Sản xuất đồng vị phóng xạ 90Y từ nguồn 90Sr dùng trong y tế công nghệ sản xuất tại Viện Nghiên cứu hạt nhân

Sản xuất đồng vị phóng xạ 90Y để sử dụng trong khám chữa bệnh là vấn đề quan tâm lớn của y học hạt nhân bởi 90Y đang được sử dụng có hiệu quả trong điều trị lâm sàng. Nghiên cứu được thực hiện tại Viện Nghiên cứu hạt nhân, tách 90Y từ nguồn đồng vị phóng xạ 90Sr nitrate bằng phương pháp thấm chọn lọc dùng màng Polytetrafluoroethylene (PTFE) tẩm 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid (PC88A) và màng PTFE tẩm octyl (phenyl)-N, N-diisobutylcarbamoylmethyl phosphine oxide (CMPO).

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ 90Y TỪ NGUỒN 90Sr DÙNG TRONG Y TẾ - CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI VIỆN NGHIÊN CỨU HẠT NHÂN Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Thị Ngọc, Nguyễn Thị Khánh Giang, Bùi Văn Cường, Đặng Hồ Hồng Quang, Nguyễn Thanh Bình Viện Nghiên cứu hạt nhân Sản xuất đồng vị phóng xạ 90Y để sử dụng khám chữa bệnh vấn đề quan tâm lớn y học hạt nhân 90Y sử dụng có hiệu điều trị lâm sàng Nghiên cứu thực Viện Nghiên cứu hạt nhân, tách 90Y từ nguồn đồng vị phóng xạ 90Sr nitrate phương pháp thấm chọn lọc dùng màng Polytetrafluoroethylene (PTFE) tẩm 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid (PC88A) màng PTFE tẩm octyl (phenyl)-N, N-diisobutylcarbamoylmethyl phosphine oxide (CMPO) 90Y sản xuất dạng 90Y-acetate, dễ sử dụng để đánh dấu với kháng thể chất sinh học Hiệu suất tách 90Y đạt 90 %, độ tinh khiết hạt nhân 90Y đạt 99,999% 90Y đạt tiêu chất lượng để sử dụng lâm sàng ĐỒNG VỊ PHĨNG XẠ 90Y: ĐIỀU CHẾ VÀ nhờ tính chất chuộng thời gian ỨNG DỤNG bán rã 64 giờ, phát tia beta (β-) với lượng 90 Y đồng vị phóng xạ nhân tạo điều chế cao 2,3 MeV quãng chạy mô 11 mm vào năm 1937 lò phản ứng hạt tương ứng khoảng 600 tế bào Chính thế, đồng 90 nhân chiếu xạ bia 89Y dòng nơtron vị Y nghiên cứu ứng dụng rộng lượng cao Phản ứng hạt nhân 89Y(n,γ)90Y [1] rãi lĩnh vực y học hạt nhân Việc điều chế 90Y cách nhiều thách thức tiết diện bắt neutron 89Y thấp (0,001 barn) [2] Ngày nay, 90Y điều chế từ 90 Sr, sản phẩm phản ứng phân hạch 235U Hiện nay, có khoảng 34 đồng vị phóng xạ yttri từ 76Y đến 109Y tổng hợp Các đồng vị phóng xạ 86Y, 87Y 88Y ứng dụng chụp hình Positron Emission Tomography Đặc biệt 90Y, nhân phóng xạ dùng để đánh dấu với peptid kháng thể cho điều trị đích bệnh ung thư 90Y sử dụng hiệu 26 Số 69 - Tháng 12/2021 Sơ đồ phân rã đồng vị phóng xạ 90Y THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN 1.1 Về ứng dụng 90Y sàng hạt vi cầu 90Y điều trị ung thư gan, 90YĐồng vị phóng xạ 90Y sử dụng để đánh DOTATOC điều trị ung thư nguyên bào thần 90 dấu với kháng thể, peptid với nhiều kinh, Y-Citrate điều trị ung thư tuyến tiền liệt di 90 90 hợp chất khác dùng cho chẩn đoán điều trị xương, Y-cetuximab/ Y-nimotuzumab điều 90 nhiều bệnh ung thư khác Nổi bật trị ung thư đầu cổ, Y-3p-C-NETA-trastuzumab 90 Zevalin (90Y-ibritumomab tiuxetan), sản phẩm điều trị ung thư vú, Y-rituximab điều trị ung thư FDA cấp phép dùng lâm sàng điều trị lympho bào B không Hodgkin nhiều sản phẩm ung thư lympho bào B không Hodgkin, khác giai đoạn nghiên cứu tiền lâm cịn có sản phẩm sử dụng lâm sàng [3] 1.2 Về kỹ thuật điều chế 90Y Để sử dụng điều trị lâm sàng, hai đồng vị 90Sr 90Y cần phải tách khỏi Trên giới, phương pháp tách ion có từ năm 1950 dựa nguyên tắc trao đổi ion Các phương pháp phát triển để tách 90 Y từ đồng vị