制備用于治療性核藥物的超純鉍-213的制作方法

專利名稱：制備用于治療性核藥物的超純鉍-213的制作方法
技術領域：
本發明涉及在制備用于醫學治療的高純度放射性核素中子放射性核素與其母放射性核素的分離，并且更詳細地說涉及由含有放射性母離子如錒-225(III)和鐳-225(II)的溶液制備高純度的鉍-213(III)的水性溶液。
背景技術：
放射性材料在診斷醫學中的用途已經被人們所接受，因為這些方法是安全的、最小侵襲性、成本低，并且它們給臨床醫師提供其它方法沒有的獨特的結構和/或功能資料。僅僅在美國每年進行超過1千3百萬的診斷程序就反映了核醫學的效用，這說明四分之一的醫院患者接受核醫療程序。[見Adelstein等編輯的Isotopes for Medicine and theLife Sciences；National Academy PressWashington，DC，1995；Wagner等，“Expert PanelForecast Future Demand for Medical Isotopes”，Department of Energy，Office of Nuclear Energy，Science，and Technology；1999；和Bond等，Ind.Eng.Chem.Res.2000，393130-3134]在疾病治療中輻射應用經過長期的實踐，主要外部光束輻射治療現在已被定位性更好的給予機制代替。例如，在前列腺癌的近距放射療法治療中應用含有鈀-103或碘-125的密封源植入片；將釤-153或錸-188聯合到基于二膦酸酯的生物定位劑中，在減輕骨癌疼痛中聚集于轉移部位；放射免疫治療(RIT)依賴于放射性核素與肽、蛋白質或抗體綴合，放射性核素聚集在疾病部位，從而放射性衰變產生細胞毒性作用。
放射性免疫治療為傳遞細胞毒性劑量的射線給疾病細胞而保護健康組織的最具選擇性的方法，[見Geerlings等，美國專利第5246691號，1993；Whitlock等，Ind.Eng.Chem.Res.2000，393135-3139；Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Imam，Int.J.RadiationOncology Biol.Phys.2001，51271-278；和McDevitt等，Science 2001，2941537-1540]并且希望從人類基因組計劃獲得疾病發生及作用的許多資料將推進RIT成為用于治療微小轉移癌(如淋巴瘤和白血病)和小-到中等大小腫瘤的主要療法。
對于RIT，候選的放射性核素典型地具有在30分鐘到幾天的范圍內的放射活性半衰期、允許結合生物定位劑的配位化學以及高線性的能量轉移(LET)。根據裝載微粒的每單位路徑長度的物質沉積能量定義所述LET，[見，Choppin等，Nuclear ChemistryTheory and Applications；Pergamon PressOxford，1980]并且α-微粒的LET實質上大于β1--微粒的LET。例如，具有在5-9MeV范圍內的平均能量的α-微粒通常在組織中大約50-90um內耗盡其能量，相當于幾個細胞的直徑。具有大約0.5-2.5MeV能量的較低LETβ-微粒在組織中可傳播高達10000um，而為了提供99.9％的細胞-殺傷概率在細胞表面所述低LET需要多達100000的β1--發射。可是，對于在細胞表面的單一的α-微粒，當獨立的α-微粒穿過細胞核時明顯更高的LET給出20-40％的誘導細胞毒性概率。[見，Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036.]因為它們在醫療方法中的用途，各種管理機構[如美國食品和藥品管理局(FDA)]對放射性醫藥品要求嚴格的純度。放射性核素治療應用的用途的管理規則甚至更加嚴厲，此類嚴厲的規則不是意料之外的，由于長壽的高LET放射性核素雜質造成的更大的潛在的傷害。可確保生產具有以下三個特征的治療性使用的放射性核素的制造商正以十分有利的條件進入FDA核準程序，并隨后，在醫學技術市場使用他們的產品(1)高放射性核素純度；(2)高化學純度；和(3)可預測的放射性核素發生器行為。
需要確保高放射性核素的純度的直接原因是危害與長壽或高能量的放射活性的雜質進入人體有關，尤其是如果不知道所述放射活性雜質的生物定位和身體清除率特征時。放射性核素的雜質對患者的健康造成最大的威脅，并且此類污染物是臨床質量控制措施的主要焦點，控制措施的目的在于防止給予患者有害的或潛在致命的輻射劑量。
化學純度對安全和有效的醫學方法是重要的，因為所述放射性核素在使用前一般必須結合到一種生物定位劑。所述結合反應一般依賴于配位化學原則，其中例證性的陽離子放射性核素螯合到一個配基上，配基共價結合到一種生物定位劑中。在一種化學上不純的樣品中，離子雜質的存在可抑制該結合反應，導致大量放射性核素不能結合到生物定位劑。如果給予不與生物定位劑結合的治療性放射性核素不僅引起健康問題，而且無效使用放射性核素和昂貴的生物定位劑。
鑒于在診斷核醫學中锝-99m(99mTC)的卓越地位和常規的99mTC發生器的簡單和有效的操作(

圖1)，該放射性核素發生器的邏輯和設計一直是核醫學工業化標準。該常規的放射性核素發生器廣泛用于診斷核醫學中，其中衰變過程包括低能量放射性核素而隨后載體基質的輻射降解是重要的。
相反，放射治療的核素具有對載體物質引起重大損害的高LET，該載體物質用于純化過程并因此為產品的純度負責。使用放射性治療核素經常觀察到輻射損害的副作用[見，Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Gansow等，在Radionuclide GeneratorsNew Systems forNuclear Medicine Applications，Knapp，Jr.等編著，American ChemicalSocietyWashington，DC，1984，215-227頁；Knapp，F.F.，Jr.；Butler，T.A.，Eds.Radionuclide GeneratorsNew Systems for Nuclear MedicineApplications；American Chemical SocieryWashington，DC，1984；Dietz等，Appl.Radiat.Isot.1992，431093-1101；Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；和Wu等，Radiochim.Acta 1997，79141-144]并可降低該發生器的效用和分離功效至危及患者安全的程度。
對于癌癥的治療使α-和β1--放射核素成為有效的細胞毒性劑的相同的LET也將許多獨特的挑戰引入到用于醫學應用的這些放射性核素的生產和純化中。在這些挑戰中，首先是，由于高LET放射性核素，當使用圖1的常規發生器方法時，發生載體物質的輻射降解。[見Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Gansow等，在Radionuclide GeneratorsNew Systems for Nuclear Medicine Applications；Knaapp，Jr.等，Eds.，American Chemical SocietyWashington，DC，1984，215-227頁；knapp，F.F.，Jr.；Butler，T.A.，Eds.Radionuclide GeneratorsNew Systems for Nuclear Medicine Applications；American ChemicalSocietyWashington，DC，1984；Dietz等，Appl.Radiat.Isot.1992，431093-1101；Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；和Wu等，Radiochim.Acta 1997，79141-144.]。所述發生器載體物質的放射性降解可導致(1)影響放射性核素的純度(如所述載體物質可將母放射性核素釋放到洗脫液中稱為“透過”)；(2)降低化學純度(如來自載體基質的輻解產物可污染子核(子放射性核素)溶液)；(3)降低子放射性核素的收率(如α-反沖可促使該放射性核素進入載體停滯的區域，使它們很少達到反萃取洗提液中)；(4)降低柱流速(如載體基質的片段化可引起細顆粒，阻塞層析床)；和(5)不穩定的性能(如產品純度的可變性、不可重復的產率、變動的流速等)。
如上討論，對于微小轉移癌癥和某些腫瘤的治療高LET的α-和β1--發射射線擁有極大的成功的希望，但是實現所有潛在的靶向放射治療要求開發豐富的供應品和可靠的高LET放射性核素發生器。[見，Geerlings等，美國專利第5246691號，1993；Whitlock等，Ind.Eng.Chem.Res.2000，393135-3139；Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Imam，Int.J.Radiation Oncology Biol.Phys.2001，51271-278；和McDevitt等，Science 2001，2941537-1540.]提議用于癌癥治療的候選的α-發射體為鉍-213(213Bi)，[見Geerlings等，1993，美國專利第5246691號；Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；和Imam，Int.J.Radiation Oncology Biol.phys.2001，51271-278.]，其構成鈾-233(233U)衰變鏈的一部分，顯示于圖2。
213Bi的商業使用希望能包括將10天半衰期的225Ac母體裝載到核藥物上，用作所述發生器的原材料。圖3的檢查顯示，具有14.9天的半衰期的225Ra也似乎是用于核藥物的適宜的原材料；可是，來源于233U核起源副反應的微量的224Ra污染225Ra。鐳-224引入了十分不宜的放射性核素污染物，因此完全阻止了使用225Ra作為原材料。錒-225是225Ra衰變鏈的獨特成員而且沒有出現224Ra，并且因此225Ac在核藥物中是生產213Bi的最好的原材料。在213Bi的生產中關鍵的放射性核素雜質包括較長壽的225Ac母核(母放射性核素)和較少程度上的微量225/224Ra，可潛在地來源于225Ac與225/224Ra和229/228Th的無效分離。
在核藥學中，在與其放射產生的相關物質分離之后，通常采用前面所述配位化學將所述213Bi結合到一種生物定位劑中。環狀的和非環狀的聚氨基羧酸酯是最廣泛使用的拴住生物定位劑的螯合基團[見Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Jurisson等，Chem.Rev.1993，931137-1156；Schwochau，Angew.Chem.Int.Ed.Eng.1994，332258-2267；和Anderson等，chem.Rev.1999，992219-2234]并且，因此優選4-8的pH范圍以促進有效的放射性結合并將生物定位劑的化學反應(如變性、水解等)減少到最小。一種理想的發生器將以稀酸或生理上可接受的緩沖溶液產生213Bi，其不含有可妨礙所述放射結合反應的配位體如I1-、螯合劑等。
由于知道所述放射性核素發生器要求硬路易斯酸Ac3+離子和軟路易斯酸Bi3+離子初步分離，不同的路易斯酸性和在Ac3+和Bi3+的鹵化物離子配合物的穩定性中伴隨的差異提供了一種用于分離的化學方法。例如，在μ＝1.0和25℃時BiCl41-的總的配合物形成常數的對數(logβMHL)為logβ104＝6.4，然而對于AcCl+和CeCl+的形成僅報道logβ101＝-0.1。[見Martell等，“Critically Selected Stability Constants of MetalComplexesDatabase Version 4.0，”NIST；Gaitheraburg，MD，1997.]由于Ac3+和Bi3+的第一個Cl1-配合物的弱配合物形成常數(即logβ104)的相似性和它們的六-配位離子的半徑的大約相似性(即Ce3+＝1.01_和Ac3+＝1.12_)[見Shannon，Acta Crystallogr.，Sect.A 1976，32751-767]，在此后討論的發生器開發的最初階段用Ce3+作為Ac3+的化學類似物。鈰-139也擁有允許直接分析的γ-發射，而不是依賴特有的221Fr的218 keVγ-發射以便間接地監測225Ac的行為。(對于這些研究，225Ac子核素的α-和β1--發射的優勢使液體閃爍(LSC)計數不切實際)Bi(III)與鹵離子形成穩定的陰離子配合物的傾向說明陰離子-交換樹脂或膜可有效地使BiX41-(X＝Cl1-、Br1-或I1-)與Ac(III)分離，[見Diamond等，在Ion Exchange；Marinsky Ed.，Marcel DekkerNew York，1966，vol.1，277-351頁]并且幾個作者已經利用這一途徑。[見Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Bray等，美國專利第5749042號，1998；Egorov等，美國專利第6153154號，2000；和Bray等，Ind.Eng.Chem.Res.2000，393189-3194.]在一本213Bi(III)純化技術手冊中最近的研究采用陰離子交換膜[見Bray等，美國專利第5749042號，1998；和Bray等，Ind.Eng.Chem.Res.2000，393189-3194.]并且隨后是自動化的。[見Egorov等，美國專利第6153154號，2000。]那些膜技術依賴于單一的陰離子交換膜以便從0.5M HCl中保留213Bi(III)，而使放射產生的相關物質通過。在氣體流過所述膜及其關聯的箱后，剩余高達2-3％的225Ac(III)母核并且必須用0.005M HCl沖洗除去。因為低酸濃度，所述含有225Ac(III)的沖洗溶液不能直接放入225Ac(III)源容器中，并且導致225Ac從所述發生器系統中的凈損耗。隨后用pH＝5.5的0.1M NaOAc將213Bi(III)從所述陰離子交換膜中洗脫，用4ml的洗脫溶液僅洗脫88％的213Bi(III)。在這些試驗中回收213Bi(III)的溶液的體積接近可接受的上限，因為后來的放射結合反應和在臨床給藥之前的其它操作進一步稀釋213Bi，產生低特異性的放射活性樣品。
