Generadores Generadores de de

RadionucleidosRadionucleidos

Dra Henia BalterDra Henia BalterCBMRICBMRI

Centro de Investigaciones NuclearesCentro de Investigaciones Nucleares

A B CTA T

• Necesidad del uso de RN de corto T ½ en Medicina Nuclear

• Desventaja: traslado desde el centro de producción

INTRODUCCIÓN

Padre Hijo

TA > TB

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Son sistemas que permiten la separación Son sistemas que permiten la separación de 2 radionucleidos (RN) en equilibrio de 2 radionucleidos (RN) en equilibrio radiactivo en forma simple y con buena radiactivo en forma simple y con buena eficiencia.eficiencia.

GENERADORES DE GENERADORES DE RADIONUCLEIDOSRADIONUCLEIDOS

GENERADORESGENERADORES

Los métodos más usados para la separación Los métodos más usados para la separación del RN hijo son:del RN hijo son:

• Extracción por solventeExtracción por solvente

• SublimaciónSublimación

• CromatográficoCromatográficoEl RN padre (TEl RN padre (T1/21/2 largo) se adsorbe sobre largo) se adsorbe sobre

un soporte cromatografico o lechoun soporte cromatografico o lecho

El RN hijo (TEl RN hijo (T1/21/2 corto) se eluye con un solvente adecuado en corto) se eluye con un solvente adecuado en función de las propiedades químicas y/o físicas diferentes función de las propiedades químicas y/o físicas diferentes

RRff (padre) = 0 y R (padre) = 0 y Rff (hijo) = 1 (hijo) = 1

Generador cromatograficoGenerador cromatografico Columna de vidrio ó plásticoColumna de vidrio ó plástico

Placa porosa en su basePlaca porosa en su base

Matriz o soporte: Matriz o soporte:

Alúmina AlAlúmina Al22OO33

Sílice SiOSílice SiO22

Óxido de zirconio hidratado ZrOÓxido de zirconio hidratado ZrO22

Óxido de Sn hidratadoÓxido de Sn hidratado

Resinas catiónicas o aniónicasResinas catiónicas o aniónicas

Papel cromatográficoPapel cromatográfico

Carbón activadoCarbón activado

BlindajeBlindaje

CARACTERÍSTICAS

• Radionucleido hijoRadionucleido hijo• Baja radiotoxicidadBaja radiotoxicidad

• Periodo de semisdesinteracion cortoPeriodo de semisdesinteracion corto

• Emisor gamma oEmisor gamma o ++ puro (diagnostico)puro (diagnostico)

• Emisor beta (terapia)Emisor beta (terapia)

• Estabilidad químicaEstabilidad química

• Producto de desintegración estable o de TProducto de desintegración estable o de Tbiologicobiologico corto y baja radiotoxicidadcorto y baja radiotoxicidad

• Radionucleido padreRadionucleido padre

• Baja radiotoxicidadBaja radiotoxicidad

• TT1/21/2 largo largo

• Alto rendimiento de eluciónAlto rendimiento de elución del RN hijo en forma del RN hijo en forma repetitiva y reproduciblerepetitiva y reproducible

• Eluato libre del RN padre y del material adsorbenteEluato libre del RN padre y del material adsorbente

• Eluato compatible con el medio internoEluato compatible con el medio interno

• EstérilEstéril

• ApirógenoApirógeno

• Preferentemente en solución salinaPreferentemente en solución salina

• Fácil de construir y blindar Fácil de construir y blindar

• Fuerte y compacto para su trasladoFuerte y compacto para su traslado

El 1El 1erer generador comercial fue el de generador comercial fue el de 132132Te / Te / 132 132 I, I, desarrollado en el Brookhaven National Laboratory en los desarrollado en el Brookhaven National Laboratory en los años 60años 60

Existen unos 65 pares de RN en equilibrio radiactivo, de Existen unos 65 pares de RN en equilibrio radiactivo, de los cuales 26 son transitorios. los cuales 26 son transitorios.

