Dien quang so 11 indd ÑIEÄN QUANG VIEÄT NAM Số 11 4 / 2013 501 DIỄN ĐÀN MEDICAL FORUM I ĐẶT VẤN ĐỀ Phosphorus 32 (P 32) được điều chế từ P2O5 có nhiều ứng dụng hiệu quả, ngoài sự đa dạng nó còn mang t[.]
DIỄN ĐÀN MEDICAL FORUM ĐIỀU CHẾ PHOSPHORUS-32 (P-32) TỪ BIA CHIẾU XẠ P2O5 CHO MỤC ĐÍCH ĐIỀU TRỊ TRONG Y HỌC HẠT NHÂN Preparation of phosphorus-32 (p-32) from irradiated target p2o5 for therapeutic purposes in nuclear medicine Nguyễn Đăng Khoa*, Chu Văn Khoa*, Dương Văn Đông* SUMMARY Phosphorus-32 is produced using the nuclear reaction 31P (n,γ) 32P by irradiation of the phosphorus peroxide (P2O5) target Phosphoric acid is prepared by the dissolution of irradiated target in 40 ml of boiling chloric acid 0,1 N When the dissolution of phosphor peroxide is completed, the beaker is allowed to cool ml of 30% H2O2 is added and refluxed for 3h Finally, the solution is filtered through a sintered glass filter, porosity G3 and passed into a column of cationic exchanger (Dowex-50 W-X4 preconditioned in hydrogen form) to remove metallic impurities The effluent is collected as the stock solution Radiochemical purity is determined by paper chromatography (radiochemical purity control) in the solvent system: Whatman No paper and the mixture of isopropyl alcohol : water : 50% trichloracetic acid : 25% NH4OH (75:15:10:0.3 v/v.) as a mobile phase, developing time ranged from 12 to 17 h Radiochemical purity of phosphoric acid (H332PO4) solution prepared by our method is obtained more than 99% Key word: H332PO4, Phosphorus-32 I ĐẶT VẤN ĐỀ Phosphorus-32 (P-32) điều chế từ P2O5 có nhiều ứng dụng hiệu quả, ngồi đa dạng cịn mang tính kinh tế cao giá thành rẻ ví dụ việc điều chế áp để điều trị bệnh da u máu, sẹo lồi…giá thành giảm đến nhiều lần so với sản phẩm không chất mang sản xuất từ Lưu huỳnh, hay việc điều chế chế phẩm hạt hỗn hợp vơ CaO-P2O5 có kích thước micron cho mục đích điều trị ung thư gan ứng dụng hiệu Đặc biệt điều trị giảm đau ung thư di xương phương pháp uống trực tiếp cho hiệu cao nhiều năm qua Trong công nghiệp việc dùng P2O5 phóng xạ để nghiên cứu cấu trúc vật liệu nghiên cứu ứng dụng nhiều nơi giới *Trung tâm Nghiên cứu Điều chế Đồng vị phóng xạ, Viện Nghiên cứu hạt nhân ĐIỆN QUANG VIỆT NAM P có thời gian bán rã 14,24 ngày phát tia β- có lượng cực đại 1,71 MeV (Emax) lượng trung bình 0,6949 MeV (Eav) ứng dụng lĩnh vực khoa học kĩ thuật khác nhau, đặc biệt y học nông nghiệp 32 Số 11 - / 2013 Trong công nghệ hạt nhân, phản ứng hạt nhân sau: 32 P điều chế từ 32S (n, p) 32P 31P (n, γ) 32P Theo phản ứng 1, ampul chứa bia lưu huỳnh nguyên tố sau chiếu xạ tháo ra, đổ vào hệ chưng cất, bình chưng nối với hệ chân không để hạ áp suất xuống 1-5 mm Hg Quá trình chưng cất diễn 180-200oC vòng đến Hoạt độ phóng xạ 32P chiết 100 ml axit HCl 0,1 N đun nóng 60-70oC, photphor nằm dạng H332PO4 