенными последовательно, в порядке убывания их атомных масс по направлению пучка ускоренных частиц, и накопление в ней в процессе одной или нескольких пороговых ядерных реакций 80,82,83,84,86 Kr(α,xn) 82 Sr или, соответственно, одной или нескольких пороговых ядерных реакций 80,82,83,84,86 Kr(3Не,xn) 82 Sr целевого радиоизотопа 82 Sr.

К недостаткам данного способа можно отнести эксплуатационные ограничения оптимальной по выходу 82 Sr каскадной мишени, состоящие в необходимости жесткого согласования длины модулей с изотопами криптона с током пучка и давлением газа в них. Необходимость указанного согласования связана с появлением градиента плотности газа в мишени под действием пучка заряженных частиц и, как результат, изменением оптимальных длин пробега в модулях каскадной мишени.

В качестве прототипа выбран способ получения 82 Sr по реакции Rb(p,xn) на мишени из хлорида рубидия (Mausner L.F., Prach Т., Srivastava S.C. Production of 82 Sr by Proton Irradiation of RbCl. - Applied Radiation and Isotopes, 1987, v.38, №3, p.p.181-184). С целью дегидратации хлорид рубидия выдерживали в вакууме в течение 48 часов, затем прессовали с усилием 75 тонн в 35 г. таблетку 0.81 см толщиной и 4.44 см диаметром. Таблетка из хлоридом рубидия помещалась в капсулу из нержавеющей стали и заваривалась в вакууме электронным лучом. Затем капсула с хлоридом рубидия облучалась протонами на ускорителе Брукхевенской национальной лаборатории, позволяющем ускорять протоны до энергии 200 МэВ. Ток пучка протонов составлял 45 мкА. После облучения капсулу транспортировали в защитном контейнере в горячую лабораторию и через 6 дней выдержки вскрывали. Затем хлорид рубидия растворяли в 100 мл 0.1 М NH 4 OH:0.1 M NH 4 Cl и после многоступенчатого радиохимического передела выделяли 82 Sr.

К недостаткам данного способа можно отнести:

Использование для получения 82 Sr дорогостоящего ускорителя высоких энергий;

Достаточно сложна процедура изготовления мишени;

Технология основана на использовании одноразовой мишени;

Из-за плохой теплопроводности хлорида рубидия при токах выше нескольких мкА возможен перегрев в центре мишени и сублимация хлорида рубидия, что приводит к уменьшению эффективной толщины мишени и, соответственно, выхода целевого продукта;

Выделение 82 Sr сопряжено с необходимостью проведения многоступенчатого радиохимического передела мишени;

Раскрытие изобретения

Техническими результатами являются:

1) Возможность производить 82 Sr в принципиально иной (отличной от традиционной) области энергий протонов (Е р ≤30÷40 МэВ), что позволяет применять для производства 82 Sr принципиально иной класс установок: стандартные, относительно дешевые в эксплуатации и достаточно широко распространенные в мире циклотроны с Е р ≤30÷40 МэВ.

2) Возможность значительно повысить интегральный выход 82 Sr при использовании известной схемы наработки по реакции Rb(p,xn) 82 Sr на ускорителях с Е р =70÷100 МэВ за счет дополнительного использования протонов с Е р <40 МэВ (порога реакции Rb(p,xn) 82 Sr) для наработки 82 Sr по реакции 84 Sr(р,3n) 82 Y→ 82 Sr (каскадная мишень).

3) Использование многоразовой мишени, позволяющей исключить затраты на изготовление новых мишеней для каждого нового цикла облучения.

4) Возможность относительно просто автоматизировать выделение 82 Sr, отказавшись от классических технологических операций, реализуемых при радиохимическом переделе мишени, и осуществляемых, как правило, в ручном режиме.

5) Значительное снижение по сравнению с прототипом основной мешающей активности 85 Sr.

Для достижения указанных результатов предложен способ получения радиоизотопа 82 Sr, включающий облучение мишени протонами и выделение 82 Sr из облученной мишени, при этом в качестве мишени берут изотоп 84 Sr, в процессе облучения которого в результате пороговой ядерной реакции 84 Sr(p,3n) 82 Y в мишени нарабатывают и одновременно радиохимическим методом из мишени непрерывно извлекают 82 Y, продукт распада которого, целевой радиоизотоп 82 Sr без носителя, затем выделяют радиохимическим методом.

При этом изотоп 84 Sr входит в состав химического соединения, водный раствор которого в замкнутом контуре циркулирует через зону облучения протонами и через центробежный экстрактор, в котором экстракционным методом нарабатываемый 82 Y отделяют от стронция мишени.