Los de uso potencial en Medicina Nuclear son:Los de uso potencial en Medicina Nuclear son:

TT1/2 1/2 padre Tpadre T1/2 1/2 hijo Decaim. del hijohijo Decaim. del hijo

• 9999Mo – Mo – 99m99mTc 66 h 6 h T.I.Tc 66 h 6 h T.I.

• 113113Sn – Sn – 113m113mIn 115d 1.67 h T.I.In 115d 1.67 h T.I.

• 188188W – W – 188188Re 69.4d 16.98 h Re 69.4d 16.98 h - - , T.I , T.I (15%)(15%)

• 9090Sr – Sr – 9090 Y 29 a 64 h Y 29 a 64 h - -

• 8282Sr – Sr – 8282Rb 25 d 75 s Rb 25 d 75 s + +

• 6868Ge – Ge – 68 68 Ga 271 d 68 m Ga 271 d 68 m ++

TECNECIO: TcTECNECIO: Tc

• Z =43, Grupo VII BZ =43, Grupo VII B

• Descubierto en 1937 por Perrier y Descubierto en 1937 por Perrier y

SegréSegré

•Todos sus isótopos son Todos sus isótopos son radiactivosradiactivos

• 99m99mTcTc: emisor: emisor puro, Epuro, E = 140 = 140 KeVKeV

• Producto de decaimientoProducto de decaimiento -- del del 9999MoMo

• Ideal para diagnostico:Ideal para diagnostico:

• Baja dosis de radiación Baja dosis de radiación entregada entregada

a los tejidosa los tejidos

• Buena visualización de Buena visualización de estructuras estructuras

anatómicasanatómicas

Estados de oxidación más estables del TcEstados de oxidación más estables del Tc:

+7 99mTcO4-

+4 99mTcO2

Entre +1 y +5 sólo son estables en forma de complejos de coordinación.

Forma química conveniente para la Forma química conveniente para la producción:producción:

99MoO4= 99mTcO4

-

Esquema de decaimiento del par 99Mo – 99mTc

99Mo

99mTc

99Tc

99Ru

h)

h)

x 105 años)

(estable)

x

Métodos de separación del Métodos de separación del 9999Mo-Mo-99m99mTcTc

Extracción por solventesExtracción por solventesSublimaciónSublimaciónCromatografíaCromatografía

El método seleccionado debe ser El método seleccionado debe ser pasible de ser repetidamente pasible de ser repetidamente efectuadoefectuado

Producción de Producción de 9999MoMo

Activación neutrónica del Activación neutrónica del 9898MoMo

Fisión del Fisión del 235235UU

Activación neutrónica del Activación neutrónica del 9898MoMo

9898Mo(n,Mo(n,))9999MoMo =0.14 barns=0.14 barns

- - Actividad especificaActividad especifica 1 Ci 1 Ci 9999Mo/g Mo naturalMo/g Mo natural8 Ci 8 Ci 9999Mo/g Mo enriquecidoMo/g Mo enriquecido

- Blancos de irradiación - Blancos de irradiación MoOMoO33 y Mo metal y Mo metal

- Reacciones secundarias- Reacciones secundarias (n,p) y (n,(n,p) y (n,) poco importantes) poco importantes (n, (n,) sobre impurezas del Mo Ej: ) sobre impurezas del Mo Ej: 186186Re y Re y 188188ReRe

- Se debe purificar el Mo para eliminar el Re- Se debe purificar el Mo para eliminar el Re * sublimación de óxidos de Re volátiles a alta * sublimación de óxidos de Re volátiles a alta temperaturatemperatura * solubilizacion en NH * solubilizacion en NH33 y retención en C activado y retención en C activado

Procesamiento post irradiación Procesamiento post irradiación del MoOdel MoO33

1. 1. Disolución en KOH, NaOH o NH4OH1. 1. Disolución en KOH, NaOH o NH4OH

2. a) Acidificar a pH 1,5-5,02. a) Acidificar a pH 1,5-5,0

Absorción aluminaAbsorción alumina

b) Ajustar a 0.5-5M de álcalib) Ajustar a 0.5-5M de álcali

Extracción por solventesExtracción por solventes

2. Usar en forma de 2. Usar en forma de MoOMoO3 3 SublimaciónSublimación

Producción de Producción de 9999Mo por fisión de Mo por fisión de 235235UU235235U(n,f)U(n,f)9999Mo Mo Rend: 6.1%Rend: 6.1%

