Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание уникальной безотходной технологии производства и разработка инновационной конструкции генератора технеция-99м для ядерной медицины

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
ядерная медицина, радионуклидная диагностика, генератор технеция-99м, молибден-98, радиофармпрепарат, адсорбция, десорбция, сорбент, оксид алюминия онкология, кардиология.

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение проблемы снижения потерь от социально-значимых заболеваний путем создания безотходной технологии производства и разработка новой конструкции генератора технеция-99м для ядерной медицины. 2. Целью проекта является получение значимых результатов мирового уровня, имеющих важное социально-экономическое значение для снижения потерь от социально-значимых заболеваний, что позволит вывести на российский и мировой рынки новую научно-техническую продукцию. Реализация проекта позволит снизить стоимость диагностических процедур и повысить доступность высокоинформативной диагностики для населения страны. Вывод на рынок новых безотходных технологий производства радиоизотопной продукции и снижение экологических нагрузок на окружающую среду решается внедрением экологически безопасных технологий получения радиоактивных изотопов медицинского назначения.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Разработаны оригинальные методики подготовки сорбента для генераторной колонки. Проведены исследования адсорбционных свойств некоторых оксидов металлов, в т.ч. оксидов алюминия с различной структурой. Определены их сорбционные емкости по молибдену. Показано, что электролитические оксиды имеют емкость в 2 раза большую, чем хроматографический оксид алюминия. Определена оптимальная сорбируемая форма сорбата. Показано, что в водных растворах форма или степень «полимеризации» образующегося изополисоединения зависит от рН. Наибольшая сорбционная способность оксида алюминия достигается при формировании сорбируемой формы с рН=3, где в растворах образуются в основном гексамолибдаты с шестью атомами молибдена в молекуле. Разработана конструкторская документация, программа и методики исследовательских испытаний генератора технеция. Разрабатываются стандартные операционные процедуры, проекты спецификаций и ФСП на проведение контроля качества элюата из генератора технеция.
2. В настоящем проекте будет разработана технология производства генераторов технеция на основе регенерированного молибдена с использованием реакции радиационного захвата нейтронов. Одновременно с этим решается вопрос с утилизацией генераторных колонок медицинскими учреждениями и задача создания экологически чистого производства с минимальным количеством радиоактивных отходов. Т.е. малоотходную технологию, основанную на активационном молибдене, довести до, практически, безотходной. Одновременно с этим будет решаться задача создания высокоактивных генераторов технеция нового поколения инновационной конструкции. При выполнении ПНИ должны быть получены следующие научные и научно-технические результаты:
- поиск высокоэффективных сорбентов способных адсорбировать не менее 150 мг молибдена на 1 г сорбента;
- должны быть разработаны методы регенерации молибдена из отходов производства генераторов короткоживущих радионуклидов с эффективностью не менее 95%;
- должны быть разработаны методы подготовки сорбента с характеристиками, позволяющими адсорбировать молибден не менее 150 мг молибдена на 1 г сорбента при минимальной адсорбции технеция-99м – менее 15%;
- должны быть разработаны чертежи генератора технеция-99м в соответствии с требованиями ЕСКД (ЕСТД);
- должна быть разработана программа проведения испытаний упаковки с генератором технеция-99м в соответствии с требованиями, предъявляемыми к радиационным упаковкам
- должен быть созданы экспериментальные образцы генератора технеция-99м. Созданный экспериментальный образец должен обеспечивать получение радиофармпрепарата «Натрия пертехнетат, 99mТс из генератора» в течение не менее 14 дней с качеством, соответствующим ГФ Российской Федерации.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным результатом настоящей НИР является создание технологии производства и разработка инновационной конструкции генератора технеция-99м. В результате успешного выполнения проекта эффектами от реализации проекта будут улучшение качества жизни и здоровья населения за счет применения высокочистых и более доступных препаратов, обеспечение отечественного рынка высококачественной и экономически доступной продукцией будет способствовать повышению качества медицинского обслуживания населения путем удешевления высокотехнологических диагностических исследований и снижения числа заболеваемости. Также предполагается совершенствование технологических процессов с точки зрения повышения производственной безопасности, включая экологическую, за счет использования сырья, полученного по безотходной технологии по реакции радиационного захвата нейтронов, а также сокращение отходов, снижение материало- и энергоёмкости и повышение уровня автоматизации производства.
2. Технические решения, методы и методики, применяемые для реализации настоящего проекта, являются современными и наиболее информативными. В настоящее время диагностические радиофармпрепараты на основе технеция-99м успешно используют для выявления целого ряда заболеваний всех органов человека. Диагностические методы исследований с применением радиофармпрепаратов являются высокоинформативными и используются для выполнения процедур в кардиологии, онкологии, эндокринологии, пульманологии и других областях медицины. Радиоактивные нуклиды, входящие в состав диагностических радиофармпрепаратов, выполняют роль маркеров. Их излучение является источником информации для измерительного комплекса (радиометрического, радиографического, гамма-сцинтиграфического и т.п.). Проведение диагностических процедур с использованием радиофармпрепаратов позволяет не только точно и быстро поставить диагноз, но и отразить физиологические и патологические изменения, происходящие в организме.
3. Основными задачами проекта являются разработка экологически безопасных технологий производства радионуклидных генераторов и непосредственно разработка инновационной конструкции сорбционных генераторов технеция-99м для ядерной медицины. Для успешной реализации проекта и достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи проекта:
- Получить значимые научные и научно-технические результаты мирового уровня по изучению химических и физических процессов технологий регенерации молибдена из отработанных генераторных радионуклидных установок и отходов производственного цикла и последующем его использовании в производственном цикле.
- Создать технологию комплексного использования высокообогащенного молибдена-98 путем решения задач по поиску сорбентов, десорбирующих растворов, экстрагентов и других регентов, а также оптимальных условий проведения регенерации и последующей адсорбции регенерированного продукта.
- Разработать принципиально новую конструкцию сорбционного генератора технеция путем проведения расчетов и разработки конструкции колонки генератора технеция, биологической защиты и основных узлов корпуса генератора с использованием новых инновационных конструкционных материалов, что позволит снизить стоимость, массу и повысить надежность.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Проведенные в данном проекте исследования, основываясь на полученных знаниях и закономерностях, будут направлены на объекты, имеющие конкретные области применения в медицине (радиофармпрепараты). Разработанная инновационная продукция – генераторы технеция-99м усовершенствованной конструкции – будет востребована на бурно развивающемся рынке ядерной медицины. Этот рынок с каждым годом только растет.
2. Создаваемые в проекте технологии и конструкции изначально ориентированы на возможность их промышленной реализации с использованием существующего на отечественных химико-фармацевтических предприятиях оборудования и сырьевой базы. Производителями медицинских изделий могут быть любые отечественные предприятия, лицензированные на выпуск медицинской техники и радиофармпрепаратов, в первую очередь Индустриальный партнер. Коммерциализацию результатов проекта возможно также проводить путем передачи прав на запатентованные технологии и конструкторские решения.
3. В результате выполнения проекта будет создана безотходная технология производства генераторов технеция-99м инновационной конструкции для ядерной медицины. В России в настоящее время насчитывается более 250 радионуклидных лабораторий, использующих в своей ежедневной практике генераторы, с общей потребностью свыше 10 000 штук в год на сумму свыше 600 млн. руб. Рынок услуг и товаров в области медицинской радиологии, например в США, оценивается на уровне 2 млрд. долларов.
4. Полученные результаты дадут толчок к развитию безотходных технологий производства генераторов короткоживущих радионуклидов взамен существующих урановых технологий с большим количеством высокоактивных радиоактивных отходов. Результаты исследований сорбционных характеристик различных оксидов найдут применение в других отраслях, например в экологии при очистке воды, и окажут влияние на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечении развития материально-технической и информационной инфраструктуры путем создания международных колабораций на исследовательских ядерных реакторах.

