Abdullah AYDIN_UPHC2013
Transkript
Abdullah AYDIN_UPHC2013
99Mo 225Ac ve İçin Proton Hızlandırıcısına Dayalı Farklı Üretim Yöntemlerinin İncelenmesi Abdullah AYDIN Abdullah KAPLAN Ulusal Proton Hızlandırıcıları Çalıştayı 18-19 Nisan 2013 TAEK-Proton Hızlandırıcısı Tesisi TAEK Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi Ankara NÜKLEER TIPTA KULLANILAN RADYOİZOTOPLAR • Günümüzde nükleer tıpta en yaygın biçimde kullanılan ve kullanılmaya devam edilecek bazı radyoizotoplar tabloda görülmektedir. • Radyoizotoplar, siklotron, reaktör, nötron jeneratörü ve lineer hızlandırıcılarda üretilmektedir. Source: Verbeek, P., “Report on Molybdenum 99 Production for Nuclear Medicine 2010-2020 State of the Art”, AIPES, November 2008 99Mo/99mTc jeneratörü 99mTc radyoizotopu, çeşitli moleküllere (fosfonat, tetrafosmin, vb) kolayca bağlanabildiği için bir radyofarmasötik olarak kullanılabilmektedir. • Molibden-99 / Teknesyum-99m jeneratörü, 1957 yılında Brookhaven Labotauarlarında geliştirilmiştir. • 1960’ların ortalarından beri taşınabilirliği, kullanım kolaylığı ve güvenirliği kanıtlanmış bir biçimde günümüze kadar kullanılagelmiştir. • A technetium generator 99Mo/99mTc • 99Mo 67 saatlik bir yarı ömür ile 99mTc’e bozunur. • 99mTc radyoizotopu, 6 saatlik yarı ömrü ve 140 keV’lik gama ışıması ile tıbbi görüntüleme işlemleri için oldukça uygundur. jeneratörü 99Mo/99mTc jeneratörü • Günümüzde, nükleer tıptaki görüntüleme işlemlerinin %80’ninde 99mTc izomeri kullanılmaktadır. • 6 – 7 milyon hasta Avrupa’da, • 12 –15 milyon hasta kuzey Amerika’da, • 6 – 8 milyon hasta Asya / Pasifik (özellikle Japonya)’de • 0.5 milyon hasta dünyanın geri kalan kısmında olmak üzere; • dünya çapında yılda 30 milyondan fazla hasta 99mTc ile etiketlenmiş bileşiklerle taramaya tabi tutulmaktadır. • Ayrıca bu rakamın da her yıl %15 oranında artacağı tahmin edilmektedir[TECH. REP. SER. No. 466, IAEA,2008]. • Dünyadaki en önemli izotop üreticisi olan iki reaktör; – Kanada’daki NRU reaktörü ve – Hollanda’da bulunan HFR reaktörü 2010 yılında bakıma alınmıştır. • Bu reaktörlerin bakıma alınması sürecinde 99Mo üretiminde de önemli sıkıntılar yaşanmıştır. 99Mo üretimi yapan önemli reaktörler • Ayrıca izotop üretiminde kullanılan, – – – – – NRU Kanada, HFR Hollanda, BR2 Belçika, OSIRIS Fransa, SAFARI Güney Afrika reaktörleri yaklaşık 50 yıllık reaktörlerdir ve çok kısa ömürleri kalmıştır. • Bahsedilen bu sebeplerden dolayı son yıllarda, 99Mo/99mTc jeneratör temininde baş gösteren sıkıntılar, tıbbi, ekonomik ve siyasi bir konu haline gelmiştir. Report on Molybdenum-99 Production for Nuclear Medicine – 2010 – 2020 (November 2008) • Bu sebeple, Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü’ne ait Nükleer Enerji Ajansı 99Motedarik zinciri ekonomisiyle ilgili çalışmalar yapmakta ve 99Mo ve 99mTc için mevcut ve muhtemel üretim teknolojilerini gözden geçirmektedir. • 99Mo/99mTc jeneratör arzında zaman zaman ortaya çıkan küresel kriz, 