Irradiacion de 1g Irradiacion de 1g 235235U, 6 días U, 6 días = 7x10= 7x101313n/cmn/cm22.s .s 142 Ci 142 Ci 9999MoMo

Actividad especifica 9x10Actividad especifica 9x103 3 Ci/g Mo Ci/g Mo prácticapráctica

5x105x105 5 Ci/g Mo Ci/g Mo teóricateórica

Reacciones secundariasReacciones secundarias235235U(n,f)U(n,f)9797Zr Zr 97m97mNb Nb 9797Mo Mo estableestable

16,8h 94.6% 16,8h 94.6% 60s 60s

9797NbNb 72.1m72.1m

235235U(n,f)U(n,f)9898Nb Nb 9898Mo Mo estableestable 51m51m

235235U(n,f)U(n,f)100100Mo Mo estableestable

Las reacciones que dan Mo estable Las reacciones que dan Mo estable disminuyen la actividad especificadisminuyen la actividad especifica

Empleo de blancos enriquecidos con Empleo de blancos enriquecidos con 235235UU

• Incrementa el rendimientoIncrementa el rendimiento• Disminuye la reacción indeseableDisminuye la reacción indeseable

238238U(n,U(n,))239239U U 239239Np Np 239239PuPu

El El 239239Pu es emisor Pu es emisor y muy toxico y muy toxico

Métodos de separación del par Métodos de separación del par 9999Mo-Mo-99m99mTcTcEXTRACCION POR SOLVENTESEXTRACCION POR SOLVENTES

• Basado en diferencia de coeficiente de repartoBasado en diferencia de coeficiente de reparto• EconómicoEconómico• Se usa Se usa 9999Mo de reactorMo de reactor• Rinde soluciones de Rinde soluciones de 99m99mTc de alta concentración de Tc de alta concentración de

actividad y bajo nivel de impurezasactividad y bajo nivel de impurezas• Solventes Solventes

• Alcoholes en medio acido Alcoholes en medio acido • Cetonas en medio alcalinoCetonas en medio alcalino

• Pureza radionucleidica: Pureza radionucleidica: 9999Mo, Mo, 186186Re y Re y 188188Re: 10Re: 10-5-5–10–10-4 -4 %%110m110mAg, Ag, 134134Cs, Cs, 6060Co, Co, 131131I: 10I: 10--

99%%• Pureza química: analizar MEC o solvente empleadoPureza química: analizar MEC o solvente empleado

Métodos de separación del par Métodos de separación del par 9999Mo-Mo-99m99mTcTc

SUBLIMACIONSUBLIMACION

• Basado en diferencia de volatilidad del Basado en diferencia de volatilidad del MoOMoO33 y Tc y Tc22OO77

• ProcesoProceso: Calentamiento a 850C: Calentamiento a 850CTTfusionfusion MoO MoO3 3 = 795C T= 795C Tfusionfusion Tc Tc22OO7 7 = 119,5C = 119,5C

TTebull. ebull. MoO MoO3 3 = 1155C T= 1155C Tebull. ebull. Tc Tc22OO7 7 = 311C = 311C

TcTc22OO7 7 se volatiliza y arrastra con Ose volatiliza y arrastra con O22

MoOMoO3 3 no se volatilizano se volatiliza

• Se usa Se usa 9999Mo de reactor: 200g MoOMo de reactor: 200g MoO33 (1Ci/g) (1Ci/g)

SUBLIMACIONSUBLIMACION• Pureza radionucleidicaPureza radionucleidica

9999Mo (10Mo (10-3-3 – 10 – 10-4-4 %) %)186186W(n,W(n,))187187W(n,W(n,))188188W W 188188ReRe185185Re(n,Re(n,))186186Re 90,6hRe 90,6h187187Re(n,Re(n,))188188Re 16,9hRe 16,9h