Текущие результаты проекта:
На 1 этапе проекта выполнен аналитический обзор и проведены патентные исследования, позволяющие сделать вывод о высокой востребованности разрабатываемых технологий и методов, проведены исследования адсорбционных свойств некоторых оксидов металлов, в т.ч. оксидов алю-миния с различной структурой. Определены их сорбционные емкости по молибдену. Показано, что электролитические оксиды имеют емкость в 2 раза большую, чем хроматографический оксид алю-миния. Также были исследованы оксиды титана, циркония и некоторые другие, однако их сорбционная емкость в 2-4 раза меньше емкости хроматографического оксида алюминия.
На 2 этапе проекта проведены экспериментальные исследования по определению оптимальной сорбируемой формы. Показано, что в водных растворах форма или степень «полимеризации» образующегося изополисоединения зависит от рН. Наибольшая сорбционная способность оксида алюминия достигается при формировании сорбируемой формы с рН=3, где в растворах образуются в основном гексамолибдаты с шестью атомами молибдена в молекуле. Кроме концентрации ионов водорода на адсорбцию молибдена и выход технеция-99м оказывает и степень заполненности активных центров сорбента по длине колонки. Установлена взаимосвязь между величиной выхода технеция-99м из генератора и адсорбированной массой молибдена. Проведен расчет и разработана колонка генератора технеция-99м оптимального размера. Разработана эскизная конструкторская документация на колонку, основные узлы и упаковку генератора.
На 3 этапе проекта разработана конструкторская документация, разработаны программа и методики исследовательских испытаний генератора технеция. Разрабатываются стандартные операционные процедуры, проекты спецификаций и ФСП на проведение контроля качества элюата из генератора технеция.