Theo phản ứng 2, ampul chứa bia chiếu xạ P2O5 đổ vào cốc xử lý với axit HCl 0,1 N Loại dung 501 DIỄN ĐÀN dịch chứa chất mang nên dùng để điều chế dược chất uống nghiên cứu ứng dụng khác Độ tinh khiết hóa phóng xạ (Radiochemical purity) tỉ lệ, tính phần trăm, hoạt độ phóng xạ hạt nhân phóng xạ cần có diện sản phẩm phóng xạ dạng hóa học mong muốn tổng hoạt độ phóng xạ hạt nhân phóng xạ diện sản phẩm dạng hợp chất hóa học Các tạp chất hóa phóng xạ (radiochemical impuryties) thường phát sinh phản ứng hóa học cạnh tranh q trình đánh dấu, phân hủy radiolytic, điều kiện bảo quản, phân hủy thời gian lưu trữ, độ bền vốn có vv Trong sản phẩm phóng xạ, thường phải kiểm tra nhiều tiêu, tiêu độ tinh khiết hóa phóng xạ tiêu quan trọng Độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch NaH232PO4 tính tốn sau: × 100 Trong đó: % A32PO43- - Phần trăm hoạt độ 32P dạng PO43-, A PO43- -Tổng hoạt độ đỉnh 32P dạng PO43-, A PO3- -Tổng hoạt độ đỉnh 32P dạng PO33-, A P2O74- -Tổng hoạt độ đỉnh 32P dạng P2O74- Độ tinh khiết hóa phóng xạ dạng 32P xác định phương pháp hóa lý khác nhau, kết tủa, sắc ký điện di, sắc ký giấy, sắc ký trao đổi ion… II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Điều chế dung dịch H332PO4 Chiếu xạ 100 10g P2O5 loại tinh khiết phân tích bẫy nơtron lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt, có thơng lượng 2.3x1013n.cm-2.s-1 Để nguội ngày, vận chuyển bia chiếu xạ đến box sản xuất, tháo bia hòa tan 40 ml HCl 0,1 N đun nóng, sau để nguội cho thêm dung dịch ml H2O2 30% Đun hồi lưu hỗn hợp bếp nhiệt vòng Làm nguội, lấy sản phẩm ra, lọc qua lọc xốp thủy tinh G-3 dội qua cột trao đổi cation Dowex 50W-X4 để loại bỏ cation tạp chất kim loại 502 Kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ Các tạp chất dạng pyrophotphat polyphotphat kiểm tra phương pháp sắc ký giấy hệ sau: Giấy Whatman No.1 hỗn hợp isopropyl alcohol: nước cất: axit trichloracetic 50%: NH4OH 25% (75:15:10:0.3 v.v.) làm pha động, thời gian sắc ký: 12–17 Ở điều kiện này, axit phosphoric, chuyển với giá trị Rf [1]: 32 PO43- di – Rf orthophotphat 0.76 – Rf of metaphotphat 0.00 – Rf of pyrophotphat 0.40 Sau chạy sắc ký xong, lấy giấy sắc ký ra, để khô Cắt giấy sắc ký thành mẫu nhỏ có chiều dài 1cm, đo hoạt độ phóng xạ mẫu giấy sắc ký máy GENESYS Lti Vẽ đồ thị hoạt độ phóng xạ (cpm-số đếm phút) theo chiều dài dải giấy sắc ký Tính phần trăm hiệu suất đỉnh sắc ký trình bày theo hoạt độ phóng xạ Nếu phần trăm hoạt độ phóng xạ đỉnh ứng với H332PO4 đạt 98% sản phẩm đạt yêu cầu III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Khi hòa tan bia chiếu xạ P2O5 nước, có phản ứng sau xảy ra: - Khi tương tác với nước lạnh, tạo nên axit metaphotphoric: P2O5 + H2O = 2HPO3, - Với nhiều nước nóng, tạo nên axit orthophotphoric: P2O5 + 3H2O = 2H3PO4, đun nóng, axit orthophotphoric nước tạo