Contenido de Re disminuye al aumentar el Contenido de Re disminuye al aumentar el numero de sublimacionesnumero de sublimaciones1a sublimación: Re 101a sublimación: Re 10-3-3 % %2ª sublimación: Re 102ª sublimación: Re 10-5-5 % %

SUBLIMACIONSUBLIMACION

• Alta pureza radionucleidicaAlta pureza radionucleidica• Alta pureza radioquímicaAlta pureza radioquímica• Alta pureza químicaAlta pureza química• Baja probabilidad de contaminación Baja probabilidad de contaminación

bacterianabacteriana• Soluciones de alta concentraciónSoluciones de alta concentración• 9999Mo de reactorMo de reactor

Generador cromatografico de Generador cromatografico de 9999Mo – Mo – 99m99mTcTc • Columna de lecho de alúmina a pH 1.5-5.0 donde se Columna de lecho de alúmina a pH 1.5-5.0 donde se adsorbe el Mo en forma de MoOadsorbe el Mo en forma de MoO44

= = o Mo o Mo77OO2424-6 -6

• 9999Mo obtenido de fisión del Mo obtenido de fisión del 235235UU

• Alta actividad específica (10Alta actividad específica (1044Ci/g Mo)Ci/g Mo)

• Capacidad de adsorción:Capacidad de adsorción:

• 2 mg Mo / g alúmina2 mg Mo / g alúmina

• Autoclavado de la columnaAutoclavado de la columna

• Ensamblado en condiciones Ensamblado en condiciones

asépticas en blindaje de Pbasépticas en blindaje de Pb

• Controles de calidadControles de calidad

TIPOS DE GENERADORES DE TIPOS DE GENERADORES DE 9999Mo – Mo – 99m99mTcTc

• LECHO HÚMEDOLECHO HÚMEDO: El reservorio de NaCl 0.9% : El reservorio de NaCl 0.9% está conectado al generador, el cual está está conectado al generador, el cual está continuamente húmedocontinuamente húmedo

• LECHO SECOLECHO SECO: : Una vez finalizada la elución, se Una vez finalizada la elución, se seca la columna con un vial al vacíoseca la columna con un vial al vacío

LECHO HÚMEDO:LECHO HÚMEDO:

DESVENTAJASDESVENTAJAS

• Disminución del rendimiento de elución por Disminución del rendimiento de elución por radiólisis del agua, por formación de especies Hradiólisis del agua, por formación de especies H22OO22

y HOy HO22. .

• Interferencia en la marcación de los kitsInterferencia en la marcación de los kits

POSIBLES SOLUCIONESPOSIBLES SOLUCIONES

• Eluir 1 hora después de haber eliminado Eluir 1 hora después de haber eliminado

los contaminanteslos contaminantes

• NaCl 0.9% fresco introduce ONaCl 0.9% fresco introduce O22

• Agregar agentes oxidantes como ClOAgregar agentes oxidantes como ClO– – , NO, NO33--, u , u

otrosotros

• Aumentar el OAumentar el O22 disuelto en el NaCl 0.9 % disuelto en el NaCl 0.9 %

GENERADOR DE LECHO HÚMEDO

LECHO SECOLECHO SECO

VENTAJASVENTAJAS

• Mejora el problema de disminución del % de elución de los Mejora el problema de disminución del % de elución de los

de lecho húmedode lecho húmedo

• Introduce aire al sistema, manteniendoIntroduce aire al sistema, manteniendo

el Tc como el Tc como 99m99mTcOTcO44--

DESVENTAJASDESVENTAJAS

• La columna podria quedar húmeda si se La columna podria quedar húmeda si se

el vial tiene poco vacio o se seca el vial tiene poco vacio o se seca

insuficientementeinsuficientemente

GENERADOR DE LECHO SECOGENERADOR DE LECHO SECO

CONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDOCONTROLES DE CALIDAD DEL ELUÍDO