Фигура иллюстрирует принципиальную схему реализации способа наработки и выделения 82 Sr.

1. Мишень.

2. Экстрактор.

3. Реэкстрактор.

4. Контур водной фазы.

5. Контур органической фазы.

6. Контур водной фазы.

р - Пучок протонов с Ер≤30÷40 МэВ.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут водный раствор соединения стронция, обогащенного по изотопу 84 Sr, и помещают в замкнутый контур, в котором осуществляют принудительную циркуляцию раствора через зону облучения протонами 1 (см. чертеж) и центробежный экстрактор 2. В зоне облучения 1 по реакции 84 Sr(р,3n) 82 Y нарабатывают 82 Y, имеющий период полураспада 10 мин. 82 Y по контуру 4 направляют в центробежный экстрактор 2, где экстрагируют в органическую фазу, принудительно циркулирующую в контуре 5. При этом стронций мишени остается в контуре 4. Затем 82 Y по контуру 5 направляют в центробежный реэкстрактор 3, где реэкстрагируют в водную фазу принудительно циркулирующую в контуре 6. В контуре 6 в течение времени облучения мишени протонами накапливают 82 Y и продукт его распада 82 Sr. Суммарное время движения 82 Y по контуру 4 от зоны облучения 1 до экстрактора 2, экстракции из водной фазы в органическую фазу, движения по контуру 5 от экстрактора 2 до реэкстрактора 3 и реэкстракции из органической фазы контура 5 в водную фазу контура 6 составляет около 1 минуты. Через несколько часов выдержки после облучения (распада 82 Y) 82 Sr без носителя из контура 6 направляют на доочистку сорбционным методом (на фигуре не показано).

Предложенный способ получения радиоизотопа 82 Sr обладает существенными достоинствами по сравнению с описанными в литературе аналогами и прототипом:

Способ может быть реализован на относительно дешевых в эксплуатации и широко распространенных в мире ускорителях средних энергий (Е р ≤30÷40 МэВ).

Мишенное устройство может использоваться многократно.

Выход 82 Sr приемлем для практического использования.

Выделение 82 Sr из мишени легко поддается автоматизации и не сопряжено с необходимостью ее разрушения и проведения многоступенчатого радиохимического передела.

Активность основной мешающей примеси 85 Sr при использовании стронция, обогащенного по изотопу 84 Sr, может быть снижена на порядок по сравнению с прототипом.

Пример осуществления изобретения

Мишенное устройство, представляющее собой компактный медный цилиндр с внутренней цилиндрической полостью h×d=10×15 (мм) с торцевым окном из Мо фольги толщиной 50 мкм, устанавливали на пучок протонов с Е р =32 МэВ циклотрона У-150 НИЦ «Курчатовский институт». Через мишенное устройство 1 (см. чертеж) и через центробежный экстрактор 2 по замкнутому контуру 4 с помощью насоса прокачивали водный раствор SrCl 2 (Sr естественного изотопного состава) в 0,1 М HCl (водная фаза). Одновременно в контуре 5 с помощью насоса обеспечивали циркуляцию 50% раствора D2-этилгексилфосфорной кислоты в толуоле, а в контуре 6 - циркуляцию водного раствора 3 М HCl.

Под действием пучка протонов в мишенном устройстве в результате реакции 84 Sr(p,3n) 82 Y нарабатывали 82 Y. Затем 82 Y потоком водной фазы по контуру 4 транспортировали в центробежный экстрактор, где экстрагировали его 50% раствором D2-этилгексилфосфорной кислоты в толуоле (органическая фаза). После этого потоком органической фазы 82 Y транспортировали по контуру 5 в центробежный реэкстрактор 3, где реэкстрагировали 82 Y раствором 3 М HCl в водную фазу контура 6. В контуре 6 накапливали 82 Y и продукт его распада 82 Sr (без носителя). После окончания облучения и выдержки (для распада 82 Y) в течение 2 часов 82 Sr направляли на доочистку сорбционным методом. Суммарное время движения 82 Y по контуру 4 от зоны облучения 1 до экстрактора 2, экстракции из водной фазы в органическую фазу, движения по контуру 5 от экстрактора 2 до реэкстрактора 3 и реэкстракции из органической фазы контура 5 в водную фазу контура 6 составляло около 1 минуты.

Коэффициент разделения иттрия и стронция центробежным экстрактором 2 составил величину 10 6 . Выход 82 Sr при концентрации SrCl 2 в растворе 0.6 г/мл (с учетом приведения к обогащению по изотопу 84 Sr до 100%) составил величину 112 мкКи/мкА час.