99Mo için reaktör tabanlı olmayan ve hızlandırıcıya dayalı alternatif üretim yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik birçok araştırmanın yapılmasını tetiklemiştir. Mevcut teknoloji: Reaktörde üretim Günümüzde üretilen 99Mo izotopunun tamamı araştırma reaktörlerinden elde edilir. Alternatif 1: 98Mo(n,g)99Mo reaktörde üretim • Bu yöntem, molibden hedeflerin reaktörde nötronla ışınlanmasına dayanır. • 98Mo(n,g)99Mo • Bu yöntemdeki kimyasal ayırma süreçleri 235U(n,f)99Mo reaksiyonuna göre nispeten daha basittir. • Buradaki ana problem, 99Mo’nin nötron yakalama tesir kesitinin diğerine göre oldukça düşük olmasıdır. Alternatif 2: Hızlandırıcılarda üretim • Hızlandırıcıların önemli bir avantajı, reaktörlere göre çok daha düşük seviyede atık üretmesidir. • Reaktörlere göre önemli dezavantajı ise, 99Mo üretim tesir kesitinin 250 kat daha düşük olmasıdır. • 99Mo izotopunun hızlandırıcıda üretimi ile ilgili önemli yayınlar mecvut; – Kirk Bertsche, “ACCELERATOR PRODUCTION OPTIONS FOR 99MO” • Steven C. van der Marck, “The options for the future production of the medical isotope 99Mo” • S. M. Qaim, “Nuclear data relevant to the production and application of diagnostic radionuclides” • K. Abbas, et al. “Feasibility of 99Mo production by protoninduced fission of 232Th”, Nucl. Inst. Met. Phy. Res. B 278 (2012) 20–25. • Bu çalışmada, 99Mo üretimi için alternatif bir yol olarak 232Th(p,f)99Mo reaksiyonu inceleniyor. 99Mo • 99Mo için ÖZET ve ÖNERİLER için mevcut üretim teknolojisi, yüksek ve düşük seviyede zenginleştirilmiş 235U(n,f)99Mo reaksiyonuna dayanmaktadır. Bu reaksiyonun tesir kesiti yaklaşık 36 barn’dır. • Dünyadaki 99Mo ihtiyacını karşılayan reaktörlerin neredeyse tamamı 40 yılın üzerindeler ve ömürlerini doldurmak üzereler. • Mevcut üretim teknolojisine alternatif olabilecek bütün teknikler için 99Mo üretim tesir kesitleri yaklaşık olarak 250 kat daha düşük 99Mo için ÖZET ve ÖNERİLER • Hızlandırıcılardaki 99Mo üretim oranı reaktörlerdekine göre oldukça düşük. Bu da ihtiyacı karşılamaktan uzak görünüyor. • 99mTc izomerinin doğrudan üretimi de mümkün ancak elde edilen düşük aktivite ve 6 saatlik kısa yarı-ömür gibi nedenlerden dolayı güçlü bir alternatif olarak gözükmüyor. • Sunum içeriğinde bahsedilmeyen sıvı reaktörler ümit vaad ediyor, fakat gerekli teknoloji çalışmaları henüz tamamlanmadı. 99Mo için ÖZET ve ÖNERİLER • Literatüre ve IAEA raporlarına baktığımızda reaktörde üretim teknolojisi yakın gelecekte de yerini koruyacak gibi görünüyor. • Bu amaçla eskilerinin yerine yeni araştırma reaktörlerinin devreye alınması konusunda yaygın görüş birliği var. 99Mo için ÖZET ve ÖNERİLER • TURKPRO bu olayın neresinde? • Daha önceki toplantılarımızda ve ISAC raporlarında da belirtildiği üzere, THM PH tesisi ancak 30 MeV proton enerjisinin üzerindeki radyoizotop üretimine ilgi duyabilir. • 232Th(p,f)99Mo konusu çok yeni gözüküyor. Bu konu ilgi alanına alınabilir. Çünkü 30 MeV proton enerjisinin