在两个色谱柱中容纳的两个固定相之间转移放射性同位素的方法

摘要

本发明涉及一种用于将固定在第一色谱柱容纳的第一固定相上的放射性同位素转移至在第二色谱柱容纳的第二固定相以将放射性同位素固定在第二固定相上的方法，其中该放射性同位素选自钍、镭、铅、铋和铀的放射性同位素。所述方法包括至少以下步骤：a)用包含络合放射性同位素的试剂的水溶液A1从第一固定相洗脱所述放射性同位素，由此获得包含放射性同位素的络合物的水溶液A2；b)通过调节水溶液A2的pH来使水溶液A2中存在的放射性同位素的络合物离解，由此获得包含解络合的放射性同位素的水溶液A3；c)将水溶液A3装载到第二固定相中；和d)用水溶液A4对第二固定相进行至少一次洗涤。

说明书

技术领域

本发明涉及生产放射性同位素(radioactive isotopes，也称为radioisotopes)的领域。

更具体地，本发明涉及一种用于将固定在第一色谱柱容纳的第一固定相上的放射性同位素转移至第二色谱柱容纳的第二固定相以便将该放射性同位素固定在该第二固定相上的方法。

该方法尤其可用于对放射性同位素发生器，尤其是其中通过钍-228的放射性衰变来生产镭-224的镭-224发生器进行预防性维护。

如此，该方法可以应用于制备基于铅-212或铋-212的放射性药物，适用于核医学，特别是用于癌症治疗的靶向α放射疗法中。

背景技术

靶向α放射疗法，也称为靶向α疗法，包括注射结合至载体的放射性同位素，其中所述载体诸如为抗体，能够非常精确地靶向癌细胞表面上存在的特定位点。然后，放射性同位素的自然放射性衰变释放出的α能量使得能够破坏癌细胞，同时限制对周围健康细胞的损害。

钍-232的一些衰变产物，特别是铅-212和铋-212(铅-212的子体放射性同位素)可用于靶向α疗法，特别是用于治疗胰腺癌、其他腹膜内癌以及黑色素瘤，靶向α疗法已成为临床前测试的主题的疾病中，尤其是在美国。

如所附图1所示，其表示钍-232的自然衰变或蜕变链，该链包括铅-212和铋-212：

-铅-212可以由镭-224的放射性衰变产生，

-镭-224可以由钍-228的放射性衰变产生，

-钍-228可以由镭-228的放射性衰变产生，而

-镭-228可以由钍-232的放射性衰变产生，其中钍-232是从矿石(诸如独居石或钍石)中提取的天然钍的主要成分。

可以凭借已知被称为镭-224“发生器”来进行镭-224的生产，该镭-224“发生器”即为色谱柱，通常容纳有在其上固定有钍-228的固体固定相，并且定期用液相进行冲洗，从而使得能够选择性地洗脱由钍-228的放射性衰变形成的镭-224。

尤其能够用在镭-224发生器中的固定相材料例如是由Triskem International和Eichrom公司以牌号“DGA DN树脂”提供的材料，用于通过色谱法分离三价和四价锕化物(actinides)，尤其是镅和锕。该树脂由被直链二甘醇酰胺，即N,N,N',N'-四辛基二甘醇酰胺(以TODGA名称更广为人知)官能化的聚甲基丙烯酸酯的颗粒组成。

容纳有由这种树脂组成的固定相的镭-224发生器的操作的局限性与以下事实有关：树脂因辐照分解而逐渐降解，这会逐渐影响其保留钍-228的能力，并且在发生器使用一段时间后，由于树脂失去了太多的保留容量以至于无法完全保留钍-228，而会导致发生该放射性元素的泄漏。

因此，树脂的这种辐射降解过程需要对发生器进行洗脱形式的定期维护，并且限制每克树脂能够固定的钍-228的峰值活度(其超过一定的阈值，将需要难以实行的洗脱频率)，其中该洗脱主要旨在从树脂中除去尤其是由于其α辐射而引起辐射分解的寿命短的钍-228衰变产物。