用上述陰離子交換膜技術純化的213Bi的放射性核素純度是很差的，據報道213Bi對225Ac的凈化系數(DF)僅為約1400。所述DF對應于單一的30mCi213Bi的患者劑量含有21μCi(或每分鐘4.7×107蛻變)225Ac雜質。所述長壽的225Ac母核的量是患者的安全和放射量測定因素所不能接受的，極差的DF最終導致無法接受的225Ac損失，縮短213Bi發生器工作循環周期。
常規陰離子交換的一個備選分離方法，集中在觀測從鹽酸水溶液相將BiX41-陰離子提取到各種極性稀釋液中[見Rogers等，在SolventExtraction in the Process Industries，Proceedings of ISEC’93；Logsdial等，Eds.，Elsevier Applied ScienceLondon，1993，Vol.3，1641-1648頁]和各種含有中性有機磷提取物的溶劑中(即氧化磷化氫、次膦酸酯、膦酸酯和磷酸酯)。[見Sekine等，Solvent Extraction Chemistry；MarcelDekkerNew York，1977.]例如，使用三正丁基磷酸酯的溶劑提取已經顯示分配[H3O][TcO4](TcO41-是一個大的可極化的陰離子，類似于BiX41-)到有機相中并且通過各種烷基氧化膦有機相提取了各種鉑基團金屬鹵化物(如PdCl42-)。
從稀鹽酸媒介中將BiX41-提取到中性有機磷提取系統中的熱力學驅動包括(1)通過與中性有機磷提取劑的強路易斯堿性磷酰基氧供給體氫鍵性相互作用得到溶劑化水合氫的陽離子(H3O+)和(2)BiX41-陰離子的溶劑化選擇，在極性有機相中遇到熱力學上更有利的溶劑化環境。實際上，可通過提高pH值(即消耗H3O+)和/或增加鹵化物濃度導致形成BiX52-和/或BiX63-配合物進入水相而完成此類系統中Bi(III)的洗脫。
盡管存在以上陰離子膜技術，目前通過從常規的發生器中洗脫獲得鉍-213供使用，其中相對長壽(即10天)的錒-225(225Ac)母核保留在有機陽離子交換樹脂上，而用HCl[見Geerlings等，美國專利號5246691，1993；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；和Mirzadeh，Appl.Radiat.Isot.1998，49，345-349]或Cl-和I-的混合物洗脫213Bi。[見Geerlings等，美國專利第5246691，1993；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；Mirzadeh，Appl.Radiat.Isot.1998，49，345-349；Geerlings，美國專利第5641471號，1997；和Geerlings，美國專利第6127527號，2000]發生器策略遭遇上述輻射分解降解的不利影響，并且為了促進有效的洗脫使用I-，卻抑制了213Bi與生物定位劑的結合。Bi-I結合具有相當的共價特征并且Bi3+的I1-配合物的配合物形成常數是大的，[見，Martell等，“Critically Selected Stability Constants Of Metal ComplexesDatabase Version 4.0，”NIST；Gaithersburg，MD，1997]，說明I1-可有效地與聚氨基羧酸酯競爭所述生物定位劑的螯合部位。為了在癌癥的治療中順利地使用213Bi，需要新的發生器技術以便能夠可靠地生產高放射性核素純度和化學純度的213Bi。
一直以來提議將各種有機吸附劑，最特別地是常規的陽離子-或陰離子-交換樹脂用于核藥物發生器中[見Gansow等，in RadionuclideGeneratorsNew Systems for Nuclear Medicine Applications，Knapp，Jr.等Eds.，American Chemical SocietyWasbington，DC，1984，215-227頁；Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；Geerlings，美國專利第5641471號，1997；Geerlings，美國專利第6127527號，2000；和Molinski，Int.J.Appl.Radiat.Isot.1982，33811-819]，這應歸于大量文獻報道的化學選擇性[見，Diamond等，in Ion Exchange，Marinsky，J.A.，Ed.；MarcelDekkerNew York，1966；Vol.1，277-351頁；和Massart，“NuclearScience Series，Radiochemical TechniquesCation-Exchange Techniques inRadiochemistry，”NAS-NS 3113；National Academy of Sciences；1971]和這些原料的廣泛實用性。
不幸地，基于有機物的離子交換樹脂經常失敗或在使用描述于圖1的常規的發生器邏輯的應用中嚴重受限，并且一般放射水平遠遠低于治療性使用的需要。例如，基于聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物的陽離子交換樹脂用于α-發射劑212Bi的發生器中，但是此類原料對于10-20mCi發生器限制在約兩周的工作循環。色譜載體的輻解降解，主要是由于高LETα輻射，據說導致流速降低、212Bi的產率減少和224Ra母核的透過。[見，Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488]類似地，采用一種有機陽離子-交換樹脂的213Bi發生器按照2-3mCiα-發射的225Ac母核的活性水平其半衰期限制在大約一周。[見，Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488和Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123]隨著時間的過去，所述常規發生器給出降低的213Bi產率、差的放射性核素純度和不能接受的低柱流速。[見Mirzadeh等，J.Radioanal.Nucl.Chem.1996，203471-488和Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123.]213Bi發生器的有用的使用期限以及可以產生的213Bi的活性量嚴重受限于適宜使用常規發生器方法的載體原料。[見，Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；和Mirzadeh，Appl.Radiat.Isot.1998，49345-349.]無機原料一直用于α-粒子發生器并且受輻解降解影響。α-發射的212Bi發生器的幾種早期類型[見Gansow等，in Radionuclide GeneratorsNew Systems For Nuclear Medicine Applications，Knapp，Jr.等，Eds.，American Chemical SocietyWashington，DC，1984，215-227頁；和Mirzadeh，Appl.Radiat.Isot.1998，49345-349]使用無機鈦酸鹽保留長壽的釷-228母核，鐳-224(224Ra)子核素從其中洗脫并隨后吸附在常規的陽離子交換樹脂上。隨著時間的流逝，所述鈦酸鹽載體發生輻解降解，產生細微的粒子，迫使在高壓下進行強制分離。
所謂雜化的吸附劑可再細分為提取層析原料和工程用的無機離子-交換材料。雜化原料的大多數公開的應用是用于提取層析，而工程無機材料的制備和應用是最近的現象。通過使用物理吸附到一種惰性層析底層上的溶劑提取試劑提取層析克服了無機材料的差的離子選擇性和緩慢的分離動力學。[見，Dietz等，in Metal Ion Separation andPreconcentrationProgress and Opportunities；Bond等，Eds.，AmericanChemical SocietyWashington，DC，1999；Vol.716，234-250頁]當所述惰性底層為一種無定型的無機材料如二氧化硅時提取層析載體的輻射分解穩定性得到改善，最具意義的結果反映為在整個發生器工作循環周期保持一定流速。可是，所述“改善的”輻射分解穩定性是欺騙性的，作為基本的化學反應，潛在的母核/子核分離仍包括仍易受輻解降解的影響的有機結構組成的分子。同樣地，有機型螯合基團一直工程為無機離子-交換材料以便改進分析物的選擇性，但是此功能繼續有輻射分解影響的問題。
在213Bi的生產中使用雜化吸附劑作為常規的發生器載體的初步的報導已經出現。[見，Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；Wu等，Radiochim.Acta 1997，79，141-144；和Horwitz等，美國專利第5854968號，1998]最初的改善集中于在Dipex_樹脂上吸附213Bi的225Ac母核，所述樹脂為一種基于惰性二氧化硅的載體，物理吸附螯合性二磷酸二酯，可從Eichrom Technologies，Inc.，Darien，IL獲得。所述二氧化硅底物比以前采用的有機樹脂呈現更大的輻射分解穩定性；可是，在加載225Ac母核的狹窄的層析帶周圍觀察到輻射分解損害(即脫色)，最后導致225Ac母核的透過。[見，Lambrecht等，Radiochim.Acta 1997，77103-123；和Wu等，Radiochim.Acta 1997，79141-144.]在以上發生器中一種增加性改善方法集中于通過在一個更大體積的層析載體上分散225Ac的放射性活性而減少輻射密度，通過成批的模式而不是在一個狹窄的層析帶中用225Ac裝填Dipex_樹脂而實現。[見，Hassfjell等，Chem.Rev.2001，1012019-2036；和Wu等，Radiochim.Acta 1997，79141-144.]。不幸地，所述批裝填方法是笨拙的并且Dipex_樹脂仍經歷螯合二磷酸二酯的輻解降解，所述分離功效依賴于螯合二磷酸二酯。
理想的放射性核素發生器技術應該提供操作的簡單性和便利性以及可靠產生所需子放射性核素產率接近理論產率，具有高化學純度和放射性核素純度。當使用于診斷性放射性核素時，顯示于圖1的常規發生器技術通常滿足這些標準中的幾個，雖然已觀察到純度和產率的波動。[見，Molinski，Int.J.Appl.Radiat.Isot.1982，33811-819；和Royd，Acta 1982，30123-145.]常規發生器匹配的系統是貧乏的，所述系統包括用于治療性核藥物的高LET放射性核素。因此對于所有的放射性核素，尤其是那些目標是用于治療性核藥物的放射性核素常規發生器方法學不是普遍可接受的。盡管描述于圖1的常規發生器的工業優先選擇，但高LET放射活性對載體媒介的輻解降解所產生的基本的局限性不可忽視。這些局限的嚴重性加上危及患者安全的最終不利性贊成開發替代性的治療上使用的放射性核素的發生器技術。
對于治療性核素控制發生器技術的基本原理的變化進一步得到這樣的事實的支持，即疏急性給予高LET治療性放射性核素的長壽母核將危及患者的已經脆弱的健康；潛在地導致死亡。因為描述于圖1的常規發生器策略依賴于在一種經常受高輻射影響的固體載體上長期儲存母放射性核素，在整個一般的14-60天發生器工作循環周期不能擔保子放射性核素的放射性核素純度和化學純度。
高LETα-發射的225Ac的子系體引起的層析載體輻解降解的不可避免的和不可預知的副作用對可靠有效的213Bi放射性核素發生器的開發造成了巨大的挑戰。在常規發生器方法學中任何對載體材料的損害影響分離功效，潛在地導致母放射性核素的透過和如果給予患者則產生潛在地致命的輻射劑量。