üzerine çıkılıyor[K.Abbas]. Alfa parçaçık terapisi • Hedeflenmiş alfa tedavisi (Targeted alpha therapy (TAT)) önemli bir kanser tedavi yöntemidir. Bu yöntemde, seçilen kanserli hücreler alfa parçacık radyasyonuyla yok edilirler (Apostolidis et al., 2001). • Bu yöntem, alfa yayınlayıcı radyonüklidlerin kanserli hücreleri seçebilecek monoklonal antikorlar veya peptitler gibi taşıyıcı moleküllere bağlanması ve bu yolla kanserli hücreleri yok etme esasına dayanır. • Alfa parçacıklarının insan dokusunda beta ve gama ışınlarına göre, çok daha kısa mesafe almalarından (<100 µm) dolayı, bu yöntem sağlıklı dokulara en az zararı vererek , gerekli radyasyonu hedeflenmiş kanser hücrelerine aktarma potansiyeline sahiptir. • Buna ek olarak, seçilen radyoizotopların yarı ömürleri kısa olduğundan ( 213Bi – 46 dakika) tedaviden sonra vücuttaki radyasyon miktarı da sınırlanmış olur. • Alfa ve beta parçacıkları arasındaki büyük kütle farkından dolayı farklı biyolojik etkiler ortaya çıkar. 225Ac/213Bi jeneratörü • Hedeflenmiş alfa terapisi için kullanılan alfa yayıcı nüklidlerin sayısı sınırlı olmakla birlikte Ac-225 / Bi-213 jeneratörünün kullanılması yaygınlaşmaktadır. • Ancak şimdiye kadar, Ac-225’in sağlanması konusundaki sıkıntılar Bi-213’un radyoterapide yaygın bir şekilde kullanımını sınırlayan ana etken olmuştur. • Halen Ac-225, Th-229’dan radyokimyasal ayırma yöntemleri ile yılda yaklaşık 1 Ci olacak şekilde sınırlı miktarlarda elde edilebilmektedir (Apostolidis et al., 2001; Boll et al., 2003). 225Ac/213Bi jeneratörü • Th-229’dan radyokimyasal ayırma yöntemleri ile Ac-225 üretimi yapan ana merkezler: • Oak Ridge National Laboratory, United States • Institute for Transuranium Elements (ITU), Germany • Obninsk, Russia 225Ac/213Bi jeneratörü • Diğer taraftan, geniş ölçekli klinik çalışmalar sebebiyle artan radyoizotop talebini karşılamak ve hasta tedavisi amacıyla, Ac-225 üretimi için alternatif yollar denenmektedir. • Özellikle Ra-226 hedeflerin proton, nötron veya gamalarla ışınlama yoluyla Ac-225 üretimi tartışılmaktadır. (ITU, 1995; Mirzadeh, 2002, Garland, et al., 2003,. Liu and Allen, 2003). • Ancak, konu ile ilgili literatür incelemesi yapıldığında klinik uygulamalar için yeterli bir ölçekte bir Ac-225 üretimini gösteren deneysel sonuçları pek göremiyoruz. • İlk deneysel çalışmalardan birisi, Ac-225 üretimi için Ra-226’nın proton bombardımanı ile elde edilen Ra-226 (p, 2n) Ac-225 reaksiyonudur (C. Apostolidisa, et al., App. Radiat. and Isot. 62 (2005) 383–387, M. Anwar Chaudhri, et al., World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, September 7 - 12, 2009, ). • Ayrıca, 225Ac üretimi için çalışılan alternatif reaksiyonlardan birisi de Mashnik ve arkadaşlarının 200 MeV’in altındaki protonlarla doğal toryum hedefin ışınlanmasına ait reaksiyonlardır (natTh(p,x)225Ac) (J.W. Weidner, et al., App. Radiat. and Isot., 2012, 70, 2602-2607). 