然而，发现，即使对发生器进行定期维护来防止钍-228泄漏的发生，仍会有时出现树脂的降解使得不再能够防止钍-228的泄漏的发生并因此此时需要报废镭-224发生器。然而，钍-228的半衰期为1.9年，这种报废恰好发生在发生器中存在的钍-228的一半能够分解成镭-224之前。

发明人为自己设定了为该问题找到解决方案的目标。

然而，在他们的工作范围内，发明人发现，可以将固定在第一固定相(诸如用过的镭-224发生器的固定相)上的钍-228转移到任选地与第一固定相具有相同的组成但未经任何事先使用的第二固定相，并且在该转移过程中没有明显损失钍-228。然后，第二固定相所在的第二色谱柱又可以用作镭-224发生器。

他们还发现，能够以相同的方式和相同的效率将钍-228以外的放射性同位素，诸如镭、铅、铋或铀的放射性同位素从第一固定相转移至第二固定相。特别地，还适用于根据本发明方法的放射性同位素可以选自镭-228、镭-224、铅-212、铋-212和铋-213。

本发明基于这些发现。

发明内容

因此，本发明提出了一种方法，该方法能够将固定在第一色谱柱容纳的第一固定相上的放射性同位素转移至第二色谱柱容纳的第二固定相，以将放射性同位素固定在第二固定相上，该放射性同位素选自钍、镭、铅、铋和铀的放射性同位素，该方法包括至少以下步骤：

a)用包含络合放射性同位素的试剂的水溶液A1从第一固定相洗脱放射性同位素，由此获得包含放射性同位素的络合物的水溶液A2；

b)通过调节水溶液A2的pH来使水溶液A2中存在的放射性同位素的络合物离解，由此获得包含解络合的放射性同位素的水溶液A3；

c)将水溶液A3装载到第二固定相中；和

d)用水溶液A4对第二固定相进行至少一次洗涤。

因此，根据本发明，凭借包含将通过络合或螯合(在这里，这两个术语被视为同义词)的方式从第一固定相洗脱放射性同位素的试剂的水溶液来从第一固定相洗脱该放射性同位素，然后使如此获得的洗脱液中所存在的放射性同位素的络合物离解，通过将解络合的放射性同位素重新固定在第二固定相上而将固定在第一固定相上的放射性同位素转移到第二固定相。

在上文和下文中，当放射性同位素通过络合或螯合、离子交换、分子识别或不涉及放射性同位素与固定相之间存在共价键的任何其他机制而被固定相保留时，则认为该放射性同位素固定在固定相上。

根据本发明，存在于水溶液A1中的络合剂(或螯合剂)优选为氨基多元羧酸或氨基多元羧酸盐。

因此，它可以尤其由氨基三乙酸(或NTA)、乙二胺四乙酸(或EDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(或DTPA)，或它们的盐之一组成，然而，优选的是EDTA及其盐，诸如其钠盐。

因此，水溶液A1优选为包含浓度有利地在10mmol/L至100mmol/L之间，并且更优选地等于25mmol/L的EDTA或其盐的溶液，并且在该溶液中，pH在4至8之间，并且更优选地等于6±0.5。

因此，如此获得的洗脱液或水溶液A2包含呈络合的形式的放射性同位素。

因此，步骤b)旨在使洗脱液中存在的放射性同位素的络合物离解，以便能够在步骤c)中将包含解络合的放射性同位素(或换句话说是游离的放射性同位素)的水溶液装载到第二固定相上。

根据本发明，该离解通过调节水溶液A2的pH以使该pH的值达到在该值下络合剂络合放射性同位素的能力降低或为0来进行。

因此，例如，如果络合剂是EDTA或其盐之一，则通过对水溶液A2进行酸化来使该溶液的pH的值达到在该值下EDTA主要以阳离子形式存在，即至多等于5，来进行放射性同位素的络合物的离解。