可通過與核制藥操作一體化的質量控制措施將此類悲慘事件的發生減少到最小，但是任何缺乏安全的、可預言的發生器行為是核制藥、醫院和它們各自的股東的主要責任。此后描述的本發明提供一種用多柱選擇性反向發生器生產213Bi的備選技術，該轉換發生器可靠地生產接近理論產率的高放射性核素純度和化學純度的213Bi，減少母放射性核素透過的可能性，并提供與分離媒介分離的母放射性核素的長期儲存。
本發明簡述本發明設想了一種生產三價鉍-213子放射性核素離子的溶液的方法，所述離子溶液基本上沒有多價的母核陽離子雜質如二價的鐳-225和三價的錒-225母放射性核素離子。設想的方法包括以下步驟用對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對母核和其它子放射性核素具有低親和力的第一種分離媒介接觸一種含有所需的鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子的酸性水溶液。所述第一種分離媒介包括含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵而其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、酰氨基C1-C6烷基基團(其酰氨基的氮原子具有式-NR1R2)和苯基基團的碳原子，(ii)聚合物骨架，(iii)R1為氫基(H)的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iv)-NR1R2基團，和(v)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同并如對R1的定義。維持所述接觸足夠時間，使第一種分離媒介結合鉍-213離子以形成載滿需要的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液。
通過洗脫或傾析將所需子核耗盡的母子核溶液從分離媒介中移去。
從負載所需子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成鉍-213離子的水性溶液，所形成的鉍-213離子溶液可能含有微量的母核和其它的子放射性核素離子。如此形成的所需的三價鉍-213子放射性核素離子的溶液基本上不含二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。可收集(回收)該洗脫液進一步使用或直接放入另一個容器中，在該容器中將鉍-213離子結合到生物定位劑中或者使其反應形成所需的醫藥制品。
因此，在部分優選的實施方案中，在這一步的分離是足夠的，因為第一種分離媒介對鉍-213的親和力是十分高的而對其它存在的母核和子核離子是十分低的，因此進一步的分離和純化是不必要的。在其它優選的實施方案中采取了進一步的分離。在這里，以上形成的鉍-213離子的水溶液與第二種分離媒介接觸，所述第二種分離媒介為一種聚合酸的陽離子-交換樹脂，優選聚合的磺酸，對母放射性核素離子具有高親和力而對所需的子放射性核素離子鉍-213具有低親和力。維持所述接觸足夠時間，使第二種分離媒介結合所述母放射性核素以形成所需的三價鉍-213子放射性核素的溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。也可收集(回收)如此形成的溶液進一步使用或直接放入另一個容器中，在該容器中結合鉍-213離子或者使其反應形成所需的醫藥制品。
優選在接觸第一種分離媒介前放射性的母核和子核溶液在溶液中作為離子為放射性穩定狀態。進一步優選由洗脫第一種分離媒介的洗脫液獲得的鉍-213離子水溶液沒有變化地用于接觸第二種分離媒介。也優選在所述接觸條件下所需鉍-213子核與第一和第二種分離媒介中的母放射性核素雜質如Ra(II)或Ac(III)的凈化系數(DF)為約102或以上。因此，兩種分離媒介和接觸條件的優選組合的使用可提供約104或以上的DF。也可只使用第一種分離媒介實現約104或以上的DF值。
附圖簡述在本公告部分的圖譜中圖1為根據99mTC使用的常規發生器方法學的示意性的描述。
圖2顯示在213Bi多柱選擇性轉換發生器的開發中強調的關鍵雜質鈾-233的衰變流程。
圖3為本發明使用的多柱選擇性轉換發生器的示意性的描述。PSC指第一分離柱(PrimarySeparationColumn)而GC指保護柱(GuardColumn)。
圖4顯示二戊基戊基膦酸酯(DAAP，在UTEVA_樹脂中使用的提取劑)的結構式。
圖5顯示在UTEVA_樹脂上DAAP從稀HCl中提取和回收Bi(III)的主要平衡。
圖6為在UTEVA_(實心三角形)和TOPO(實心圓)樹脂上以Bi(III)的Dw對[HCl]值繪制的圖。
圖7為在UTEVA_樹脂上以Ra(II)(實心正方形)、Ba(II)(實心菱形)、Ce(III)(實心圓形)和Bi(III)(實心三角形)的Dw值對[HCl]繪制的圖。
圖8為以cpm/ml對通過UTEVA_-2樹脂使用0.20M HCl作為裝載和沖洗溶液而以在0.20M NaCl中的1.0M NaOAc作為洗脫溶液從Bi(III)(空心三角形)中分離Ba(II)(空心菱形)和Ce(III)(空心圓形)的洗脫床體積繪制的圖。
圖9為以cpm/ml對通過在0.10M HCl中的UTEVA_樹脂從Bi(III)(空心三角形)中分離Ra(II)(空心方形)和Ce(III)(空心圓形)的洗脫床體積繪制的圖，當在一個狹窄的層析帶中裝載層析柱時，用0.10M HCl充分沖洗并用在pH＝4.0的0.50M醋酸鈉[(Na，H)OAc]緩沖液中的0.75M NaCl溶液洗脫。
圖10為在三種不同pH值pH＝6.5(實心正方形)、pH＝4.0(實心圓形)和pH＝1.9(實心三角形)時，Bio-Rad_AGMP-50陽離子-交換樹脂上Bi(III)的Dw值對[Cl-]的曲線圖。
圖11為在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc緩沖液中的50Wx8陽離子-交換樹脂上，Ra(II)(實心方形)、Ce(III)(實心圓形)和Bi(III)(實心三角形)的Dw值對[NaCl]的曲線圖。
圖12為在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc緩沖液中的Bio-Rad_AGMP-50陽離子-交換樹脂上Ra(II)(實心方形)、Ba(II)(實心菱形)、Ce(III)(實心圓形)和Bi(III)(實心三角形)的Dw值對[NaCl]的曲線圖。
圖13為在pH＝4.0的0.50M醋酸銨[(NH4，H)OAc]緩沖液中的Bio-Rad_AGMP-50陽離子-交換樹脂上Ra(II)(實心方形)、Ce(III)(實心圓形)和Bi(III)(實心三角形)的Dw值對[NaCl]的曲線圖。
圖14為通過多柱選擇性反向發生器純化213Bi的一組最佳條件的示意性代表。
圖15為cpm/ml對通過用0.10M HCl裝載和沖洗并在25(±2)℃下用在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl溶液洗脫的0.25mlUTEVA_樹脂第一分離柱從也含有225Ac(III)(空心圓形)的溶液中純化213Bi(空心三角形)的洗脫床體積的曲線圖。
圖16為cpm對獲得的213Bi(III)樣品衰變的時間的曲線圖，該樣品為在0.10M HCl中裝載225Ac(III)和子放射性核素、用0.10M HCl沖洗并在25(±2)℃下用在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75MNaCl溶液以重力流動洗脫后在圖15中顯示的最大峰。插圖為ln(A/Ao)對時間的圖并顯示所報道的衰變常數(線條)和實驗數據之間的線性關系。
圖17為cpm/ml對純化213Bi(III)樣品的洗脫床體積的曲線圖，在0.25ml Bio-Rad_AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱上以約3.5BV獲得所述樣品，該保護柱用pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl溶液預平衡、用在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl溶液中的225Ac(III)和子放射性核素裝載并在25(±2)℃下用6.0M HCl洗脫。
圖18為cpm對以約3.5BV獲得的213Bi(III)樣品衰變的時間的曲線圖，該樣品為在用pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl溶液中的225Ac(III)和子放射性核素裝載并在25(±2)℃下用6.0M HCl洗脫后，顯示于圖17。插圖為ln(A/Ao)對時間的圖并顯示所報道的衰變常數(線條)和實驗數據之間的線性關系。
圖19為cpm對純化的213Bi的衰變時間的繪制圖，在UTEVA_樹脂上從0.10M HCl中的約5mCi225Ac(III)和子放射性核素中純化所述213Bi、用0.10M HCl沖洗、用pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75MNaCl洗脫并在25(±2)℃下用重力流動經Bio-Rad_AGMP-50陽離子-交換樹脂洗脫。插圖為ln(A/Ao)對時間的圖并顯示所報道的衰變常數(線條)和實驗數據之間的線性關系。
本發明有幾個好處和優勢。
在一個好處中，本方法不要求使用空氣或氣體使某些溶液與另一種溶液分離，本方法提供更好的層析操作性能和更好的全面的分離功效。
一種所設想的方法的一個優勢為所述分離媒介具有更長的使用壽命，因為它們不傾向于被輻射降解，這歸因于在與所述媒介接觸中高線性能量轉換花費了相對短的時間。
本發明的另一個優勢為可獲得高純度的鉍-213。
本發明的另一個優勢為分離媒介的高分離功效允許在小體積的洗脫溶液中回收鉍-213。
還有，本發明的另一個好處為在該溶液與第二種分離媒介接觸前不需要改變從第一根柱洗脫的含有鉍-213的水溶液。
還有，本發明的另一個優勢為所述分離媒介的化學完整性得到保護，提供更好可預測的分離性能和減少母放射性核素污染鉍-213產品的可能性。
還有，本發明的另一個優勢為獲得高化學純度和放射性核素純度的鉍-213。
從以下公開可以看出，另外的好處和優勢對于技術人員而言是顯而易見的。
本發明詳述本發明設想了一種改善的方法，該方法為從含有其母放射性核素(錒-225)的溶液中分離所需的子放射性核素鉍-213，所述溶液也可含有其它的子放射性核素(如鈁-221，砹-217等)。本方法利用顯示于圖3的設備與一種程序，該程序允許放射性母核和子核達到放射性穩定狀態，作為溶液中的離子從含有分離媒介的柱中分離，并具有使與產品純度有關的分離媒介的輻解降解減少到最小的重大優勢，因為大多數放射性衰變能量保存在溶液基質中，所述溶液基質最典型的是水溶液。
通過使用相當高的層析流速(如通過自動化的流動傳遞體系)以使高放射性溶液和選擇性提取子放射性核素的層析分離媒介之間的接觸持續時間最少而進一步維持分離媒介的完整性。保留分離媒介的化學完整性可以獲得更可預測的分離性能并減少母放射性核素污染所述子核產品的可能性。
在一些實施方案中為了進一步最小化母放射性核素污染的可能性，按照圖3所示，在子核-選擇性的第一根分離柱的下流提供選擇性放射母核的第二種分離媒介。加上第二根分離柱(本發明中指保護柱)可增加安全度，確保沒有給予患者有害的長壽母放射性核素。
在用于本發明并顯示于圖3的優選的多柱選擇性反向發生器和顯示于圖1的常規發生器之間最少兩個基本的差異為(1)母放射性核素的儲存媒介為一種水溶液而不是一種固體載體和(2)本發明一些實施方案中使用的第二種分離媒介確保所述母放射性核素不從發生器系統排出。
更特別的是，本發明的一個實施方案設想使含有所需的鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子酸性水溶液與對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對母核和其它子放射性核素具有低親和力的第一種分離媒介接觸的步驟。所述第一種分離媒介包括含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵而其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、酰氨基C1-C6烷基基團(其酰氨基的氮原子具有式-NR1R2)和苯基基團的碳原子，(ii)聚合物骨架，(iii)R1為氫基(H)的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iv)-NR1R2基團，和(v)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團為相同的或不同的并如對R1的定義。所述接觸維持足夠時間，使鉍-213離子通過第一種分離媒介結合以形成負載了所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液。
通過洗脫或傾析將所需鉍-213子核耗盡的母子核溶液從分離媒介中移去。