mẹ 90Sr chiết dung môi, kết tủa, dùng nhựa trao đổi ion, điện hóa, tách màng lỏng [1] Bài báo trình bày quy trình sản xuất 90 Y từ nguồn đồng vị mẹ 90Sr phương pháp thấm chọn lọc qua màng PTFE tẩm chất chiết đặc hiệu PC88A Màng PTFE ngâm PC88A khoảng 12 giờ, sau kẹp chặt vào buồng tách hai ngăn Quá trình tách 90Y thực dung dịch HNO3 0,1 M, hoạt độ phóng xạ 100 mCi thời gian tách - 12 90 Y thu dung dịch HNO3 M hiệu suất tách 90Y qua màng PTFE tẩm chất chiết đặc hiệu PC88A đạt tới 85,1 ± 9,7 % Để chuyển 90Y thành dạng 90Y-acetate, dùng buồng tách ngăn Số 69 - Tháng 12/2021 27 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN màng PTFE tẩm CMPO Quá trình chuyển thành 90Y-acetate thực dung dịch HNO3 M dung dịch acid acetic M Thời gian tách từ - Hiệu suất tách 90Y-acetate dùng màng PTFE tẩm chất CMPO 94,1±0,7 % 1.3 Về kiểm tra chất lượng 90Y Vì 90Sr định vị xương, gây ảnh hưởng tới sức khỏe cho người bệnh bạch cầu ung thư xương Giới hạn hàm lượng 90Sr cho phép sản phẩm 90Y < 20 ppm (2 × 10-3 % tương đương µCi 90Sr/100mCi 90Y) Vì kiểm tra độ tinh khiết hạt nhân 90Y quan trọng để sử dụng Độ tinh khiết hạt nhân 90Y kiểm tra phương pháp sắc ký chiết giấy EPC (Extraction Paper Chromatography), giấy sắc ký Whatman [2, 5] Chấm điểm gốc băng sắc ký lượng -10 μl dung dịch 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid, sau μl 90Y-acetate vết PC88A Triển khai sắc ký dung dịch NaCl 0,9 % Băng sắc ký đo thiết bị phóng xạ tự chụp Cyclone, kết tính phần mềm OptiQuant 5.0 Hoặc đo băng sắc ký cách cắt điểm gốc điểm tuyến trên, cho vào dung dịch nhấp nháy, đo máy nhấp nháy lỏng (Liquid Scintilation Counter, Aloka 6110) để so sánh Độ tinh khiết hạt nhân 90Y đạt 99,998% Kiểm tra chất lượng thuốc phóng xạ thiết bị Cyclone 28 Số 69 - Tháng 12/2021 TRIỂN VỌNG SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ 90Y Việc điều chế 90Y từ dung dịch 90Sr (NO3)2 dùng điều trị bệnh phương pháp tách chọn lọc qua màng thấm chất chiết đặc hiệu 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid chiến lược lâu dài nguồn 90Sr có thời gian bán rã 28 năm, tách chiết nhiều lần giá thành lại rẻ nhờ 90Sr thu từ chất thải hạt nhân Có thể mua nguồn phóng xạ mẹ 90Sr dễ dàng Chúng ta biết rằng, phương pháp điều chế 90Y từ chiếu xạ bia 89Y, yttri dạng oxide lò phản ứng, nhiều nhược điểm, hoạt tính riêng (specific activity) thấp, nên nhiều hạn chế dùng khám chữa bệnh cho người độc tính kim loại cao [2] Theo Chakravarty cộng sự, để sản xuất đồng vị phóng xạ 90Y, cần chiếu xạ nơtron bia 90Zr với độ giàu 100 %, phản ứng hạt nhân 90Zr(n,p)90Y thông lượng 7,5 × 1013 n/cm2/s Cách sản xuất địi hỏi thơng lượng nơ tron cao, cách vừa khó vừa đắt [7] Để tìm phương án khả thi sản xuất 90Y điều kiện tại, mà lò phản ứng hạt nhân nước có cơng suất thấp Phương pháp tách 90 Y chọn lọc qua màng có nhiều ưu điểm dễ, rẻ, tốn khơng gian, lượng tiêu thụ ít, thải ít, khơng cần phải tách phase, khơng bị acid ăn mịn nhiễm tác nhân chiết phương pháp kết tủa hay chiết dung môi; không bị nguy 90Sr qua bị phá hủy xạ phương pháp sắc ký trao đổi ion [2] Đặc biệt là, PC88A tác nhân tạo phức đặc hiệu với ion 90Y3+ nên dùng để tách 90Y khỏi 90Sr với tính chọn lọc cao Các nghiên cứu điều chế 90 Y tương tự phương pháp chọn lọc qua màng, Naik cộng sự, dùng chất chiết D2EHPA, Chakravarty cộng dùng chất chiết KSM-17 thu 90Y với độ tinh khiết hạt nhân cao, độ nhiễm bẩn 90Sr dung dịch 90Y < 0,001 % [2, 6] Hơn nữa, kết tạo dạng 