该酸化可通过简单地向水溶液A2中加入酸，例如硝酸或盐酸来进行。

然而，在本发明的范围内，水溶液A2的酸化优选通过用酸性水溶液，例如硝酸或盐酸对第一固定相进行至少一次洗涤并且将由该洗涤产生的水溶液全部或部分加入到水溶液A2中来进行。

更优选地，为了酸化水溶液A2，优选的是对第一固定相进行两次洗涤：

-第一次，其中酸性水溶液的酸浓度被适当地选择以使得该洗涤不利于第一固定相对放射性同位素的络合物和保留在第一固定相的间隙体积中的任何可能痕量的未络合的放射性同位素的保留；

-第二次，其中酸性水溶液通常具有比前一次洗涤所用的酸性水溶液更高的酸度。

实际上，按照该方式进行是有利的，因为这不仅使得可以酸化水溶液A2，而且也可以回收放射性同位素的络合物和保留在第一固定相的间隙体积中的任何可能痕量的未络合的放射性同位素。

当通过加入由洗涤第一固定相而产生的一个或多个溶液来对水溶液A2进行酸化时，则该方法可以包括在步骤b)和步骤c)之间监测在该酸化后得到的水溶液A3的pH，并且如果需要，则通过加入酸，例如硝酸和盐酸将该pH调节至至多等于1的值。

在步骤c)中，将水溶液A3装载到第二固定相中有利地包括简单地使该溶液在该第二色谱柱中流通，但是优选以低流速，例如0.1mL/min至5mL/min进行流通，以利于放射性同位素在柱头的保留。

如上所述，在步骤d)中，用水溶液A4使第二固定相经受至少一次洗涤，以一方面除去保留在第二固定相的间隙体积中的游离络合剂，并且另一方面调整第二固定相以便随后使用第二色谱柱例如作为放射性同位素的发生器。

水溶液A4优选地是酸性水溶液，例如硝酸或盐酸，该酸性水溶液的浓度适当地选择以防止保留在第二固定相的间隙体积中的络合剂沉淀，同时保持该固定相对放射性同位素的最佳保留。

因此，如果络合剂是EDTA或其盐之一，如果酸是硝酸，则水溶液A4的酸浓度有利地在0.5mol/L和4mol/L之间，并且更优选地等于0.5mol/L，而如果酸是盐酸，则水溶液A4的酸浓度有利地在2mol/L和4mol/L之间，并且更优选等于2mol/L。

根据本发明，该方法可以进一步包括在步骤a)之前，调整第一固定相的步骤，即该步骤旨在使由于先前使用而在该相的间隙体积中的酸度达到适合于在步骤a)中防止水溶液A1中存在的络合剂沉淀的任何风险的值。

通常，该调整通过用酸度小于在第一固定相的间隙体积中的酸度的酸性水溶液，例如硝酸或盐酸的酸性水溶液洗涤第一固定相来进行。

第一固定相和第二固定相中的每一个均由如下的固定相材料组成，该固定相材料对于两个相可以相同，或者反之，，该固定相材料根据放射性同位素转移的目的而在两个相之间彼此不同。

因此，例如，如果放射性同位素的转移是在镭-224发生器的预防性维护范围内，即是先于钍-228从该发生器中的泄漏进行，则第一固定相和第二固定相由相同的固定相材料组成。

另一方面，例如，如果放射性同位素的转移是为了获得其衰变产物的不同洗脱曲线，或者是为了将该放射性同位素移动至比该放射性同位素所在的固定相更耐辐射的固定相，则第一固定相和第二固定相可以由两种不同的固定相材料组成。

以本身已知的方式，固定相材料可以包括矿物的(诸如二氧化硅或氧化铝颗粒或硅胶)、有机的(诸如聚合物或共聚物)或无机-有机的固体基质，该固体基质例如通过接枝或浸渍有机分子来官能化，这些有机分子通过络合、离子交换、分子识别或任何其他机制能够保留其放射性同位素是放射性的同位素的化学元素的离子，例如，如果放射性同位素是钍-228，则该化学元素的离子为钍离子。

