生成锗的工艺的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本申请要求于2013年6月27日提交的美国临时专利申请序列号61/840, 103的 优先权，所述临时专利申请的整个内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本公开一般涉及从照射的靶体生成锗-68的新工艺。所述工艺包括照射靶体，之 后使用各种萃取技术以生成锗-68。
[0004] 发明背景
[0005] 正电子发射断层显像（PET)是一种体内成像方法，其使用正电子发射放射性示踪 剂跟踪人体和动物体内的生物化学、分子和/或病理生理过程。在PET系统中，发射正电子 的同位素用作信标来识别研究中的疾病和病理过程的精确位置，而不需要手术探查人体。 通过这些非侵入式成像方法，相对于更传统的和侵入式的途径诸如探查性手术，对患者来 说，疾病的诊断可以更加舒适。
[0006] -个这样的示例性放射性药剂组别包括镓-68 (Ga-68)，其可得自放射性同位素 锗-68 (Ge-68)。Ge-68的半衰期为约271天，通过电子俘获衰变为Ga-68,并缺乏任何显著 的光子发射。Ga-68通过正电子发射而衰变。这些特性使得Ge-68成为用于校准和传输源 的理想放射性同位素。因此，长寿命母体Ge-68的可获性受到极大的关注，因为其生成较短 寿命的镓放射性同位素。
[0007] 持续需要改良的工艺来产生用于获得供PET成像方法用的Ga-68的Ge-68。本公 开涉及从照射的靶体生成Ge-68的改良工艺。 发明概要
[0008] 简而言之，因此，本公开涉及生成放射性同位素的工艺。所述工艺包括：轰击含有 原料的靶体，其中原料的轰击在靶体内产生放射性同位素；使受轰击的靶体衰变；用酸性 混合物汽提受轰击的靶体以形成汽提溶液；采用非极性溶剂从汽提溶液中萃取放射性同位 素，以移除酸性混合物并形成含有放射性同位素的非极性溶剂部分；洗涤含有放射性同位 素的非极性溶剂部分；以及，用水从非极性溶剂部分中萃取放射性同位素。
[0009] 本公开进一步涉及用靶体产生锗-68的方法。所述方法包括：轰击含有镓-镍合 金的靶体，其中镓-镍合金的轰击在靶体内产生锗放射性同位素；使受轰击的靶体衰变；用 酸性混合物汽提受轰击的靶体以形成汽提溶液；采用非极性溶剂从汽提溶液中萃取锗放射 性同位素，以移除酸性混合物并形成含有锗放射性同位素的非极性溶剂部分；洗涤含有锗 放射性同位素的非极性溶剂部分；用水从非极性溶剂部分中萃取锗放射性同位素。
[0010] 本公开进一步涉及用于产生锗_68的靶体。所述靶体包括：基底层，其含有导热材 料和冷却剂通路；以及置于基底层上的原料，该原料含有能在照射后形成锗-68的镓-镍合 金。
[0011] 存在与本公开的各个方面相关的上述特征的各种改进。另外的特征同样也可并入 这些各个方面中。这些改进和额外的特征可单独存在或以任何组合的形式存在。例如，以 下讨论的与一个或多个说明性实施方案相关的各种特征可单独地或以任何组合的形式并 入本公开上述方面的任一个中。此外，上述发明概要仅旨在使读者熟悉本公开的某些方面 和上下文，而不限制所要求保护的主题。
[0012] 附图简述
[0013] 本公开的各种特征、方面和优点在参考附图阅读以下详述时将变得更好理解，在 附图中相同的字符在所有图中代表相同的部分，其中：
[0014] 图1是一个实施方案的粒子加速系统的框图。
[0015] 图2是一个实施方案的回旋加速器的示意图。
[0016] 图3是根据本公开的靶体的表面的实施方案。
[0017] 图4是根据本公开的靶体的背面的实施方案。
[0018] 详述
[0019] 本公开涉及生成放射性同位素的工艺。具体地，本公开涉及从放射性同位素原料 生成Ge-68的工艺。本公开还涉及用于产生Ge-68的靶体，以及用靶体产生Ge-68的方法。
[0020] 所述工艺一般包括：轰击含有原料的靶体，其中原料的轰击在靶体内产生放射性 同位素；使受轰击的靶体衰变；用酸性混合物汽提受轰击的靶体以形成汽提溶液；采用非 极性溶剂从汽提溶液中萃取放射性同位素，以移除酸性混合物并形成含有放射性同位素的 非极性溶剂部分；洗涤含有放射性同位素的非极性溶剂部分；以及，用水从非极性溶剂部 分中萃取放射性同位素。
[0021] 所述工艺是改良的工艺，因为其反复地产生高纯度的放射性同位素（例如， 锗-68)并且还易于在热室中进行。另外，该改良的工艺减少挥发性锗化合物的形成并防止 这些物质在形成后损耗。即，该改良的工艺减少挥发性锗化合物的形成，但是，如果有任何 的形成，则它们被保留和捕获。此外，该改良的工艺在最终溶液中含有较少的HCl。
[0022] A.靶体