90Y-acetate với nhiều thuận lợi, THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN hiệu suất tách 90% kim loại nặng sản phẩm mức cho phép [5, 7] 90Y-acetate dễ dàng đánh dấu với phân tử sinh học để sử dụng lâm sàng mà không cần phải trải qua chuyển đổi đệm với 90YCl3 [5, 6] Từ đó, điều chế thuốc miễn dịch phóng xạ gắn 90Y thực dễ dàng, thao tác bơm 90Y vào chai kháng thể giống cách thực với kit đánh dấu 99mTc phổ biến Và đặc biệt là, 90 Y-acetate điều chế khoa Y học hạt nhân, thuận tiện cho sử dụng Với điều kiện trang thiết bị, lực, kinh nghiệm nghiên cứu Viện Nghiên cứu hạt nhân với đội ngũ bác sỹ, cán kỹ thuật y học hạt nhân bệnh viện, hy vọng kỹ thuật sản xuất 90Y sớm thực diện rộng Sản xuất đồng vị phóng xạ 90Y nước, tiết kiệm chi phí chủ động nguồn phóng xạ, khắc phục khó khăn tình hình khan dioanal Nucl Chem, 247, pp 185-191, 2001 KẾT LUẬN [7] Chakravarty R., Dash A, Pillai M.R.A., “Availability of Yttrium-90 from Strontium-90: A Nuclear Medicine Perspective”, Cancer Biother and Radiophs, [3] Naik PW, Jagasia P, Dhami PS, Achuthan PV, Tripathi SC, Munshi SK, Dey PK, Meera Venkatesh, “Separation of carrier-free 90Y from 90Sr by SLM Technique using D2EHPA in N-Dodecane as carrier”, SeparatSci and Tech, 45, 554-561, 2010 [4] IAEA, “Therapeutic Radionuclide Generators: 90Sr/90Y and 188W/186Re Generators” Technical Series Number 470, 2009 [5] Arpit Mitra, Avik Chakraborty, Sujay Gaikwad, Megha Tawate, Sharmila Banerjee et al., “On the Separation of Yttrium-90 from High-Level Liquid Waste: Purification to Clinical-Grade Radiochemical Precursor, Clinical Translation in Formulation of 90Y-DOTATATE Patient Dose”, Cancer Biother Radioph, Vol 36, No 2, 2021 [6] Nazila Gholipour, Amir Reza Jalilian, Ali Khalaj et al., “Preparation and radiolabeling of a lyophilized (kit) formulation of DOTA-rituximab with 90Y and 111In for domestic radioimmunotherapy and radioscintigraphy of Non-Hodgkin’s Lymphoma”, DARU J Pharm Sci, 22:58, 2014 Y tách từ nguồn 90Sr, thực đơn giản kỹ thuật thấm chọn lọc qua màng Độ tinh 27(10), 621-641, 2012 khiết hạt nhân 90Y đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng lâm sàng 90Y-acetate đánh dấu dễ dàng với kháng thể peptid tạo nên phức miễn dịch phóng xạ nhắm đích Áp dụng kỹ thuật này, điều chế lượng 90Y đạt tới hoạt độ cao hơn, khả thi, đáp ứng nhu cầu cấp thiết khám chữa bệnh nước 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ben J.T., Graeme J S., Simon B D., Goran A, “The use of yttrium in medical imaging and therapy: historical background and future perspectives”, Chem Soc Rev, 49, pp6169-6185, 2020 [2] RamanujamA., Achuthan P.V., DhamiP.S., et al “Separation of carrier-free 90Y from high level waste by supported liquid membrane using KSM-17”, J Ra- Số 69 - Tháng 12/2021 29 ... khiết hạt nhân 9 0Y đạt 99,998% Kiểm tra chất lượng thuốc phóng xạ thiết bị Cyclone 28 Số 69 - Tháng 12/2021 TRIỂN VỌNG SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ 9 0Y Việc điều chế 9 0Y từ dung dịch 90Sr (NO3)2 dùng. ..THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN 1.1 Về ứng dụng 9 0Y sàng hạt vi cầu 9 0Y điều trị ung thư gan, 9 0Y? ?ồng vị phóng xạ 9 0Y sử dụng để đánh DOTATOC điều trị ung thư nguyên bào thần 90 dấu với... cán kỹ thuật y học hạt nhân bệnh viện, hy vọng kỹ thuật sản xuất 9 0Y sớm thực diện rộng Sản xuất đồng vị phóng xạ 9 0Y nước, tiết kiệm chi phí chủ động nguồn phóng xạ, khắc phục khó khăn tình hình