從負載所需的子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成鉍-213離子的水性溶液，所形成的鉍-213離子溶液可能含有微量的母核和其它的子放射性核素離子。在一些優選的實施方案中，如此形成的所需的三價鉍-213子放射性核素離子的溶液基本上不含二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質以及其它的子放射性核素離子。因此可收集(回收)該洗脫液進一步使用或直接放入另一個容器中，在該容器中將鉍-213離子結合到生物定位劑中或者使其反應形成所需的醫藥制品。
因此，在一些優選的實施方案中，在該步的分離是足夠的；即是，第一種分離媒介對鉍-213的親和力是十分高的而對其它存在的母核和子核離子是十分低的，因此進一步的分離和純化是不必要的。在其它優選的實施方案中采取了進一步的分離。
在采取進一步的分離中，以上形成的鉍-213離子的水溶液與第二種分離媒介接觸，所述第二種分離媒介為一種聚合酸的陽離子-交換樹脂，優選聚合的磺酸，對母放射性核素離子具有高親和力而對所需的子放射性核素離子鉍-213具有低親和力。維持所述接觸足夠時間，使第二種分離媒介結合所述母放射性核素以形成所需的三價鉍-213子放射性核素的溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質以及其它子放射性核素離子雜質。也可收集(回收)如此形成的溶液進一步使用或直接放入另一個容器中，在該容器中結合鉍-213離子或者使其反應形成所需的醫藥制品。
因此，采取兩步分離，根據闡述使用一根柱和使用兩根柱分離，含有母核和所需子放射性核素離子鉍-213的酸性水溶液與對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對母核和其它子放射性核素具有低親和力的第一種分離媒介接觸。所述溶液一般在鹵酸中如鹽酸、氫溴酸或氫碘酸。優選鹽酸，因為其它酸，雖然使用，具有可干擾后來處理分離的鉍-213的陰離子，由于放射性衰變導致鉍-213的不必要的丟失。所述酸的濃度大為約0.02到0.4M并優選大約0.1M，所以在選定的接觸的pH值下使用的分離媒介的Dw值Bi(III)比Ac(III)和Ra(II)大大約100-倍(102)或以上。
所設想的分離一般適用的母核和子放射性核素的濃度高達大約10-3摩爾(1mM)。在一般的實踐中，采用10-11M到10-4M濃度的放射性核素，更優選約10-9M到10-6M的濃度。
對一種離子具有高親和力而對另一種離子具有低親和力的分離媒介一般描述為在所述接觸溶液條件下分離媒介與母核及子核離子的凈化系數的函數。在所用柱中個別分離媒介提供在所述接觸條件下約101或以上的所需子核鉍-213與可能存在的母放射性核素雜質如Ra(II)或Ac(III)的凈化系數(DF)。在接觸條件下，典型的DF值通常為約102到約105或以上。凈化系數，其定義和計算如下文所述。
本發明中使用的分離媒介優選本身是聚合型的或基于聚合物的，該聚合物用提取分子包被。這些聚合物優選為微粒。許多分離媒介粒子一般是球形的并呈現一致的規格和形態。其它的分離粒子為不規則形和非球形。兩種粒子類型經常稱為樹脂珠，或單稱為珠。也可使用分離媒介的片、網、纖維或其它固體形式。第一種分離媒介優選存在于本發明中所指的第一分離柱的層析柱中。
第一種分離媒介為一種含磷酰鍵(基團)的含磷提取劑。一種設想的提取劑在本領域中常常稱為中性氧化有機磷提取劑。雖然優選的提取劑含有一個磷酰鍵，許多優選的提取劑含有兩個或以上的磷酰鍵。
一個磷酰鍵或磷酰基基團含有一個磷原子和一個氧原子。例證性分離媒介包括中性氧化含有機磷的提取劑，包括次膦的、膦的或磷的酸、酯或酰胺類以及氧化膦或二氧化膦類。因此例證性提取劑可為氧化膦(包括二氧化膦)、次膦酸酯、膦酸酯或磷酸酯。磷酰鍵有時描繪為P＝O，而另一時候描繪為P+-O-。任何一種描述對于本發明都是適宜的。
其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、酰氨基C1-C6烷基基團(其酰氨基的氮原子具有式-NR1R2)和苯基基團的碳原子，(ii)聚合物骨架，(iii)R1為氫基(H)的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iv)-NR1R2基團，和(v)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同并如對R1的定義。
所述第一種分離媒介為水不溶性的，第二種分離媒介在此后討論。第一種分離媒介由一種微粒材料如一種聚合物組成，聚合物用一種含磷酰基基團的提取劑包衣，所述提取劑也是水不溶性的。因此，盡管上述含磷提取劑可具有一個或多個磷鍵連接取代基團，如氫基和C1-C10烷基基團，在該提取劑中結合至磷的幾個所述取代基是足夠疏水的(鏈長度)以至該提取劑是水不溶性的。
為了本發明的目的，如果在25℃下在水中具有約萬分之五(0.05％)或以下的溶解度，和優選具有約萬分之一(0.01％)或以下的溶解度，而最優選具有約十萬分子五或以下(0.005％)的溶解度，則認為材料是水不溶性的。作為一個例子，為了提取錒離子在一種惰性載體上經常與辛基、苯基-N，N-二異丁基氨基甲酰基-甲基氧化膦(CMPO)一起使用的三正丁基磷酸酯據報道在25℃下在水中具有0.039％的水溶度。[見J.A.Riddick and W.B.Bunger，Organic Solvents，Techniques of ChemistryVolume II，Wiley-Interscience，New York(1970)323頁]一種優選的分離媒介為商業上可從位于8205 S.Cass Avenue，Darien，IL.的Eichrom Technologies，Inc.，以UTEVA_的名稱獲得。UTEVA_樹脂為40％的二戊基戊基膦酸酯(DAAP)提取劑在50-100umAmberchrom_-CG71上。另一種優選的、也可從Eichrom Technologies，Inc.獲得的分離媒介為固體，商標為UTEVA_-2樹脂，并且含有Cyanex_-923提取劑(可從Cycte Industries，Inc.，West Paterson，NJ獲得的正烷基氧化膦的混合物)和在50-100um Amberchrom_-CG71上裝載40％DAAP的等摩爾的混合物。認為Cyanex_-923的成分包括三己基氧化膦、三辛基氧化膦以及二己基辛基氧化膦和二辛基己基氧化膦。
在本發明中也使用一種稱為TOPO樹脂的分離媒介，其對應于在Amberchrom_-CG71上裝載了在正十二烷中的20％(w/w)的0.25M三正辛基氧化膦(TOPO)提取劑。
在分離媒介中也可使用辛基，苯基-N，N-二異丁基氨基甲酰基-甲基氧化膦，在本領域中稱為CMPO。CMPO提取劑可溶解于三正丁基磷酸酯并包衣在一種惰性樹脂珠上以提供有用的分離媒介。CMPO的用途在美國專利第4548790號、第4574072號和第4835107號中有論述。
部分以上氧化膦化合物含有一個磷酰基基團和三個磷鍵連接C1-C10烷基基團的碳原子，然而DAAP為一種膦酸酯，其含有一個磷酰鍵、一個連接烷基碳原子的磷鍵及磷和O-R1基團氧原子之間的兩個鍵。另一方面，CMPO為一種氧化膦，其含有一個磷酰鍵、一個磷和C1-C10烷基基團之間的鍵、一個磷和苯基基團之間的鍵，和一個磷和酰氨基C1-C6烷基基團之間的鍵，所述酰氨基氮具有式-NR1R2。
其中含磷酰基基團提取劑的磷原子結合到聚合物骨架上的示范性分離媒介包括基于苯乙烯-二乙烯基苯聚合基質的樹脂，包括化學結合的膦酸和/或gem-二膦酸官能基團或它們的酯并可包括磺酸功能性。一種此類gem-二膦酸樹脂商業上可從Eichrom Technologies，Inc.，以Diphonix_樹脂的名稱獲得。在本發明方法中，Diphonix_樹脂以H+的形式使用。Diphonix_樹脂的特征和性質更加充分地描述于美國專利第5539003號、美國專利第5449462號和美國專利第5281631號。
另一種聚合分離媒介含有單膦酸或二膦酸(DPA)提取劑配基或基團。幾種類型的含DPA的取代二膦酸在本領域是已知的并可在本發明中使用。一種示范性的二膦酸配基具有下式結構CR1R2(PO3R2)2，其中R選自氫(氫基)、C1-C8烷基基團、陽離子及其它們的混合物；R1為氫或C1-C2烷基基團；而R2為氫或結合聚合樹脂的鍵。
當R2為結合聚合樹脂的鍵時，含磷基團以1.0至約10mmol/g共聚物干重量存在并且mmol/g值是以其中R1為氫的聚合物為基礎。含二膦酸配基的示范性交換媒介在以下討論。
例證性聚合二膦酸分離媒介討論于美國專利第5281631號、5449462號、5539003號和5618851號。一個例證性的單膦酸分離媒介討論于美國專利第6232353B1號。
另一個有用的分離媒介為Diphosil_樹脂。類似于DPA樹脂，Diphosil_樹脂含有多個成對取代的二膦酸配基如由亞乙烯基二膦酸提供的那些配基。所述配基化學上結合到一個嫁接到硅粒子上的有機基質中。可從Eichrom Technologies，Inc.獲得Diphosil_樹脂。
在上式CR1R2(PO3R2)2中R2為氫時，該交換媒介含有一種非聚合的提取劑，通常使用該提取劑作為聚合珠的表面包衣(即物理吸附)。一種此類分離媒介稱為Dipex_樹脂，其為一種含有液體二膦酸提取劑的提取層析材料，所述提取劑屬于二酯化的甲二膦酸類，如二-2-乙基己基甲二膦酸。該提取劑吸附在一種對移動相惰性的底物上如Amberchrom_-CG71(可從TosoHass，Montgomeryville，PA獲得)或疏水的硅膠。在該提取劑中R1和R2為H，一個R為2-(乙基)-己基而另一個為H。
一種優選的Dipex_樹脂的活性成分為以下通式的液體二膦酸提取劑， 其中R為C6-C18烷基或芳基，并優選由2-乙基-1-己醇衍生的酯。一種優選的化合物為P，P′-雙-2-(乙基)己基甲烷二膦酸。可從EichromTechnologies，Inc.獲得Dipex_樹脂[40％的P，P′-雙-(2-乙基己基)甲烷二膦酸在20-50um Amberchrom_-CG71上]。也可使用商業上從Rohm andHaas Company of Philadelphia，pA，獲得的丙烯酸和聚芳香樹脂如AMBERLITE_。
Dipex_樹脂的性質和特征更全面地描述于Horwitz等的美國專利第5651883號和Horwitz等的美國專利第5851401號以及Horwitz等，React.Funct.Polymers，3325-36(1997)。
以上含單-和二膦酸的分離媒介每個皆含有一個磷酰基基團，磷的剩余的鍵在磷和聚合骨架之間、磷和C1-C10烷基基團之間或磷和O-R1基團之間。
另外使用的含磷酰鍵的中性氧化有機磷提取劑為二氧化膦。示范性的二氧化膦化合物為以下結構式 其中R1和R2為相同的或不同的基團并如前定義，而X為一個二價基團，選自亞氨基基團(-NH-)、二價的C1-C10環狀的或非環狀的烴基基團[如亞烴基，如亞烷基(亞甲基、亞乙基)、亞烯基(亞丙烯基；-CH2CH＝CH2-)或亞炔基(如亞丁炔基；-CH2CCCH2-)、亞苯基(-C6H4-)或亞二甲苯基(-CH2C6H4CH2-)基團]。例證性的二氧化膦包括P，P′-二甲基P，P′-二苯基亞甲基二氧化膦和P，P，P′，P′-四苯基亞乙基二氧化膦。
水性酸性的母-子放射性核素離子溶液之間的接觸維持一段時間，足以使鉍-213離子被第一種分離媒介結合以形成負載所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液。雖然重力流動是可行的，但無論利用什么壓位差，溶液和分離媒介之間的接觸時間一般為溶液通過分離媒介柱的保留時間。因此，盡管可以混合特定的溶液和分離媒介并保持接觸幾小時或幾天，但所述分離媒介對鉍-213(III)的吸附(提取)是足夠快的，即是說結合和相轉移反應是足夠迅速的，以至流動通過分離媒介粒子所提供的接觸提供了足夠的接觸時間達到了所需的分離。
用所述分離媒介從該溶液中提取所需鉍-213子核離子形成負載所需子核鉍-213的分離媒介。從所述溶液中提取鉍-213也形成所需子核耗盡的母-子核溶液。
將所需子核耗盡的母-子核溶液從所述分離媒介中移去。該移除可通過傾析或傾出而完成并且更常通過從第一種分離媒介的柱中洗脫產生的所需子核耗盡的母-子核溶液而實現。該移出的溶液一般分別保存在一個適當屏蔽了的容器中以便允許進一步形成鉍-213。
從負載了所需子核的分離媒介中移出所需子放射性核素鉍-213以便形成鉍-213離子的水溶液。該移出步驟在本領域中稱為洗脫。
使用許多溶液完成該洗脫步驟，但是優選用含可以給予患者的緩沖鹽的溶液洗脫。也優選所述洗脫溶液的pH值接近可以給予患者的pH值或接近可以用于使213Bi(III)離子結合到肽或蛋白質如用于放射免疫治療等的抗體分子上的pH值。因此，例如，可以用pH＝5.5的0.1MNaOAc洗脫第一種分離媒介的鉍-213離子，但是優選使用pH值為約3到7的緩沖鹽溶液，而更優選pH值為約3.5到5.5。更優選所述洗脫溶液在pH＝4.0的約0.5M(Na，H)OAc醋酸鈉緩沖溶液中含有大約0.75M NaCl，或在pH＝4.0的約0.5M(NH4，H)OAc(醋酸銨)緩沖溶液中含有大約0.75M NH4Cl、pH＝4.0的約0.5M(Na，H)OAc緩沖溶液中約0.75M NaCl.