[0023] 在本公开的一个实施方案中，靶体示于图3和图4中并一般标记为70。靶体70用 于产生放射性同位素，诸如Ge-68。靶体70用于在轰击工艺期间从原料产生放射性同位素。 在本公开的一些实施方案中，只有一个靶体70用于轰击工艺。在其它实施方案中，将两个 (双）靶体用于轰击工艺，但设想了多于两个靶体。当轰击工艺使用双靶体时，则可在工艺 结束时回收更大量的目标放射性同位素，诸如Ge-68。当使用双靶体时，每个靶体70可含有 本公开在其它地方公开的相同或不同量的放射性同位素原料。相似地，双靶体的构造可以 使得靶体具有例如相同的结构和组分。
[0024] 在一些实施方案中，靶体70包括基底层72。基底层72可包含导热材料74和冷却 剂通路76。靶体70可具有多层，其至少一层适于在用高能带电粒子照射该层时产生放射性 同位素。在一些实施方案中，靶体70包括基底层72,该基底层包含富集的放射性同位素原 料，该原料可在用高能带电粒子轰击或照射时产生放射性同位素。继而，该放射性同位素可 单独地或与其它物质（例如，标记试剂）相结合而用作放射性药物以用于医疗诊断或治疗 目的。
[0025] 靶体72可包含置于基底层72上的放射性同位素原料。在本公开的一些实施方案 中，靶体70包含约I. 0克至约2. 0克的放射性同位素原料。在其它实施方案中，靶体70包 含约I. 2克的放射性同位素原料。例如，原料可以粉末的形式提供，然后压入靶体70中。
[0026] 在本公开的一些实施方案中，原料可包括含有镓的合金。合金可以含有按合金的 重量计约10 %至约80%，在一个实施方案中约60 %至约75 %的镓。合金也可以包含选自 以下的金属：镍、铟、锡、铁、钌、锇、铬、铼、钼、钨、锰、钴、铑以及它们的组合。金属在合金中 可以以按合金的重量计约20%至约90%，在一个实施方案中约25%至约40%的量存在。
[0027] 在本公开的一些实施方案中，合金包含镓和镍。在这些实施方案中，镓-镍合金含 有按合金的重量计约60%至约75%的镓以及约25%至约40%的镍。在一个实施方案中， 镓-镍合金含有按合金的重量计约60%的镓和约40%的镍。在另一个实施方案中，镓-镍 合金按合金的重量计含有约61 %的镓和约39%的镍。
[0028] 靶体70的基底层72可含有金属，诸如铜、铝、镍和/或其它传导性材料。例如，基 底层72可用铝模制而成，然后用铜涂覆。因为是传导性的，随着在照射靶体70时温度的升 高，靶体70的基底层72可适于将热有效地从靶体70转移开。另外，在一些实施方案中，冷 却剂通路/通道76可纵向沿着靶体70形成通道或沟槽的一部分。冷却剂通道76有助于 流体沿着靶体70流动，以使得在用带电粒子照射靶体70时热可从靶体70移除。
[0029] 在靶体70的轰击期间，碰撞的带电粒子与靶体70材料的原子核之间的核相互作 用可将那些核中的一部分转化为放射性同位素。例如，在轰击后，基底层72可含有锗放射 性同位素，诸如Ge-68、Ge-69和Ge-71。基底层72在轰击后还可含有其它放射性同位素， 诸如 Cu-62、Cu-64、Cu-61、Cu-60、Zn-62 和 Zn-63。
[0030] B.轰击
[0031] 根据本公开，包含原料的靶体70经由轰击而照射。原料的轰击可在靶体70内产 生放射性同位素。在本公开的一个实施方案中，镓-镍合金是原料并在轰击后产生锗放射 性同位素。在本公开的另一个实施方案中，镓-镍合金被轰击产生Ge-68放射性同位素。
[0032] 照射的一个示例性方法是通过质子轰击。在本公开的一些实施方案中，通过粒子 加速器轰击祀体70。例如，质子轰击可通过以下方式实现：将祀体70插入直线加速器射束 的合适位置处，于是靶体以集成的射束强度受到轰击。在本公开的一些实施方案中，用约 170微安培至约300微安培，在一个实施方案中约175微安培至约185微安培，以及在另一 个实施方案中至少约180微安培的射束电流轰击靶体70。在其它实施方案中，靶体70用 至少约300微安培的射束电流轰击。在一些实施方案中，靶体70以约25. 0 MeV至约35. 0 MeV，在一个实施方案中约28. 0 MeV至约30. 0 MeV，以及在一个实施方案中约29. 0 MeV至 约29. 5 MeV的射束能量轰击。
[0033] 现在转到图1，公开了示例性粒子加速系统10的框图。系统10包括具有多层的示 例性靶体12,其至少一层适于在用高能带电粒子照射该层时产生放射性同位素。靶体12可 包括基底层14,该基底层包含富集的放射性同位素原料，其在用高能带电粒子轰击或照射 时可产生放射性同位素。继而，该放射性同位素可单独地或与其它物质（例如，标记试剂） 相结合而用作放射性药物以用于医疗诊断或治疗目的。基底层14可含有放射性同位素原 料，诸如镓-镍合金。
[0034] 靶体12的基底层14可包含金属，诸如铜、铝、镍和/或其它传导性材料。因为是 传导性的，随着在照射靶体12时温度的升高，靶体12的基底层14可适于将热有效地从靶 体12转移开。
[0035] 粒子加速系统10包括粒子加速器16,其被配置成