Формула изобретения

1. Способ получения радиоизотопа 82 Sr, включающий облучение мишени протонами и выделение 82 Sr из облученной мишени, отличающийся тем, что в качестве мишени берут изотоп 84 Sr, в процессе облучения которого в результате пороговой ядерной реакции 84 Sr(р,3n) 82 Y в мишени нарабатывают и одновременно радиохимическим методом из мишени непрерывно извлекают 82 Y, продукт распада которого, целевой радиоизотоп 82 Sr без носителя, затем выделяют радиохимическим методом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изотоп 82 Sr входит в состав химического соединения, водный раствор которого в замкнутом контуре циркулирует через зону облучения протонами и через центробежный экстрактор, в котором экстракционным методом нарабатываемый 82 Y отделяют от стронция мишени.

Заведующий Лабораторией радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН, доктор химических наук Борис Жуйков

Уже с момента образования Института ядерных исследований РАН в 1970 году и принятия решения о сооружении линейного ускорителя протонов средних энергий - Мезонной фабрики (г. Троицк) - возникла идея о получении изотопов для научных и прикладных целей. В 1991-1992 годах на основе проведенных разработок в кратчайшие сроки и с минимальными затратами была сооружена установка по наработке радионуклидов на пучке протонов 160 МэВ, которая на тот момент оказалась самой мощной в мире по энергии, аккумулированной на получение изотопов. Установка специально создавалась для производства c максимальной эффективностью. При ее сооружении использовался ряд новых оригинальных разработок. Системы управления и системы безопасности надежны и соответствуют высшему мировому уровню. Установка, пройдя несколько стадий усовершенствования, и сейчас является одной из крупнейших в мире и пока единственной такого типа из действующих в Европе и Азии.

В развитии производства медицинских изотопов особенно большую роль сыграло тесное сотрудничество с канадскими коллегами (Национальный центр ТРИУМФ в Ванкувере) и американскими специалистами из Лос-Аламосской (ЛАНЛ) и Брукхэвенской (БНЛ) национальных лабораторий. Зарубежные коллеги принимали участие в формировании изотопной программы. США обеспечили существенную материальную поддержку для развития производства медицинских изотопов в России через программу нераспространения оружия массового поражения Initiatives for Proliferation Prevention (IPP). С другой стороны, когда в конце 90-х возник кризис производства стронция-82 для медицинских целей ввиду прекращения эксплуатации изотопной установки на пучке протонов 800 МэВ в Лос-Аламосе и возникла угроза прекращения непрерывного производства этого важнейшего радионуклида, именно ИЯИ РАН сыграл решающую роль в разрешении кризиса. Институт обеспечил поставки мишеней, облученных на нашем ускорителе, для переработки в США по российской технологии. По оценкам, уже около 200 тыс. пациентов прошли диагностику только с использованием изотопов, полученных на ускорителе ИЯИ РАН и выделенных в США. Причем выделенный в Лос-Аламосе изотоп поставляется в Россию для проведения медицинских исследований на некоммерческой основе. Кроме того, американские партнеры поддерживают создание в России независимого производства выделенных радионуклидов, а также радиофармпрепаратов на их основе.

Среди изотопов медицинского назначения, которые можно производить только на пучке протонов средних энергий, стронций-82 (период полураспада 25,5 дн.) занимает, безусловно, первое место. Его используют для изготовления медицинского генератора рубидия-82 (период полураспада 1,3 мин.), применяемого при кардиологической диагностике с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Медицинский генератор стронций-82/рубидий-82 - новое и чрезвычайно эффективное устройство. Получаемый из генератора короткоживущий изотоп рубидий-82 вводится в кровеносную систему человека, и с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) определяется кровоснабжение различных органов, что позволяет эффективно диагностировать ишемическую болезнь сердца и другие заболевания. Пока такой генератор Cardiogen ® регулярно производится только в Северной Америке фирмой GE Healthcare. Генератор, разработанный в ИЯИ РАН с участием канадских ученых, по своим характеристикам значительно лучше американского аналога. Он успешно прошел клинические испытания с пациентами в РНЦ радиологии и хирургических технологий (Санкт-Петербург) в лаборатории, оборудованной по классу GMP. В России успешно продиагностированы уже сотни пациентов. Последние исследования продемонстрировали эффективность генератора для диагностики также ряда онкологических заболеваний. С учетом того, что в России сооружаются десятки ПЭТ-центров, этот метод имеет большие перспективы. Однако многочисленные бюрократические проблемы сильно тормозят процесс его массового внедрения.