其后鉍-213離子的水溶液與第二種分離媒介接觸，第二種分離媒介優選在第二根柱中(一根保護柱)。所述第二種分離媒介為一種對母放射性核素具有高親和力而對所需的子放射性核素鉍-213具有低親和力的聚合陽離子-交換樹脂。所述第二種分離媒介再優選為微粒，并更優選以普通的球珠或不規則形狀的珠存在，與前面對第一種分離媒介的討論一樣。
為了醫學目的，通常使用大約104或以上的總DF值。特定分離步驟的DF值乘以下一步的DF值，或當使用指數表示時，加上每一步DF值。因此，當使用兩步分離步驟時，第一步的DF值可為約101或以上而第二步的DF值為約103或以上，反之亦然，或者兩步至少為約102或以上。當鉍-213不是用于患者時，第一分離步驟可具有僅101的DF值。
對于第一種分離媒介，所需鉍-213子核的親和力與在接觸采用的條件下可能存在的母核離子的親和力之間的差異優選大約102或以上到約105或以上的DF值。因此，在接觸多重分離媒介的條件下，適宜配對的第二根保護柱分離媒介和分離條件可提供約104或以上、優選約106或更高、直到1010或以上的所需子核與母放射性核素的綜合凈化系數。約1010的DF值為使用典型的放射性分析實驗室設備可容易測定的最大的DF值。
磺酸陽離子-交換樹脂優選用于所述保護柱，用Bio-Rad_AGMP-50陽離子交換樹脂和Eichrom_50Wx8磺酸陽離子-交換樹脂作為例證。也可使用其它磺酸陽離子-交換樹脂如Amberlite_CG-120、Amberlite_200大網格樹脂、Amberlite_IR-120和IR-130凝膠型樹脂和Dowex_50W組的陽離子交換樹脂。以前所述的單-和二膦酸酯(Diphonix_)也可用于所述保護柱作為第二種分離媒介。
所述保護柱的第二種分離媒介和鉍-213離子的水溶液之間的接觸維持足夠時間，使可能存在的母核被第二種分離媒介所結合形成所需的子放射性核素三價鉍-213溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素雜質。正如以前的情形，該接觸維持的時間通常相當短，因為需要排出溶液且通過第二種分離媒介微粒。
在優選實施中，從第一種分離媒介洗脫所需子放射性核素離子獲得的鉍-213水溶液不需要進行任何化學改變就可直接與第二種分離媒介接觸。即，所述溶液從第一種分離媒介的柱子直接進入該保護柱，沒有增加或減少試劑，也不改變pH值、離子濃度等。因此，使用優選的pH＝4.0的NaCl/(Na，H)OAc緩沖溶液，使回收的鉍-213直接地并入包括生物定位劑如抗體的肽或蛋白質的放射結合反應物中。細心地調整該分離化學以避免需要化學上嚴格的或強有力地配位洗脫試劑(如I1-)，也意味該放射結合反應進行更迅速和產率更高。
如上所述，典型地和優選地使用一根含固體分離媒介的層析柱(一種本領域技術人員熟知的裝置)進行在設想方法中使用的從兩種分離媒介中的分離。這些分離也可在一種敞開的或實心燒杯或燒瓶等中進行，通過傾析或其它的方法進行固體/液體的分離。可是，本發明中將按照柱分離討論設想的方法，因為此類分離是優選的。
多柱選擇性反向發生器和本發明中描述的制備方法可可靠地提供接近理論產率的、特別高放射性核素純度和化學純度的213Bi。通過最小化載體材料的輻解降解的副作用，該213Bi發生器在整個放射性核素發生器工作循環周期中以可預測的高效率運作。除了超過非常至關重要的純度標準外，純化的213Bi產品以小體積溶液傳遞。對于213Bi的生產規模純化，操作簡單的多柱選擇性反向發生器是十分適合于自動操作，更有效并且減少人為誤差的可能性以確保可用213Biα-粒子免疫治療法安全地治療更多的患者。
實驗所有酸為痕量金屬級，而所有其它的化學物為ACS試劑級并且原樣使用。在使用前將133Ba、139Ce、207Bi和226Ra放射示蹤劑在濃HNO3中蒸發至干兩次并溶解于0.50M HNO3中。由Knoxville，TN的MedActinium，Inc.提供225Ac樣品并且其在Oak Ridge NationalLaboratory已經與229Th供應品分離。在溶解于0.10M HCl供使用之前，將微居里量的225Ac(NO3)3三次溶解于濃HCl中并蒸發至干。在使用前將5mCi量的干225Ac(NO3)3簡單地溶解于0.10M HCl中。采用標準的放射分析方法，所有計算的速率用背景校正。用一個自動的γ計數器監控133Ba、139Ce和207Bi，和用液體閃爍計數器監控226Ra。在221Fr的γ-光譜中218kev峰用于跟蹤225Ac行為，并用γ-光譜中的440keV峰量化213Bi。[見，Lederer等編著，Table ofIsotopes；第7版；John Wileyand sonsNew York，1978.]用以前描述的普通方法制備所述提取層析材料。[見，Horwitz等，Anal.Chem.1991，63522-525.]將在正十二烷中0.25M三-正辛基氧化膦(TOPO)(0.78g)的溶液溶解于約25ml的乙醇中并在約25ml的乙醇中與50-100um Amberchrom_-CG71樹脂(3.03g；可從TosoHass，Inc.，Montgomeryville，PA獲得)合并。在室溫下，在旋轉蒸發器中旋轉該混合物30分鐘，然后真空蒸餾乙醇。所產生的固體稱為TOPO樹脂并對應于在Amberchrom_-CG71上負載了在正十二烷中的20％(w/w)的0.25MTOPO。
用類似的方法制備UTEVA_-2樹脂，除了所述材料不含有稀釋劑外并且分散溶劑為甲醇而不是乙醇。所述UTEVA_-2樹脂含有Cyanex_-923(可從Cytec Industries，Inc.，West Paterson，NJ獲得的正烷基氧化膦的混合物)和在50-100um Amberchrom_-CG71上負載40％的DAAP的等摩爾混合物。應該理解Cyanex_-923的成分包括三己基氧化膦、三辛基氧化膦以及二己基辛基氧化膦和二辛基己基氧化膦。UTEVA_樹脂為在50-100um Amberchrom_-CG71上的40％的二戊基戊基膦酸酯(DAAP)并且商業上可從Eichrom Technologies，Inc.獲得。
對于Bio-Rad_AGMP-50和Eichrom_50Wx8磺酸陽離子-交換樹脂，通過轉移一部分潮濕的樹脂到一個稱重的小瓶中，隨后在烘箱中于110℃干燥直到達到恒重，測定固體的百分比。一式三份地進行重量分析，提供48.6(±0.3)％的AGMP-50固體百分比和62.8(±0.6)％的50Wx8的固體百分比。將所有的樹脂儲存在蓋密封的容器中并且任何長度時間也不會接觸空氣，以避免固體百分比的變化。
通過在25(±2)℃下所述樹脂與所需溶液的批量接觸，用放射計量方法測定所有干燥重量分配比率(Dw)。所述干燥重量分配比率定義如下
其中Ao＝與樹脂接觸前溶液中的計數率，Af＝與樹脂接觸后溶液中的計數率，V＝與樹脂接觸的溶液的體積，mR＝潮濕樹脂的重量(g)，而％固體可以轉換為樹脂的干燥重量。
通過加入ul量的在0.5M HNO3中的各自的放射示蹤劑到1.2ml的相關溶液中、輕輕地混合并移出100ul進行放射分析(Ao)的等分試樣，進行批量吸收的研究。將一毫升剩余的溶液(V)加入到已知重量的潮濕的樹脂(mR)中并離心1分鐘。然后輕輕地攪拌該混合物(以便使所述樹脂剛好懸浮在該溶液中)30分鐘，隨后離心1分鐘并攪拌另外30分鐘。在離心1分鐘使所述樹脂沉淀后，移出該溶液并通過0.45umPTEF過濾器過濾以便移出任何懸浮的樹脂微粒。然后將100ul等分試樣進行放射分析(Af)。所有干燥重量分配比率精確到5％的相對誤差。
用以下方程式定義凈化系數(DF) 對于放射性穩定狀態的體系(如225Ac、225Ra和它們的子核，包括213Bi及其子核)，分母為約1。這意味通過檢查色譜中的洗脫峰并用雜質(即225Ac和225Ra母核)的放射性除以分析物(即所需的213Bi子放射性核素)的最大cpm/ml可接近DF值。
備選地，可通過測量分析物和雜質的干燥重量分配比率(Dw)的比率計算所述DF值。假設“流入液”為放射性穩定狀態(使DF的分母為1)，分析物/雜質的Dw值比為 在消去后簡化為
其中Ao、Af、V、mR和％固體如前定義。在DF的定義中這些活性比是與在別處引用的摩爾濃度成比例的。
用類似的方法使用以下一般的程序進行所有的層析研究。將一定量UTEVA_、UTEVA_-2或AGMP-50樹脂漿化包裝到1.2ml容量的Bio-Spin_一次性塑膠層析柱中(Bio-Rad Laboratories，Inc.)。將多孔塑膠濾板放置到層析床的頂部以防止在加入洗脫劑期間被破壞。通過洗脫至少5個層析床體積(BV)的純凈的(以前未使用過并且不含有放射性核素)上樣溶液使每根柱處于正常狀態并隨后用含有有關的放射性核素的溶液重力洗脫。隨后在洗脫前用等量的或超過4BV的純凈的上樣溶液沖洗所述柱。將柱洗脫液收集到稱重的計數小瓶中。用各自的溶液密度以重量分析法計算所有的體積。
實施例1UTEVA_樹脂和TOPO樹脂從HCl中吸收多價金屬離子圖4顯示二戊基戊基膦酸酯DAAP的結構，其為商業上可獲得的一種提取層析材料，稱為UTEVA_樹脂。利用以上討論的Bi(III)化學性質，假設[H3O][BiCl4]可用在UTEVA_樹脂上的DAAP提取，然后通過消耗H3O+和/或增加[Cl1-]方便地將其洗脫。對于UTEVA_樹脂第一分離柱，所提議的負載和洗脫平衡列于圖5。
在圖5中提出的分離流程的幾個吸引人的方面之一為通過中性有機磷提取劑如DAAP的化學純樣品提取Ra(II)和Ac(III)是相當低的，[見Sekine等，Solvent Extraction Chemisrty；Marcel DekkerNew York，1977；Schulz等，Eds.，Science and Technology of Tributyl Phosphate.Volume I，Synthesis，Properties，Reactions，and Analysis；CRC PressBocaRaton，FL，1984；Vol.I；和Rydberg等，Eds.，Principles and Practices ofSolvent Extraction；Marcel DekkerNew York，1992]說明UTEVA_樹脂對213Bi(III)與225Ac(III)和225/224Ra(II)的分離擁有需要的選擇性。因為已知[H3O][BiCl4]的溶劑提取因中性有機磷提取劑的磷酰基氧供體的路易斯堿度而改變(即氧化膦＞次膦酸酯＞膦酸酯＞磷酸酯)，[見Sekine等，Solvent Extraction Chemistry；Marcel DekkerNew York，1977；和Rydberg等Eds.，Principles and Practices of Solvent Extraction；MarcelDekkerNew York，1992]檢查兩種不同的提取層析樹脂從HCl溶液中提取Bi(III)的能力。
以上討論的UTEVA_樹脂具有在Amberchrom_-CG71惰性載體上的免稀釋的40％的DAAP，而TOPO樹脂包含以20％裝載到Amberchrom_-CG71上的0.25M三正辛基氧化膦(TOPO)。按照圖6所示，在從0.10-1.0M HCl中提取Bi(III)中所述兩種樹脂的行為類似。由UTEVA_樹脂呈現的Bi(III)的最大干燥重量分配比率(Dw)出現在0.10M HCl中，Dw＝140。與商業的實用性一起的可比較的吸收性能促使使用UTEVA_樹脂，并且該材料成為針對開發分離Bi(III)的第一分離柱的其余研究的焦點。