thành axit diphotphoric (hay gọi axit pyrophotphoric): 2H3PO4 = H4P2O7 + H2O Như vậy, dung dịch tồn hỗn hợp ba dạng axit 32P [2] Khi thêm H2O2 vào dung dịch xảy phản ứng: P2O5 + 3H2O2 + H2O = 2H3PO4(O22-) ÑIEÄN QUANG VIEÄT NAM Số 11 - / 2013 DIỄN ĐÀN Mặt khác, có axit metaphotphoric (meta-HPO3) n H4P2O7 + H2O = 2H3PO4 (n=3,4-dạng polimer) tương tác chậm với nước tạo Như toàn P2O5 dung dịch thành H3PO4: chuyển dạng orthophotphat PO43- HPO3 + H2O = H3PO4 Các kết kiểm tra độ hóa phóng xạ Q trình chuyển nhanh đun sơi dung dịch trình bày hình Từ kết cho thấy, có mặt axit mạnh Axit diphotphoric (pyro-H4P2O7) hòa tan bia chiếu xạ P2O5 dung dịch HCl nước lạnh chuyển thành axit H3PO4, 0,1 N, độ hóa phóng xạ sản phẩm axit H332PO4 đun sơi có mặt axit mạnh q trình chuyển 76%, cịn theo phương pháp điều chế trở nên nhanh đạt 99% Cpm 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 10 15 20 CM 25 Hình Sắc đồ sắc ký giấy kiểm tra độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch H332PO4 hòa tan bia P2O5 chiếu xạ dung dịch HCl 0,1 N nóng cpm Độ hóa phóng xạ dung dịch P-32 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 10 15 20 25 cm 30 Hình Sắc đồ sắc ký giấy dung dịch H332PO4 hòa tan bia P2O5 chiếu xạ dung dịch HCl 0,1 N nóng H2O2 có đun hồi lưu ĐIỆN QUANG VIEÄT NAM Số 11 - / 2013 503 DIỄN ĐÀN TÀI LIỆU THAM KHẢO IAEA-TECDOC-1340, Manual for Reactor Produced Radioisotopes, Vienna-AUSTRIA, (158-163) 2003 Hồng Nhâm, Hóa học Vô cơ,Tập 2, NXB Giáo dục, HÀ NỘI, (196-198) 2002 IAEA Quality assurance radiopharmaceuticals – 2002 manual for Quality of Radiopharmaceuticals Specifications and test Procedures, Australian Radiation Laboratory, Department of Community Services and Health, Second Edition 1990 IAEA, Preparation and Control of Radiopharmaceuticals in hospitals, K Kristensen, IAEA Technical Report series No 194, Vienna, (1979) Recommendations of the International Commission on Radiology Protection ICRP Publication No 60, 1991 TÓM TẮT Phosphor-32 điều chế qua phản ứng hạt nhân 31P (n,γ) 32P cách chiếu xạ bia phosphor peroxid (P2O5) Axít phosphoric điều chế cách hòa tan bia chiếu xạ 40 ml axit chloric 0,1 N nóng Khi peroxid phosphor tan hồn tồn, cốc chứa mẫu để nguội Thêm ml H2O2 30% vào đun hồi lưu Cuối cùng, lọc dung dịch qua phễu lọc thủy tinh xốp G3 cho qua cột trao đổi cation (Dowex-50 W-X4) điều kiện trước dạng H+ để đuổi hết tạp chất kim loại Dung dịch rửa sản phẩm H332PO4 Độ tinh khiết hóa phóng xạ xác định sắc ký giấy hệ: giấy Whatman No hỗn hợp isopropyl alcohol: water: 50% trichloracetic acid: 25% NH4OH (75:15:10:0.3 v/v.) làm pha động, thời gian phát triển sắc ký từ 12 đến 17 Độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch axit phosphoric (H332PO4) điều chế theo phương pháp 99% Từ khóa: H332PO4, Phosphorus-32 504 ĐIỆN QUANG VIỆT NAM Số 11 - / 2013