ИЯИ РАН получает еще целый ряд других радионуклидов для медицинского и технического применения: олово-117м, актиний-225 и радий-223, селен-72, палладий-103, германий-68, медь-64 и 67, натрий-22, кадмий-109, рубидий-83 и др.

Ускоритель ИЯИ РАН - эффективный инструмент для наработки самых различных радионуклидов. Однако это сложная и дорогая установка, которая проектировалась в основном для других целей - исследований в области фундаментальной физики. Установки такого типа к тому же не могут эксплуатироваться круглогодично и обеспечить достаточную регулярность поставок короткоживущих радиоизотопов. Массовое производство радионуклидов целесообразно осуществлять на специальном циклотроне. Такой ускоритель может быть установлен в уже существующем здании ИЯИ РАН. Он будет иметь несколько выводов пучка для производства сразу несколько изотопов. Рядом планируется построить радиохимическую лабораторию для выделения чистых изотопов, проектирование которой уже завершено, и все разрешения на сооружение получены. Научные и технологические проблемы вполне решаемые.

Однако для реального продвижения в этой области необходимо решить ряд проблем на государственном уровне, в частности:

1. Обеспечение основополагающего государственного финансирования. Ни в одной стране мира, где успешно осуществлялись подобные проекты (США, Канада, Франция, Южная Африка), финансирование не базировалось на частных инвестициях.
2. Создание эффективной системы распределения фондов для НИР ОКР, преодолевающей ведомственные барьеры. Государственная корпорация «Росатом» и НИЦ «Курчатовский институт», которые имеют значительные средства, заинтересованы в финансировании прежде всего собственных предприятий. Российская академия наук, Минздравсоцразвития и частные предприятия средств, достаточных для реализации подобных проектов, не имеют. ОАО «Роснано» ориентировано на задачи другого рода и оказалось не в состоянии продвигать и финансировать наш проект.
3. Создание достаточно независимого и квалифицированного международного комитета, который давал бы рекомендации о распределении средств по реализации изотопных проектов. Этот вопрос не должен решаться на бюрократическом уровне.
4. Развитие системы по доставке радионуклидной продукции, которая все еще является слабой и монополизированной. ОАО «В/О Изотоп» не вполне эффективно справляется с этой задачей.
5. Преодоление жестких бюрократических барьеров, вовсе не нужных для безопасности, в том числе таможенных.
6. Ограничение растущих гос. расценок на электричество, тепло, аренду, захоронение отходов.
7. Пересмотр государственной политики по монополизации изотопного бизнеса, развитие конкуренции между производителями, а не принятие централизованных решений.
8. Обеспечение общего подъема ядерной медицины в России. Настоящий уровень ее развития заставляет серьезных производителей ориентироваться прежде всего на внешний рынок.
9. Развитие системы подготовки квалифицированных кадров в области ядерной медицины и радиохимии, которая в настоящий момент отстает от современных требований.

При реализации этой перспективы Россия могла бы стать ведущим производителем многих важнейших радионуклидов, обеспечивающих диагностику и терапию многих сотен тысяч пациентов в год.

Филатова Александра Михайловна

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова

Цель проекта: Цель, которую преследует представляемая работа, является очень важной составной частью проекта РИЦ-80. Она заключается в разработке высокоэффективного мишенного устройства для получения генераторного изотопа 82 Sr, используемого для обследования пациентов методом позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ). Стронций-82 (период полураспада 25,5 дн.) – один из самых важных медицинских радионуклидов. Он служит для изготовления генераторов дочернего рубидия-82 (период полураспада 1,27 мин), применяемого в позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Стронций-82 нельзя производить на реакторах, а также на циклотронах низких энергий. Дочерний рубидий-82 является позитронно-излучающим радионуклидом, который ведет себя также, как и 201 Tl, поглощаясь мышцей миокарда. Высоко-энергичные фотоны аннигиляции (511 кэВ) позволяют достигать высокой степени разрешения получаемых изображений. Как было показано, диагностические изображения, полученные с 82 Rb значительно четче, чем с 201 Tl или с 99m Tc. Очень короткое время жизни 82 Rb позволяет проводить обследования по получению изображения менее чем за 30 минут по сравнению с несколькими часами, когда используется 201 Tl или 99m Tc. В то же время, благодаря почти месячному времени жизни материнского изотопа стронция-82, фармпрепарат, содержащий стронций-82, может доставляться без существенных потерь в очень отдаленные районы.