由于建立的用UTEVA_樹脂吸收Bi(III)的基本概念和由圖6建議的洗脫條件(即[HCl]低于0.01M或大于2M)，相對于在圖2中定義的雜質研究UTEVA_樹脂對Bi(III)的選擇性。基于報道的三正丁基磷酸酯的數據，[見Sekine等，Solvent Extraction Chemistry；Marcel DekkerNew York，1977；Schulz等Eds.，Science and Technology of TributylPhosphate.Volume I，Synthesis，Properties，Reactions，and Analysis；CRCPressBoca Raton，FL，1984；Vol.I；和Rydberg等Eds.，Principles andPractices of Solvent Extraction；Marcel DekkerNew York，1992]，預料含DAAP的UTEVA_樹脂將有效地對Ac(III)或Ra(II)不呈現親合力。
圖7顯示Ra(II)、Ba(II)、Ce(III)和Bi(III)在UTEVA_樹脂上的Dw值為[HCl]的函數。正如所示，Ra(II)、Ba(II)和Ce(III)的分配是相當低的，在0.010-1.0M HCl的范圍內Dw小于10。從這些批量接觸研究中獲得的小于10的Dw值基本上說明沒有吸附作用；即是說在層析洗脫條件下，特定的分析物基本上沒有保留。
Bi(III)的Dw值呈現了相當廣泛的最大限度，在0.05-0.2M HCl的范圍內Dw值大于100。該平頂對商業生產是有利的，Bi(III)的吸收實際上不受較小波動的[HCl]的影響，波動可由儲存溶液的α-輻解作用和/或在產生放射性中的變化引起。Bi(III)與Ra(II)和Ce(III)(Ac(III))的DF值為約102，這說明用在0.01 MHCl中的UTEVA_脂第一分離柱選擇性分離213Bi(III)。
實施例2用UTEVA_-2樹脂和UTEVA_樹脂分離HCl中的多價金屬陽離子層析研究的結果顯示于圖8，在UTEVA_-2樹脂(有機氧化膦和有機膦酸酯的混合物)上洗脫0.20M HCl中的133Ba(II)、139Ce(III)和207Bi(III)的混合物，前兩個分別作為Ra(II)和Ac(III)的化學類似物。在裝載4個層析床體積(BV)的0.20M HCl期間，隨著第一個柱體積的洗出液133Ba(II)和139Ce(III)洗脫。在裝載期間探測到一些207Bi(III)，但是實際上并不顯著，小于背景輻射水平的兩倍。
在3BV的0.20M HCl沖洗后，所有三種分析物的放射性達到背景水平。用在0.20M NaCl中的1.0M醋酸鈉(NaOAc)洗脫以相當的寬帶洗脫207Bi(III)，而沒有顯著的133Ba(II)或139Ce(III)的放射性。該層析研究顯示用稀HCl和中性有機磷提取層析樹脂213Bi(III)對225/224Ra(II)和225Ac(III)的近似的DF值，為約103。另外，在[Cl1-]與用于裝載的相當時，證明通過消耗H3O+(即1.0M NaOAc具有pH＝6.5)洗脫Bi(III)。
圖9顯示不同的層析研究，通過商業上可獲得的UTEVA_樹脂從226Ra(II)和139Ce(III)中分離207Bi(III)。不是同時裝載在4BV 0.20M HCl中的放射性，按照圖8所示，在0.10M HCl中分別將226Ra(II)、139Ce(III)和207Bi(III)加到同一根柱上成為一個狹窄的層析帶并在沖洗后個別地洗脫。因此，三種分離研究一起顯示于圖9。正如所示，226Ra(II)和139Ce(III)立即洗脫(從Dw值小于10可預知，圖7)并在用0.10M HCl沖洗5BV后達到背景輻射水平。在用0.10M HCl持久沖洗后，207Bi(III)的洗脫液在17BV后統計學上才有意義，207Bi(III)放射性超過背景輻射水平兩倍。穩定增加207Bi(III)洗脫繼續到大約51BV 0.10M HCl，這時切斷該研究并用在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc緩沖溶液中的0.75M NaCl洗脫，洗脫剩余的33％207Bi(III)。
該研究證實用UTEVA_樹脂和0.10M HCl可有效地使Bi(III)與Ra(II)和Ce(III)分離，并且Bi(III)被UTEVA_樹脂保留足以防止在裝載和沖洗程序期間207Bi(III)的過多丟失。另外，證明在與圖8使用的相比較高[Cl1-]、較低pH值和較低濃度的(Na，H)OAc緩沖溶液時的洗脫207Bi(III)的能力。
實施例3用于提高DF值的保護柱為了確保沒有長壽的母放射性核素排出所述發生器體系，發展了保護柱以便充分地實現多柱選擇性反向發生器的優勢。在圖5中假設的第一分離柱的提取平衡得到圖4-7的結果的支持，它們提供了對Bi(III)的溶液形成的了解并在保護柱材料和溶液條件的選擇中提供指導。很可能在洗脫期間在[Cl1-]大于0.5M時存在Bi(III)的多陰離子配合物，但是225/224Ra(II)和225Ac(III)雜質作為中性離子對存在于溶液中。這些觀察結果提示陽離子-交換樹脂可用作保護柱，認為該溶液條件可以調整以便允許從所述陽離子交換樹脂上洗脫鉍多鹵化物陰離子如BiCl52-、BiCl63-等，而保留225/224Ra(II)和225Ac(III)。
圖10顯示在大孔性磺酸陽離子-交換樹脂Bio-RaD_AGMP-50上，在三個不同的pH值下，Bi(III)對[Cl1-]的Dw值的變化。Bi(III)的平均Dw值在pH＝6.5的1.0M NaOAc中大于10，說明AGMP-50陽離子-交換樹脂對Bi(III)的弱保留。在4.0和1.9的較低的pH值下、在0.50-3.0M Cl1-范圍內，Bi(III)的Dw值全部小于10，顯示沒有保留Bi(III)。
雖然6.5的pH值更接近生理的pH值(pH7.2-7.4)，生理的pH值是放射結合反應和臨床給藥所需要的，但是在該pH值下微量的Bi(III)的保留降低產率并可不必要地稀釋該產品，因為要求過多的洗脫體積以便回收213Bi(III)。在酸度譜的低端，pH＝1.9的溶液有效地防止Bi(III)被AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱吸附，但是對于后面的結合反應該pH值太酸并且在該[HCl]下從UTEVA_樹脂第一分離柱洗脫Bi(III)是低效的(圖7Bi(III)的Dw值＝24)。基于這些觀察資料和方法的認識，在pH＝4.0的(Na，H)OAc緩沖溶液中的0.5-1.5M NaCl溶液作為UTEVA_樹脂第一分離柱的有效的洗脫媒介并最小化陽離子-交換樹脂保護柱對Bi(III)的吸附。
圖11的結果闡明對于Bio-Rad_50Wx8，一種常規的凝膠型(即非大孔性的)磺酸陽離子-交換樹脂，在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc緩沖溶液中Ra(II)、Ce(III)和Bi(III)對[NaCl]的Dw值的變化。Ra(II)和Ce(III)的Dw值預期隨[Na1+]的增加而線性減少，而Bi(III)的Dw值在超過0.50M NaCl中小于10。就是綜合減少Ra(II)和Ce(III)[Ac(III)]吸收，需要有效洗脫Bi(III)，和生理性應用使得最佳的NaCl濃度為約0.75M。在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc緩沖溶液中的0.75M NaCl中Bi(III)對Ra(II)和Ce(III)的DF值分別為約110和250。
考慮到醫學應用，稍微高一點的DF值是理想的并且可通過使用Bio-Rad_AGMP-50大孔的磺酸陽離子-交換樹脂獲得，顯示于圖12。在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl中，用AGMP-50陽離子-交換樹脂獲得的Bi(III)對Ra(II)和Ce(III)的凈化系數分別為約130和640。盡管由50Wx8和AGMP-50陽離子-交換樹脂呈現的Ra(II)的DF值是類似的，分別為110和130，但Ce(III)[和擴展到Ac(III)]的DF值與50Wx8樹脂相比AGMP-50樹脂超過兩倍(即250對640)。
醋酸銨[(NH4，H)OAc]緩沖溶液可用于代替(Na，H)OAc緩沖溶液并且圖13顯示Ra(II)和Ce(III)的Dw值比在Na+體系中用同樣的樹脂所獲得的值略高。在pH＝4.0的0.50M(NH4，H)OAc中的0.75M NH4Cl中可得到分別為約710和5700的Bi(III)對Ra(II)和Ce(III)的計算DF值。可是在NH4+體系中有希望提高DF，靜脈內給予的大多數藥物適宜用緩沖的NaCl溶液，特別喜歡使用NaCl和(Na，H)OAc緩沖溶液。
以上討論的性能數據加上早期的觀察資料，225Ac是最佳的發生器源材料，全部支持在所述保護柱中使用AGMP-50或類似的陽離子-交換樹脂。在pH＝4.0的NaCl/(Na，H)OAc緩沖溶液中生產高純度的213Bi產品的潛力是吸引人的，因為藥物級的NaCl、HOAc和NaOH全部是商業上可以獲得的。另外，(Na，H)OAc緩沖溶液和NaCl溶液在核藥物中常規上用于放射結合反應。
實施例4多柱選擇性反向發生器在圖6-13結果的基礎上，已經建立用多柱選擇性反向發生器生產213Bi(III)的條件并列于圖14。最初，就其子核，225Ac(III)原材料在0.10M HCl中接近放射性穩定狀態。當需要時，通過結合到UTEVA_樹脂第一分離柱上從所述放射性核素的混合物中提取213Bi(III)，該柱保留[H3O][BiCl4]。收集缺少213Bi(III)的UTEVA_樹脂洗脫液，并再次使其接近放射性穩定狀態，以便進一步使用。
在用3BV純凈的0.10M HCl沖洗以便移出填隙放射性核素雜質和化學雜質后，用在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl將213Bi(III)從第一分離柱中洗脫(洗脫)。將來自第一分離柱的洗脫液未經化學調整直接通過AGMP-50大孔性磺酸陽離子-交換樹脂保護柱。該保護柱保留任何潛在的長壽的225/224Ra(II)或225Ac(III)污染物以確保213Bi(III)產品的高放射性核素純度。
另外可從砹酸(HAt)和/或理論上可被UTEVA_樹脂保留的Bi(III)的heteroleptic單陰離子Cl-/At-配合物中回收213Bi，盡管后者的“熱原子”化學可能導致一種不穩定的配合物。在最初的處理完成后，可通過在第一分離柱上進行約17分鐘的第二次分離回收由221Fr迅速衰變產生的鉍-213。
實施例5LSC和γ光譜研究以前描述的最佳化方法的研究依賴于Ce(III)和Ac(III)之間的化學相似性，用225Ac(III)進行了幾個詳細的研究以便證實所述分離媒介和溶液條件的選擇性，并且以便測定由該多柱選擇性反向發生器可得到的所有DF值。最初采用225Ac(III)的研究使用圖14中定義的化學參數并研究在處理期間收集的不同樣品的LSC和γ光譜的差異。
在用圖14中指定的條件純化213Bi(III)期間采集了五個不同樣品的0-2000kev LSC(即α和β1-)和0-1000kevγ光譜。最初在0.10M HCl中、其子核素在放射性穩定狀態下，225Ac的LSC光譜顯示了一個中心位于500kev的寬峰與一個在600kev的肩峰。最初的γ光譜在小于100kev、218kev和440kev顯示三個主峰。
來自其中213Bi(除內生的以外)被消耗的UTEVA_樹脂第一分離柱的洗脫液所獲得的光譜顯示了LSC和γ光譜性質差異，LSC光譜更詳細并且在600kev的峰較不突出。所述γ光譜與最初的值相比相對峰高發生了變化。