• EFICENCIA DE ELUCIÓNEFICENCIA DE ELUCIÓN

•PERFIL DE ELUCIÓN PERFIL DE ELUCIÓN

•PUREZA QUÍMICAPUREZA QUÍMICA

•PUREZA RADIONUCLEÍDICAPUREZA RADIONUCLEÍDICA

•PUREZA RADIOQUÍMICAPUREZA RADIOQUÍMICA

•pH DEL ELUATOpH DEL ELUATO

•ESTERILIDAD Y APIRIGENICIDADESTERILIDAD Y APIRIGENICIDAD

1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN1. EFICIENCIA DE ELUCIÓN

Es la fracción del Es la fracción del 99m99mTc presente en el generador Tc presente en el generador que es separada durante el proceso de eluciónque es separada durante el proceso de elución

Factores que influyen:Factores que influyen:

radicales libres (eradicales libres (e-- (ac) (ac), OH , OH •• , H , H22 , etc.) , etc.)

Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie Eluyente alcanza sólo una fracción de la superficie de la columnade la columna

• mala calidad del adsorbentemala calidad del adsorbente

• canalización de la columnacanalización de la columna

• mal empaquetamiento de la columnamal empaquetamiento de la columna

• proceso de esterilizaciónproceso de esterilización

• precipitacion de cristales de NaClprecipitacion de cristales de NaCl

2. PERFIL DE ELUCIÓN2. PERFIL DE ELUCIÓN

Volumen de eluciónVolumen de elución es aquel a partir del cual no es aquel a partir del cual no se incrementa más el rendimiento de separaciónse incrementa más el rendimiento de separación

Los parámetros de la curva de elución de Los parámetros de la curva de elución de 99m99mTcOTcO44- -

cuando se eluye con NaCl 0.9 % están determinados por cuando se eluye con NaCl 0.9 % están determinados por el el tamaño del lecho y cómo éste fue cargado.tamaño del lecho y cómo éste fue cargado.

• El volumen requerido para eluir el máximoEl volumen requerido para eluir el máximo

es proporcional al tamaño del lechoes proporcional al tamaño del lecho

• El ancho del pico es proporcional al tamaño El ancho del pico es proporcional al tamaño

del lechodel lecho

• La altura del pico es inversamente La altura del pico es inversamente

proporcionalal tamaño del lechoproporcionalal tamaño del lecho

3. PUREZA QUÍMICA3. PUREZA QUÍMICA

La impureza química más importante es el AlLa impureza química más importante es el Al+3.+3.

Límite: < 10 Límite: < 10 g / mL (10 ppm)g / mL (10 ppm)

Determinación:Determinación: Ensayo a la gota en placas Ensayo a la gota en placas excavadas con Alizarina S en medio acético. excavadas con Alizarina S en medio acético.

Color amarillo: ausencia de AlColor amarillo: ausencia de Al+3+3

Color rosado amarillento: < 10 Color rosado amarillento: < 10 g / mL g / mL

Color rosado > 10 Color rosado > 10 g / mL g / mL

4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA4. PUREZA RADIONUCLEÍDICA

La impureza radionucleídica más común es el La impureza radionucleídica más común es el 9999MoMo

Límite: < 0.15Límite: < 0.15 CiCi/mCi de /mCi de 99m99mTcOTcO44--

DeterminaciónDeterminación

• Cromatografía ascendenteCromatografía ascendente

• Medida de atenuación Medida de atenuación con calibrador de dosis con calibrador de dosis

• Espectrometría Espectrometría

CROMATOGRAFÍA ASCENDENTECROMATOGRAFÍA ASCENDENTE

ITLC-SG con NaCl 0.9 % (I) y MEC (II)ITLC-SG con NaCl 0.9 % (I) y MEC (II)

RRf f de las especies presentesde las especies presentes

(I) (II)(I) (II)

RRff 9999Mo = 0.2 – 0.3 RMo = 0.2 – 0.3 Rff 99m99mTcOTcO44-- = 1.0 = 1.0

RRff 99m99mTcOTcO44-- = 0.7 – 0.9 R = 0.7 – 0.9 Rff 99m99mTcOTcO22 = 0.0 = 0.0

RRff 99m99mTcOTcO22 = 0.0 = 0.0

MEDIDA DE ATENUACIÓN MEDIDA DE ATENUACIÓN EN CALIBRADOR DE EN CALIBRADOR DE DOSIS DOSIS (( 9999Mo = 740 keV) Mo = 740 keV)

Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón Se determina el factor de atenuación con una fuente patrón de de 9999Mo medida con y sin blindaje en el factor de calibración Mo medida con y sin blindaje en el factor de calibración de de 99m99mTc. El cociente es el Tc. El cociente es el

Factor de Atenuación (FFactor de Atenuación (Faa) = ) = Act.con blindajeAct.con blindaje

Act. sin blindajeAct. sin blindaje

Sobre el eluído del generador, se repite el procedimiento en Sobre el eluído del generador, se repite el procedimiento en las mismas condiciones (con y sin blindaje)las mismas condiciones (con y sin blindaje)

Act total Act total 9999Mo = Mo = Act.con blindajeAct.con blindaje

FFaa

Relación Relación 9999Mo / Mo / 99m99mTc = Tc = Act total Act total 9999Mo Mo

Act. sin blindaje Act. sin blindaje

Limite de Limite de 9999Mo: 0,15Mo: 0,15Ci/mCi Ci/mCi 99m99mTcTc

ESPECTROMETRÍAESPECTROMETRÍA

• Es más exacto pues se mide la actividad Es más exacto pues se mide la actividad correspondiente a la emisión de los fotones de 740 correspondiente a la emisión de los fotones de 740 keV del keV del 9999MoMo

• Es más sensible pues detecta niveles de actividad Es más sensible pues detecta niveles de actividad mucho menoresmucho menores

• El espectro se realiza en un espectrómetro de El espectro se realiza en un espectrómetro de 1024 canales con detector de NaI (Tl), y un filtro de 1024 canales con detector de NaI (Tl), y un filtro de Pb de 15 mm de espesor. Pb de 15 mm de espesor.

• Se mide en el fotopico de 740 keV y en el de 140 Se mide en el fotopico de 740 keV y en el de 140 keV. keV.

• Teniendo en cuenta la eficiencia y corrigiendo por Teniendo en cuenta la eficiencia y corrigiendo por las abundancias correspondientes, se calcula la las abundancias correspondientes, se calcula la relación relación

•9999Mo / Mo / 99m99mTc Tc

5.5. pH del eluatopH del eluato

Es importante porque puede indicar una Es importante porque puede indicar una probable contaminación con microorganismosprobable contaminación con microorganismos

6. 6. Esterilidad y apirogenicidadEsterilidad y apirogenicidad

En general, los efectos combinados de filtración En general, los efectos combinados de filtración e irradiación hacen difícil la contaminación del e irradiación hacen difícil la contaminación del eluídoeluído

Si el fabricante adoptó las precauciones Si el fabricante adoptó las precauciones necesarias para garantizar un eluído estéril y necesarias para garantizar un eluído estéril y apirógeno, no es necesario realizar controles de apirógeno, no es necesario realizar controles de esterilidadesterilidad

Generador 68Ge/68Ga

Generador 68Ge/68Ga

Rendimiento tipico 70% Breakthrough de Ge-68 : de 3 x 10e-5 % a 1.0 x 10e-3% (aumenta con la edad de generador)Elucion: 5 mL 0.1 M HCl Necesidad de pre-elucion cuando no se usa varios dias (ej fin de semana)Tasa de radiacion en contacto con el generador <0.5 mR por mCi de Ge-68. Debe estar dentro de un castillo blindado para asegurar la proteccion del personal

Caracteristicas

Periodo de semidesintegracion del Ge-68: 271 daysPeriodo de semidesintegracion del Ga-68: 68 minutesPositrones: 1.90 Mev del Ga-68 (hijo)89% abundanciaRadiacion emitidaFotones: 0.51 Mev aniquilacion del positron178% abundancia1.08 Mev gamma

Actividad vs tiempo interelución

60.062.064.066.068.070.072.074.076.078.080.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0Tiempo (h)

Rend

imie

nto

(%)

Eficiencia de elución

60.0

62.0

64.0

66.0

68.0

70.0

72.0

74.0

76.0

78.0

80.0

Fecha

Efi

cien

cia

(%)

Fecha de calibración: 01/04/2010 12:00

Actividad (mCi): 49.9