Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Получение йода-124 по реакции (d, 2n) на циклотроне Р7М для ядерной медицины
НТТМ-2017-0040 | Категория II

Автор:

Салодкин Степан Сергеевич

Научный руководитель:
Головков Владимир Михайлович
Организация:
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Томская область, Томск
Цель работы
Целю работы является исследование возможности наработки нуклида 124I с помощью циклотрона Р7М Томского политехнического университета в связи с проработкой планов обеспечения ПЭТ центра в городе Томске и ряде других сибирских городов радиофармпрепаратами на основе 124I.
Обзор предметной области
Существует несколько реакций получения 124I, в зависимости от типа облучающих частиц, их энергии и вещества мишени. Основными являются реакции на протонах 124Te(p,n)124I и дейтронах 124Te(d,2n)124I, с использованием обогащённого 124TeО2 в качестве вещества мишени. Каждая из этих реакций имеет свои преимущества и недостатки. В реакции 124Te(p,n)124I при энергии протонов 11-14 МэВ, которая во всём мире является основной для получения 124I, возникает конкурирующая реакция 124Te(p,2n)123I, с порогом реакции около 11 МэВ. Таким образом, при использовании энергии протонов ниже 11 МэВ (10.8 МэВ используется на циклотроне Р7М) примесь 123I возможно полностью исключить. Но в реакции 124Te(p,n)124I, снижение энергии с 14 до 11 МэВ дает также и снижение выхода 124I. Реакция 124Te(d,2n)124I при энергии падающих дейтронов 13.6 МэВ практически не используется для наработки данного нуклида из-за конкурирующей реакции 124Te(d,n)125I, которая имеет порог около 5 МэВ. При этом из-за длительного периода полураспада 125I (Т½ = 59.4 сут) радионуклидная чистота смеси, состоящей из 124I и 125I снижается со временем. Однако, получение 124I по реакции на дейтронах задача выполнимая. В работе [Bastian, Th.; Coenen, H.H.; Qaim, S.M. // Excitation functions of 124Te(d,xn)124,125I reactions from threshold up to 14 MeV: comparative evaluation of nuclear routes for the production of 124I.– Applied Radiation and Isotopes.– 2001.– V 55.– 303–308 pp] проведен эксперимент по получению 124I по реакции 124Te(d,2n)124I на высокообогащенном 124Те (99.8%). Выход целевого нуклида оказался равен 17.5 МБк/мкА·час, содержание примеси изотопа 125I составило менее 1.7%, что вполне соответствует требованиям, предъявляемым к РФП.
Описание результатов проекта
На циклотроне Р7М ТПУ был проведен эксперимент по получению изотопа 124I по реакции 124Te(d,2n) 124I. В качестве материала мишени в эксперименте был использован ТеО2 природного состава. Для получения 124I использовали выведенный пучок дейтронов с энергией 13.6 МэВ. При облучении мишени ток пучка был – 20 мкА, время облучения 20 минут. Мишень представляет собой платиновую подложку, на которую методом расплава нанесен ТеО2 Масса TeO2 – 170 мг (51 мг/см2). Для однородности расплава ТеО2 на подложке добавляли 4% Al2O3. Диаметр пятна мишени – 2.0 см. После облучения оксид теллура растворяли в растворе KOH в течении 20 минут. Получившийся активный объём раствора вещества мишени равен 36 мл. Затем было отобрано 5 проб объемом 5 мл каждая для непосредственного измерения в объеме детектора.
Для измерения выхода был использован полупроводниковый HpGe детектор с портативным анализатором амплитуд импульсов Inspector-2000. Калибровку спектрометра по энергии фотонов и эффективности регистрации производили с помощью образцового гамма-источника 152Eu с гамма линиями 121,78; 344,371 и 1408 кэВ. После выполнения калибровки было проведено измерение активности интересующего нас нуклида. Отобранные пробы располагались вплотную к детектору на геометрическом центре детектирующей поверхности, время измерения было равно 3600 с.
После окончания набора сигналов программой Genie-2000 на экран монитора ПК было выведено графическое изображение спектра излучения, а также отчёт об идентификации нуклидов исследуемого образца. Активность 124I равна:
А_мишени=1.98±0,4 МБк
Выход 124I из мишени на 1 мкА ∙ час пучка дейтронов:
А_общ=А_мишени⁄(Q=1.98⁄6.66=0.297±0,06) МБк/мкА·час
Данный результат был получен для мишени из ТеО2 природного изотопного состава. Предполагаем, что 124I возник в результате реакции 124Те(d,2n). Для того, чтобы оценить выход для мишени, состоящий из 100% изотопа 124Те необходимо данный выход разделить на долю 124Те в природной смеси изотопов Те. Она равна – 4.74%, отсюда выход равен 6.24 МБк/мкА·час.
Таким образом можно сделать вывод, что ТПУ способен обеспечить потребность г.Томска и Сибирского региона в РФП на основе 124I
Описание применимости
124I имеет большой потенциал для использования в ядерной медицине. Его применение варьируется от получения простых изображений щитовидной и паращитовидной железы до функциональных исследований рецепторов нейромедиаторов, посредством моноклональных антител для изучения рака. Также 124I может быть использован для мечения таких молекул, как мета-йод-бензил-гуанидин, жирная кислота и фибриноген для исследования заболеваний таких органов как головной мозг и сердце. Таким образом, 124I может использоваться в различных областях молекулярной визуализации. Учитывая длительный период полураспада, данный изотоп наиболее выгодно использовать в исследованиях иммуно-ПЭТ, так как возможно проведение исследования в течение нескольких дней.
В городе Томске и ряде других сибирских городов подписано соглашение о строительстве сети ПЭТ-центров, каждый из которых может использовать 124I для проведения томографических исследований.
Дальнейшее развитие проекта
Дальнейшее развитие проекта включает в себя решение нескольких проблем. Во-первых, выбор реакции получения 124I и процент обогащения 124ТеО2. Во-вторых, остается открытым вопрос о материале мишени. Большинство исследований по термической устойчивости исследуемого образца было сфокусировано на усовершенствовании мишени, включающим в себя эффективное охлаждение и низкую плотность теплового потока во время облучения. Одним из наиболее важных факторов термической стабильности является состав мишени. Выбор материала мишени и подложки представляет собой серьёзную исследовательскую работу. В дополнение к выбору оптимального материала мишени и подложки также предпринимаются усилия для повышения тепловых характеристик облучаемой мишени. Здесь традиционным решением является охлаждение обратной стороны мишени холодной водой. В этом направлении также проводятся исследования по использованию водяного охлаждения с задней стороны и охлаждения гелием под давлением с передней.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