UTEVA_樹脂第一分離柱的洗脫液光譜顯示實質性差異在該光譜中顯現出來。LSC光譜顯示中心位于約500kev的峰強度顯著降低，而在600kev峰附近以高高低低的能量肩峰的形式出現更多的細節。在γ光譜指紋中最顯著的差異為218kev峰的消失而相對于位于100kev以下的峰440kev峰的強度增加。
來自AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱的洗脫液的光譜結果十分類似于來自第一分離柱的洗脫液的光譜，最可能代表放射性核素純的213Bi。
獲得實驗的AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱的6.0M HCl洗脫液的光譜結果。該γ光譜表明所述保護柱保留了十分少量的213Bi(III)，并與分支衰變及3.25小時半衰期209Pb結合，這是造成低能量LSC光譜的原因。
關于柱洗脫溶液和僅顯示兩個峰的保護柱洗脫液，所述γ光譜描述了分離功效的最有用的診斷指示。檢查報道的每個225Ac衰變產物的γ-發射[見Lederer等，Eds.，Table of Isotopes；第7版；John Wiley and sonsNew York，1978]顯示在218kev的峰對應于221Fr而440kev峰可歸于213Bi。用于這些研究的儀器不能很好地分辨小于100kev的低能量峰，并且這些峰不用作診斷指示。因為221Fr的短半衰期(4.8分鐘，圖2)，關于其225Ac母核該放射性核素迅速地達到放射性穩定狀態并因此可用作225Ac行為的一個間接指示。
實施例6最壞情形的問題按照對多柱選擇性反向發生器提出異議的“最差的情形”進行213Bi(III)與225Ac(III)的兩個層析分離。通過在其子核放射性穩定狀態用UTEVA_樹脂第一分離柱或AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱(即不按圖14所示一前一后使用兩根柱)獨立地接觸225Ac(III)的溶液。通過檢查每根獨立運行的柱的225Ac(III)和213Bi(III)洗脫圖并監控減少的213Bi樣品的衰變，測定該方法中每一步的獨立的凈化系數。
圖15顯示在0.10M HCl中、在25(±2)℃下通過UTEVA_樹脂213Bi(III)與其225Ac(III)母核的層析分離。這里用221Frγ-發射監控錒-225，首先用隨意柱體積的0.10M HCl裝樣溶液洗脫并在用純凈的0.10M HCl沖洗2BV后達到背景輻射水平。在這些裝載樣品中探測鉍-213并且其為由221Fr母核迅速的放射性內生的人造品，存在于來自UTEVA_樹脂第一分離柱的洗脫液中。用在pH＝4.0的0.50 M醋酸鈉[(Na，H)Oac]緩沖溶液中的0.75M NaCl洗脫在1BV中移出96％的213Bi(III)，并且在該洗脫樣品中可以探測到沒有統計學意義的225Ac(III)(或221Fr(I))。尖銳的洗脫帶顯示有效的洗脫并且有利于在小體積的溶液中允許生產可以按照需要方便稀釋的高比活樣品。圖15也顯示僅用UTEVA_樹脂第一分離柱可實現使213Bi(III)對225Ac(III)和221Fr(I)的DF值超過104。
由于用UTEVA_樹脂分離放射性核素純度的213Bi(III)，連續測量在洗脫峰的最大處(即在圖15的洗脫區域具有最高計數率)獲得的樣品的放射性衰變20小時。圖16顯示213Bi(III)衰變曲線的結果，在十個半衰期(即大約450分鐘)后達到背景放射水平。
該插圖顯示ln(A/Ao)隨時間的變化，在213Bi的前十個半衰期ln(A/Ao)對時間為線性，之后當計數率達到背景放射水平和儀器限制時觀察到穩定水平。報道的213Bi的衰變常數(λ)為λ＝0.0152min-1[見Lederer等編著，Table of Isotopes；第7版；John WILey and SonsNewYork，1978]而實驗計算λcalc＝0.015min-1表明213Bi具有十分高的放射性核素純度(并且也說明440kev γ峰歸屬于213Bi)。
這些數據表明單獨的UTEVA_樹脂第一分離柱提供高放射性核素純度的213Bi；可是在圖16的ln(A/Ao)對時間的繪圖中拖尾最后不能歸結于儀器限制并且可能由十分微量的225Ac雜質產生。結果，大力推薦所述保護柱，清除偶然的微量放射性核素雜質以確保沒有長壽的放射性母核從所述發生器體系排出。
圖17顯示AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱的嚴格的試驗，該保護柱與225Ac(III)及其放射性穩定狀態子核的混合物接觸。這樣的混合物將僅僅在第一分離柱的災難性失敗的情況下才經過所述保護柱，并且因此代表所述保護柱的最壞情況的挑戰。正如所示，在pH＝4.0的0.50M(Na，H)OAc中的0.75M NaCl造成213Bi(III)的立即洗脫與沒有統計學意義的225Ac(III)或221Fr(I)的透過。
用6.0M HCl的實驗性洗脫出一些213Bi(III)，其最可能來自陽離子225Ac(III)和221Fr(I)母核的衰變，所述母核被AGMP-50陽離子-交換樹脂保留。6.0M HCl洗脫研究的一個值得注意的方面為在交叉接觸6.0M HCl時缺乏顯著的計數率尖峰，這顯示AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱沒有保留有意義量的213Bi(III)。獨立操作并遭遇比期望的大104倍的225Ac(III)，AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱使213Bi(III)對225Ac(III)和221Fr(I)的DF值至少為103。
對于放射性衰變，用類似于圖16的方法監控在圖17的裝載平穩期的近末端采取的213Bi樣品的放射性核素的純度。該213Bi樣品的衰變曲線顯示于圖18并且超過10個半衰期213Bi放射性再次有規律地降到背景放射性水平。該插圖顯示λcalc＝0.016的線性衰變，標志213Bi樣品的高放射性核素純度。
圖13-16的數據顯示UTEVA_樹脂第一分離柱和AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱可獨立得到213Bi(III)對225Ac(III)和221Fr(I)的DF值，至少分別為104和103。所述兩種分離媒介聯合而成的多柱選擇性反向發生器放大了整個DF值達到約106或107，實質上確保產生高化學純度和放射性核素純度的213Bi。
實施例7在毫居里水平規模上的分離因為所有以前的研究皆采用225Ac的μCi水平在純凈的(以前未使用過)層析柱上進行，所以用約5mCi的225Ac進行一系列擴大500倍的實驗。對于來自5mCi225Ac、采用描述于圖14的所述多柱選擇性反向發生器純化的213Bi樣品，圖19顯示衰變曲線和十個半衰期的213Bi放射性的線性降低。這些柱子在純化約5mCi的213Bi前至少已經使用過一次，而在分離功效上或層析行為上沒有顯示任何實質上的差異。報道的λ＝0.0152min-1和λcalc＝0.015min-1之間異常的一致表示213Bi的高放射性核素純度。對于通過顯示于圖14的多柱選擇性反向發生器純化約5mCi的213Bi，已經計算出大于107的保守評估的213Bi(III)對225Ac(III)的DF值。
實施例8輻射滅菌研究為了檢查層析材料的輻射滅菌的作用進行了另外的研究。從225Ac(III)分離213Bi(III)的UTEV_樹脂第一分離柱在25kGy劑量下的輻射滅菌在原(即未滅菌的)UTEVA_樹脂和用25kGy輻射滅菌的樹脂之間顯示統計學上同樣的行為(用139Ce(III)和207Bi(III)研究)。在裝載期間Ac(III)[Ce(III)]立即透過，在沖洗兩個層析床體積后背景降低并且實質上使得所有的Bi(III)輻射性在一個層析床體積中所產生的十分狹窄的洗脫帶是一個強烈的指示，表明UTEVA_樹脂的輻射滅菌沒有改變其在213Bi(III)與225Ac(III)及其放射能產生的子核的分離中的性能。
對AGMP-50陽離子-交換樹脂保護柱進行了一個非滅菌樹脂和滅菌樹脂的類似研究。再有，在Bi(III)的透過和洗脫液中缺乏具有統計學意義量的Ac(III)或Ce(III)中的類似行為表明滅菌的AMP-50陽離子-交換樹脂保護柱有效地吸附225Ac(III)污染物，而允許213Bi(III)洗脫。
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從前述將了解可完成許多修改和變化而不違背本發明新概念的精神和范圍。應該理解關于所闡述的具體的實施方案不打算或不應該意味著限制。本公告打算通過附加的權利要求覆蓋所有此類落在本權利要求范圍內的修改。
權利要求
1.一種生產三價鉍-213子放射性核素離子溶液的方法，所述溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素以及其它子放射性核素離子雜質，該方法包括以下步驟(a)使一種含有所需的三價鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子酸性水性溶液與一種分離媒介接觸，該分離媒介對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對母核和其它子放射性核素具有低親和力，所述分離媒介包括含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵而其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、其酰氨基氮原子具有式-NR1R2的酰氨基C1-C6烷基基團和苯基基團的碳原子，(ii)聚合物骨架，(iii)其中R1為氫基的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iv)-NR1R2基團，和(v)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中各個R1和R2基團相同或不同并且同R1定義；并且維持所述接觸足夠時間，使所述鉍-213離子被第一種分離媒介結合以形成負載所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液；(b)從所述分離媒介取出所需子核耗盡的母-子核溶液；并且(c)用水性溶液從負載所需子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成所需的三價鉍-213子放射性核素離子的水性溶液，所洗脫出的水性溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質。
2.根據權利要求1的方法，其中在所述接觸條件下所述分離媒介的所需子核鉍-213與母放射性核素雜質的凈化系數為約101或101以上。
3.根據權利要求1的方法，其中所述分離媒介為微粒。
4.根據權利要求3的方法，其中所述分離媒介包括水不溶性含磷提取劑，該提取劑含有磷酰鍵而且涂覆在微粒上。