225Ac • 225Ac için ÖZET ve ÖNERİLER için mevcut üretim teknolojisi, Th-229’dan radyokimyasal ayırma yöntemlerine dayanmaktadır. • Artan radyoizotop talebini karşılamak ve hastaların tedavisi amacıyla, Ac-225 üretimi için alternatif yollar denenmektedir. • Mevcut üretim teknolojisine alternatif olabilecek teknikler orta ölçekli hızlandırıcılara dayalı yöntemler olarak gözükmekte. 225Ac • • için ÖZET ve ÖNERİLER En önemli üretim reaksiyonu olarak 226Ra(p,2n)225Ac gözükmekte. Proton enerji aralığı ve proton akımına bakıldığında TAEK proton hızlandırıcısı tesisi için bu reaksiyonun değerlendirilebilir olduğu görülmekte. 225Ac • 225Ac için ÖZET ve ÖNERİLER üretimi için alternatif reaksiyonlardan THM Proton Hızlandırıcısı Projesini ilgilendireni ise doğal toryumun 200 MeV’in altındaki protonlarla ışınlanmasına ait reaksiyonlardır. SON SÖZ • TAEK Proton Hızlandırıcısı Tesisi’nin ülkemize kazandırılması konusunda emeği geçenlere teşekkürler… • Rutin radyoizotop üretim çalışmalarının dışında, burada nükleer fizik deney istasyonlarının da çeşitli projelerle hayata geçirilmesi yolunda çaba sarf edilmesi gerekiyor. • Reaksiyon tesir kesiti, saçılma tesir kesiti ve parçacık yayınlanma tesir kesitlerinin ölçülebileceği deney istasyonları ile birlikte nükleer reaksiyon modellerinin simülasyonlarını çalışan gruplar yaptıkları çalışmaları buradan çıkan deneysel verilerle karşılaştırma imkanı bulacaklardır. Kaynaklar • • • • • • • • • • • • Verbeek P. Report on molybdenum-99 production for nuclear medicine 2010–2020. AIPES Report, November 2008 S. M. Qaim, Nuclear data relevant to the production and application of diagnostic radionuclides, Radiochim. Acta 89, 223–232 (2001). Kirk Bertsche, ACCELERATOR PRODUCTION OPTIONS FOR 99MO, SLAC-PUB-14132 Jan Willem van Gelder, Alternatives for the production of medical isotopes, www.profundo.nl, 2010. Fong, A., T.I. Meyer, K. Zala, “Making Medical Isotopes, Report of the Task Force on Alternative for Medical isotope Production”, TRIUMF, Vancouver, 2008. IAEA, “Operational Research Reactor Database”, Website IAEA, Viewed in December 2009. K. Abbas, et al. “Feasibility of 99Mo production by proton-induced fission of 232Th”, Nucl. Inst. Met. Phy. Res. B 278 (2012) 20–25. Steven C. van der Marck, “The options for the future production of the medical isotope 99Mo”, Eur J Nucl Med Mol Imaging (2010) 37:1817–1820. TECHNICAL REPORTS SERIES No. 466 ,TECHNETIUM-99m RADIOPHARMACEUTICALS: MANUFACTURE OF KITS, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, VIENNA, 2008. J.W. Weidner, S.G. Mashnik, K.D. John, F. Hemez, B. Ballard, H. Bach, E.R. Birnbaum, L.J. Bitteker, A. Couture, D. Dry, M.E. Fassbender, M.S. Gulley, K.R. Jackman, J.L. Ullmann, L.E. Wolfsberg, and F.M. Nortier Applied Radiation and Isotopes, 2012, 70, 2602-2607 C. Apostolidis , et al., App. Radiat. and Isot. 62 (2005) 383–387 2003 M. Anwar Chaudhri, et al., World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, September 7 12, 2009, TEŞEKKÜRLER aaydın