在本发明的特别优选的实施方式中，放射性同位素是钍-228，在这种情况下，第一固定相和/或第二固定相优选由包含通过钍的配体分子官能化的聚合物的颗粒组成。

有利地，该聚合物是聚甲基丙烯酸酯或聚(苯乙烯-共-二乙烯基苯)，而钍-228的配体是N,N,N',N'-四辛基二甘醇酰胺(或TODGA)、二(2-乙基己基)磷酸(或HDEHP)、三辛基氧化膦(或TOPO)，或它们的混合物。

这种类型的固定相材料尤其可以购自于Triskem International和Eichrom公司。

根据本发明，该方法可以有利地被实施为对多个(至少两个)发生器(即多个第一柱)的进行维护，从该多个发生器中收集多个洗脱液(该方法的步骤a))，在处理(该方法的步骤b))之后，将该多个洗脱液装载到同一第二柱中(该方法的步骤c))，在洗涤(该方法的步骤d)之后，构成新的发生器。

通过阅读以下涉及该方法的实施例的补充说明，根据本发明的方法的其他特征和优点将显现。

显然，该实施方式仅通过举例说明本发明的主题的方式给出，而绝不表示对该主题的限制。

附图说明

图1，如前文所描述，表示钍-232的放射性衰变链。

图2示意性地表示根据本发明方法的实施例的不同步骤。

具体实施方式

参考图2，其示意性地示出了根据本发明方法的实施例的不同步骤，该方法用于将钍-228从第一色谱柱(附图标记为10)容纳的第一DGA DN树脂((附图标记为20)转移到第二色谱柱40容纳的第二DGA DN树脂(附图标记为50)。

第一色谱柱10例如是用过的镭-224发生器，而第二色谱柱40旨在构成新的镭-224发生器。

在该实施方式中，该方法包括以下步骤：

1、用硝酸或盐酸水溶液调整树脂20；

2、用包含EDTA的水溶液A1洗脱固定在树脂20上的钍-228，并将包含EDTA-

3、通过对洗脱液进行酸化以使其pH达到至多等于1的值来离解EDTA-

4、将水溶液A3装载到树脂50，以将该溶液中存在的解络合的钍-228固定在该树脂上；和

5、用硝酸或盐酸水溶液A4洗涤固定相50。

在下文中详述的所有步骤在环境温度下，即在20℃至25℃的温度下进行。

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柱10容纳装载有钍-228的DGADN树脂(Triskem International/Eichrom)20。

以颗粒形式呈现的该类树脂保留任何同位素形式的钍，但不保留任何同位素形式的镭。

使树脂20经受镭-224的多次生产循环，每次循环都包括如下的时段：使钍-228通过放射性衰变产生镭-224，然后洗脱由此产生的镭-224。

已经用2mol/L的硝酸溶液或3mol/L的盐酸溶液进行了这些洗脱，首先对树脂20进行调整来降低在该树脂的间隙体积中的酸度，以防止在此后的步骤2中使用的EDTA在该步骤期间沉淀。

该调整通过使数BV，例如3BV的水溶液以0.1mL/min和5mL/min的流速在柱10中流通来进行，该水溶液包含硝酸或盐酸，优选硝酸，且浓度基本上小于或等于已经用于洗脱镭-224的溶液所具有的浓度。

该浓度例如对于硝酸水溶液为0.5mol/L，并且对于盐酸水溶液为2mol/L。

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通过使数BV的水溶液A1在柱10中流通来进行从树脂20中洗脱钍-228，该水溶液A1通常包含浓度10mmol/L至100mmol/L，并且优选地为25mmol/L的EDTA，并且具有4至8，并且优选地等于6±0.5的pH。

为了进行最佳洗脱，以0.1mL/min至5mL/min范围内，并且优选等于1mL/min的流速使用10BV的水溶液A1，该10BV任选地连续地(即，一次)流通，或不连续地(即彼此间隔开几分钟的两次)流通。