5.一種生產三價鉍-213子放射性核素離子溶液的方法，所述溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核和其它子放射性核素離子雜質，該生產方法包括以下步驟(a)使一種含有所需的鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子酸性水性溶液與一種分離媒介接觸，所述分離媒介在所述接觸條件下提供101或101以上的所需鉍-213子核離子與所述母核和其它子放射性核素離子雜質的凈化系數，所述分離媒介包括涂覆在微粒上的水不溶性含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵，其中其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、其酰氨基氮原子具有式-NR1R2的酰氨基C1-C6烷基基團和苯基基團的碳原子，(ii)其中R1為氫基的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iii)-NR1R2基團，和(iv)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同并且同R1的定義；并且維持所述接觸足夠時間，使所述鉍-213離子被所述第一種分離媒介結合形成負載所需鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液；(b)從分離媒介取出所需子核耗盡的母-子核溶液；并且(c)用水性溶液從負載所需的子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成所需的三價鉍-213子放射性核素離子的水性溶液，該水性溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質。
6.根據權利要求5的方法，其中在所述接觸條件下所述分離媒介的所需子放射性核素鉍-213與二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質之間的凈化系數為約102或102以上。
7.根據權利要求5的方法，其中所述含有需要的鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子酸性水性溶液含有大約0.2至0.4M濃度的鹽酸。
8.根據權利要求5的方法，其中所述水不溶性含磷提取劑為氧化膦、次膦酸酯、膦酸酯或磷酸酯。
9.根據權利要求5的方法，其中步驟(c)中的所述水性洗脫溶液為pH值約3到7的鹽緩沖溶液。
10.根據權利要求5的方法，該方法進一步包括回收所需子放射性核素三價鉍-213的所述溶液的步驟，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。
11.一種生產三價鉍-213子放射性核素離子溶液的方法，所述溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質，該方法包括以下步驟(a)使一種含有所需的子放射性核素離子三價鉍-213的酸性母-子放射性核素離子溶液與第一種分離媒介接觸，所述分離媒介對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對所述母核和其它子放射性核素具有低親和力，所述第一種分離媒介包括含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵而其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、其酰氨基氮原子具有式-NR1R2的酰氨基C1-C6烷基基團和苯基基團的碳原子，(ii)聚合物骨架，(iii)其中R1為氫基的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iv)-NR1R2基團，和(v)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同并且同R1定義；并且維持所述接觸足夠時間，使所述鉍-213離子被第一種分離媒介結合以形成負載所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母子核溶液；(b)從所述分離媒介移出所需子核耗盡的母-子核溶液；并且(c)用水性溶液從負載所需的子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成鉍-213離子的水性溶液；(d)使所述鉍-213離子水性溶液與第二種分離媒介接觸，所述第二種分離媒介為一種對所述母放射性核素離子具有高親和力而對所述需要的子放射性核素離子鉍-213具有低親和力的聚合陽離子-交換樹脂；并且維持所述接觸足夠時間，使所述母放射性核素被第二種分離媒介結合以形成所需子放射性核素三價鉍-213的溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質。
12.根據權利要求11的方法，其中在所述接觸條件下第一和第二種分離媒介的所需子放射性核素鉍-213與所述母放射性核素雜質的綜合凈化系數為約104或104以上。
13.根據權利要求11的方法，其中所述第一種分離媒介為微粒。
14.根據權利要求13的方法，其中所述第一種分離媒介包含水不溶性含磷提取劑，該提取劑具有磷酰鍵且涂覆在微粒上。
15.根據權利要求11的方法，其中所述第二種分離媒介為聚合物微粒。
16.一種生產三價鉍-213子放射性核素離子溶液的方法，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母核以及其它子放射性核素離子雜質，該方法包括以下步驟(a)使一種含有所需的子放射性核素離子三價鉍-213的酸性母-子放射性核素離子溶液與第一種分離媒介接觸，所述第一種分離媒介對所需的鉍-213子放射性核素具有高親和力而對所述母核和其它子放射性核素具有低親和力，所述第一種分離媒介含有水不溶性含磷提取劑，所述提取劑涂覆在微粒上，該含磷提取劑具有磷酰鍵而其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、其酰氨基的氮原子具有式-NR1R2的酰氨基C1-C6烷基基團和苯基基團的碳原子，(ii)其中R1為氫基的O-R1基團、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iii)-NR1R2基團，和(iv)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同而且同R1的定義；并且維持所述接觸足夠時間，使所述鉍-213離子被所述第一種分離媒介結合以形成負載了所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液；(b)由所述分離媒介移出所需子核耗盡的母-子核溶液；并且(c)用水性溶液從負載了所需子核的分離媒介中洗脫所需的子放射性核素以形成鉍-213離子的水性溶液；(d)使所述鉍-213離子水性溶液與第二種分離媒介接觸，所述第二種分離媒介為一種對母放射性核素離子具有高親和力而對所述需要的子放射性核素離子具有低親和力的聚合陽離子-交換樹脂微粒，其中在所述接觸條件下第一和第二種分離媒介的所需子放射性核素鉍-213與母放射性核素雜質的綜合凈化系數為約104或104以上；并且維持所述接觸足夠時間，使所述母放射性核素被第二種分離媒介結合以形成所需子放射性核素三價鉍-213的溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。
17.根據權利要求16的方法，其中在所述接觸條件下所述第一種分離媒介的所需子放射性核素鉍-213與母放射性核素雜質的凈化系數為約102或102以上。
18.根據權利要求16的方法，其中在所述接觸條件下，所述第二種分離媒介的放射性母核與所需的鉍-213子放射性核素之間的凈化系數為約102或102以上。
19.根據權利要求16的方法，其中所述含有需要的鉍-213子放射性核素的母-子放射性核素離子酸性水溶液含有大約0.02到0.4M濃度的鹽酸。
20.根據權利要求16的方法，其中所述水不溶性含磷提取劑為氧化膦、次膦酸酯、膦酸酯或磷酸酯。
21.根據權利要求16的方法，其中步驟(c)的水性洗脫溶液為pH值約3到7的鹽緩沖溶液。
22.根據權利要求16的方法，其中為一種微粒型聚合陽離子-交換樹脂的所述第二種分離媒介為一種微粒型磺酸聚合陽離子-交換樹脂。
23.一種生產三價鉍-213子放射性核素離子溶液的方法，所述溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質，該方法包括以下步驟(a)使含有約0.02到0.4M濃度的鹽酸和所需鉍-213子放射性核素離子的母-子放射性核素離子酸性水溶液與第一種分離媒介接觸，在所述接觸條件下所述媒介提供約102或102以上的所需鉍-213子放射性核素與母放射性核素雜質的凈化系數，所述第一種分離媒介含有水不溶性含磷提取劑，所述提取劑具有磷酰鍵而且涂覆在氧化膦或膦酸酯微粒上，其中其余磷鍵連接一個或多個(i)C1-C10烷基基團、芐基基團、其酰氨基的氮原子具有式-NR1R2的酰氨基C1-C6烷基基團和苯基基團的碳原子，(ii)O-R1基團，其中R1和R2相同或不同并且為氫基、C1-C10烷基基團、苯基基團或芐基基團，(iii)-NR1R2基團，和(iv)選自以下的二價基團亞氨基基團、C1-C10環狀或非環狀亞烴基基團、亞苯基基團和亞二甲苯基基團，其中每個R1和R2基團相同或不同而且同R1定義；并且維持所述接觸足夠時間，使所述鉍-213離子被所述第一種分離媒介結合以形成負載了所需的鉍-213的分離媒介和所需子核耗盡的母-子核溶液；(b)由所述分離媒介移出所需子核耗盡的母子核溶液；(c)用pH值為約3到7的水性鹽緩沖溶液從負載所需子核的分離媒介洗脫所需的子放射性核素以形成鉍-213離子的水性溶液；(d)使所述鉍-213離子水性溶液與第二種分離媒介接觸，所述第二種分離媒介為一種微粒型磺酸聚合陽離子-交換樹脂，在所述接觸條件下所述樹脂的母放射性核素與所需的鉍-213子放射性核素之間的凈化系數為約102或102以上；并且維持所述接觸足夠時間，使所述母放射性核素被第二種分離媒介結合以形成所需三價鉍-213子放射性核素的溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。
24.根據權利要求23的方法，其中步驟(a)的溶液的鹽酸濃度為約0.1M。
25.根據權利要求23的方法，其中所述洗脫溶液的pH值為約3.5到5.5。
26.根據權利要求25的方法，其中所述洗脫溶液在pH＝4.0的0.50M醋酸鈉緩沖溶液中含有約0.75M NaCl，或在pH＝4.0的0.50M醋酸銨緩沖溶液中含有0.75M NH4Cl。
27.根據權利要求23的方法，其中在所述接觸條件下，所述第一和第二種分離媒介的所需鉍-213子核與所述母放射性核素雜質的綜合凈化系數為約105或105以上。
28.根據權利要求23的方法，該方法還包括回收所述所需三價鉍-213子放射性核素溶液，該溶液基本上沒有二價鐳-225和三價錒-225母放射性核素離子雜質。
全文摘要
開發了一種多柱選擇性反向發生器，其中通過含有分離媒介的第一分離柱選擇性地從錒－225母核(及其放射產生性子核素)的HCl溶液中提取鉍－213，所述分離媒介含有中性氧化有機磷提取劑。在用稀HCl沖洗后，用緩沖的NaCl溶液洗脫鉍－213。使洗脫過的溶液通過一根陽離子－交換樹脂保護柱，該保護柱保留錒－225和鐳－225污染物，而鉍－213洗脫。該發生器方法使放射損害對載體材料的不可預知的影響最小化并可靠地生產高化學及放射性核素純度的鉍－213。
文檔編號B01D15/26GK1547555SQ02816185
公開日2004年11月17日 申請日期2002年6月20日 優先權日2001年6月22日
發明者A·H·邦德, A H 邦德, E·P·霍爾維茨, 霍爾維茨 申請人:Pg研究基金會公司