Описание проблемы: Ежегодная смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в России составляет около 1,3 млн человек. Ежедневно в России заболевают раковыми заболеваниями около 1250 человек. За год эта цифра составляет около 450 000 человек. На диспансерном учете стоят почти 2,4 млн человек. В общей онкозаболеваемости и смертности неуклонно растет доля детского населения и молодых людей репродуктивного возраста.

Основная причина высокой смертности в Российской Федерации от вышеуказанных заболеваний состоит в том, что Российская медицина за последние двадцать лет очень сильно отстала в использовании ядерных методов, широко используемых в настоящее время в диагностике и медицине в развитых странах. Использование данных методов позволяет диагностировать и лечить многие заболевания на очень ранней стадии их возникновения. Еще одна причина существенного отставания отечественной ядерной медицины – отсутствие современного или модернизированного радиодиагностического оборудования.

Краткая аннотация проекта: Сегодня в России производством циклотронных радионуклидов медицинского назначения активно занимаются немногим более десятка организаций. Практически все вышеупомянутые циклотроны имеют энергию бомбардирующих частиц до 30 МэВ, и набор производимых на них нуклидов очень сильно ограничен. Циклотрон РНЦ «Курчатовский институт» является в настоящее время единственным циклотроном, обеспечивающим получение внешних пучков протонов с энергией более 30 МэВ. В результате только на этом циклотроне производится йод-123 высокой радионуклидной чистоты из ксенона-124.

В ПИЯФ РАН создается проект установки РИЦ-80, предназначенной для получения медицинских радионуклидов на пучке строящегося в ПИЯФ циклотрона Ц-80. Энергия выведенного на мишень пучка протонов будет составлять 40-80 МэВ, интенсивность 100-200 микроампер. Установка будет иметь две радиохимические мишенные станции, что позволит увеличить эффективность использования протонного пучка, так как во время радиационного остывания облученной мишени, в которой был наработан долгоживущий радионуклид, на другой мишени с другим мишенным веществом может нарабатываться другой радиоизотоп. Использование масс-сепаратора на третьей мишенной станции позволит получать разделенные изотопные пучки ряда медицинских радионуклидов высокой чистоты, имплантированные в соответствующий коллектор, из которого они могут быть легко извлечены. Мишенные станции будут оборудованы специальными устройствами для съема высокорадиоактивных мишеней, погрузки их в защитные контейнеры и безопасной транспортировки в места хранения, или к горячим камерам для последующей обработки и приготовления соответствующих фармпрепаратов.

Уникальность установки РИЦ-80 состоит в том, что, являясь самой крупной в России циклотронной установкой по энерговыделению выведенного пучка, аккумулированному на наработку радионуклидов и имея достаточно высокую энергию бомбардирующих частиц (протоны энергии до 80 МэВ), она обеспечивает возможность производства высокоактивных источников практически всего перечня ускорительных радионуклидов.

Проводимая в настоящее время работа является первым и очень важным этапом получения генераторного изотопа стронция-82, а также других медицинских радионуклидов в ПИЯФ. Эксперименты проводятся на экспериментальной базе установки ИРИС на пучке работающего синхроциклотрона ПИЯФ с использованием опыта разработок мишенных устройств и результатов их исследований, накопленных за 35 лет функционирования данной установки.

Для выполнения поставленной задачи предлагается следующий план работ:

Провести расчеты с применением кода «FLUKA» количества стронция-82 и других вышеуказанных радионуклидов, произведенных при облучении мишеней-пробников из различных материалов толщиной около 2г/см 2 на пучке протонов синхроциклотрона ПИЯФ.

Изготовить мишени-пробники из соответствующих мишенных материалов и облучить их на пучке протонов синхроциклотрона.

Определить количество произведенных медицинских радионуклидов путем измерения соответствующих гамма спектров из облученных мишеней.

Провести высокотемпературное выделение с использованием масс-сепараторной мишени наработанных на пучке медицинских радионуклидов.

Определить температурные режимы выделения каждого медицинского радионуклида из его мишенного вещества.

На основе полученных результатов разработать рабочие прототипы мишенно-ионных устройств для их использования на масс-сепараторе для получения разделенных медицинских радионуклидов.

Информация о научной новизне проекта: Разработка новых высокоэффективных мишенных устройств для получения разделенных медицинских изотопов высокой чистоты.

Внедрение масс-сепараторного метода, который является инновационным для получения медицинских радионуклидов, позволит получать широкий спектр разделенных медицинских радионуклидов высокой чистоты. Кроме того, используемый масс-сепараторный метод позволит получать и использовать для целей диагностики короткоживущие нуклиды с периодами полураспада до нескольких десятков минут, что в настоящее время недостижимо при использовании традиционных радиохимических методов.