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如上所述，该步骤包括对在步骤2中收集于容器30中的洗脱液或水溶液A2进行酸化，以使该洗脱液的pH达到至多为1的值。

该酸化不仅使得可以获得洗脱液中存在的EDTA-

洗脱液的酸化可以通过以下方式来进行：

-通过简单地向存在于容器30中的洗脱液中加入硝酸或盐酸，优选硝酸；

-或，如图2所示，通过使树脂20经受两次连续的洗涤，并且将来自这些洗涤的溶液加入到存在于容器30中的洗脱液中，这些洗涤中的每次均用酸性水溶液进行。

第一次洗涤例如通过使数BV，例如3BV的包含以下的水溶液在柱10中流通来进行：

-0.01mol/L至0.1mol/L，并且优选0.1mol/L的硝酸；或

-0.1mol/L至1mol/L，优选0.1mol/L的盐酸。

第二次洗涤例如通过使数BV，例如3BV的包含以下的水溶液在柱10中流通来进行：

-0.5mol/L至4mol/L，并且优选0.5mol/L的硝酸；或

-2mol/L至4mol/L，并且优选2mol/L的盐酸。

在这两种情况下，再次优选硝酸水溶液。

用于洗涤的水溶液在柱10中的流通速率有利地为0.1mL/min至5mL/min。

如图2所示，由洗涤产生的溶液可以在柱10的出口处直接收集在洗脱液所在的容器30中。

替代性地，它们可以被收集在除了容器30之外的其他容器中，然后加入到存在于容器30中的洗脱液中。

应该注意的是，在洗脱液的酸化期间，EDTA可能会沉淀，然后几乎完全重新溶解。而且，不管选择哪种方法来酸化洗脱液，优选的是该酸化在搅拌下进行，以确保一旦EDTA重新溶解时，经酸化的洗脱液或水溶液A3的均质性并因此确保其稳定性。

作为预防措施，在进行步骤4之前，可以任选地例如借助于孔隙度为0.2μm的过滤器对水溶液A3进行过滤。

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柱40优选与柱10完全相同，具有相同的床体积和相同的DGA DN树脂质量，除了该树脂未事先使用之外。

通过使水溶液A3优选以有利于钍-228在柱头的保留的低流速，例如0.1mL/min至5mL/min在柱40中流通来将水溶液A3装载在柱40中。

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通过使数BV的水溶液A4在柱40中流通来对树脂50进行洗涤，该水溶液A4通常包含：

-0.5mol/L至4mol/L，并且优选0.5mol/L的硝酸；或

-2mol/L至4mol/L，并且优选2mol/L的盐酸。

再一次地，优选硝酸。

为了进行最佳洗涤，以0.1mL/min至5mL/min范围内，并且优选等于2.5mL/min的流速使用20BV的水溶液A4。

使用各自具有7.2mL的BV和各自容纳有3.3g DGA DN树脂(粒径：50μm至100μm)的柱10和柱40以及如下操作参数来实施根据本发明的方法使得能够在实施该方法的时间t0时将被柱10容纳的树脂所保留的钍-228的活度的99％以上转移到柱40容纳的树脂中，这些操作参数为：

*步骤1：通过使5BV的包含0.5mol/L硝酸的水溶液以0.5mL/min的流速在柱10中流通来调整树脂20；

*步骤2：通过使10BV的包含25mmol/L EDTA且pH值等于6±0.5的水溶液A1以1mL/min的流速在柱10中流通来洗脱钍-228；

*步骤3：向来自步骤2的水溶液A2中加入2BV的包含约14mol/L的HNO

*步骤4：通过使步骤3中获得的12BV以2.5mL/min的流速在柱40中流通来对树脂50进行装载；

*步骤5：通过使5BV的包含0.5mol/L硝酸的水溶液A4以0.5mL/min的流速在柱40中流通来洗涤树脂50。