ABSTRACT
Objective:To produce 68Ga and automatically synthesize 68Ga-labeled drugs based on low-energy medical cyclotron solid target system. Methods:68Zn was electroplated on the surface of the target by electrodeposition. According to the principle of 68Zn(p, n) 68Ga nuclear reaction, 68Zn was irradiated by the 10 MeV medical cyclotron solid target system (30 μA, 30 min) to produce 68Ga, and the activity, nuclear purity, half-life and content of metal impurities of purified product were determined. 68Ga-prostate specific membrane antigen (PSMA)-11 and 68Ga-1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane-1, 4, 7, 10-tetraacetic acid- D-Phe1-Tyr3-Thr8-octreotide (DOTATATE) were synthesized automatically using 68Ga respectively, and the quality control analyses of drug properties, concentration, pH, radiochemical purity, sterility and bacterial endotoxin were carried out. Results:The electroplating mass of 68Zn was (43.71±0.87) mg ( n=35), the yield of 68Ga after irradiation was (10.96±0.67) GBq ( n=35), and the measured half-life was (67.64±0.06) min ( n=7). Only 511 keV energy peak was detected by the gamma spectrometer. After purification, (6.85±0.12) GBq ( n=35) of pure 68Ga was obtained, and the purification efficiency was (62.46±0.96)% (non-attenuated correction, n=35). The metal impurity contents of Zn and Fe were (0.18±0.06) and (1.25±0.43) μg/GBq ( n=5), which met the requirements of European Pharmacopoeia. Three batches of 68Ga-PSMA-11 and 68Ga-DOTATATE were automatically synthesized, with the yield, concentration and radiochemical purity of (3.54±0.14) and (2.74±0.20) GBq, (294.97±11.58) and (228.17±16.32) GBq/L, (99.73±0.11)% and (99.45±0.25)%, respectively. Both sterility and bacterial endotoxin were qualified. Conclusion:High-yield and qualified nuclide 68Ga and 68Ga-labeled drugs are successfully prepared through the low-energy medical cyclotron solid target system and the automated purification and synthesis module, which provide a strong guarantee for clinical practice.
ABSTRACT
In this paper, the domestic and international demand and development trend of clinical diagnostic radionuclides are analyzed, and the medium and high-energy cyclotrons, adequate and systematic facilities, and preparation techniques required for the production of medical radionuclides based on solid targets are introduced. This paper focuses on the research and development carried out by some important medical institutions and scientific research institutes in China over the years in the aspects of medium and high-energy cyclotrons, beam transmission lines, high-power irradiation target stations and new medical isotope production processes etc. It also looks forward to some new directions for the development of medical radionuclides in China during the 14th Five-Year Plan period.
ABSTRACT
Abstract At INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare- Laboratori Nazionali di Legnaro) SPES (Selective Production of Exotic Species), a new facility for the production of radioactive ion beams is being constructed at INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro). Radioactive ion beams of neutron-rich nuclei with high purity, in the range of mass between 80 and 160 amu, will be produced by nuclear reactions induced by 40 MeV protons from a cyclotron. The goal of the ISOLPHARM project is to provide a feasibility study for an innovative technology for the production of extremely very high specific activity beta emitting radionuclides as radiopharmaceutical precursors. The ISOL method, adopted in the ISOLPHARM project (a branch of the SPES project), gives the possibility of obtaining pure isobaric beams. In this way, no isotopic contaminations will be present in the beam and afterwards in a proper trapping substrate. The ground-breaking idea of the ISOLPHARM method was granted an International patent (INFN).
Resumen En INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro) SPES (Producción selectiva de especies exóticas), se está construyendo una nueva instalación para la producción de haces de iones radiactivos en INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro). Se producirán haces de iones radiactivos de núcleos ricos en neutrones con alta pureza, en el rango de masa entre 80 y 160 amu, por reacciones nucleares inducidas por protones de 40 MeV de un ciclotrón. El objetivo del proyecto ISOLPHARM es proporcionar un estudio de viabilidad para una tecnología innovadora para la producción de radionúclidos emisores de beta de actividad específica extremadamente alta como precursores radiofarmacéuticos. El método ISOL, adoptado en el proyecto ISOLPHARM (una rama del proyecto SPES), ofrece la posibilidad de obtener haces isobáricos puros. De esta manera, no habrá contaminaciones isotópicas en el haz y luego en un sustrato de atrapamiento adecuado. La idea pionera del método ISOLPHARM recibió una patente internacional (INFN).
ABSTRACT
The cross sections of the 68Zn(p,2p)67Cu,68Zn(p,2n)67Ga and 68Zn(p,3n)66Ga reactions were measured at the ARRONAX facility by using the 70 MeV cyclotron, with particular attention to the production of the theranostic radionuclide 67Cu. Enriched 68Zn material was electroplated on silver backing and exposed to alow-intensity proton beam by using the stacked-foils target method. Since 67Cu and 67Ga radionuclides have similar half-lives and same γ-lines (they both decay to 67Zn), a radiochemical process aimed at Cu/Ga separation was mandatory to avoid interferences in γ-spectrometry measurements. A simple chemical procedure having a high separation efficiency (>99%)was developed and monitored during each foil processing, thanks to the tracer isotopes 61Cu and 66Ga.Nuclear cross sections were measured in the energy range 35-70 MeV by using reference reactions recommended by the International Atomic Energy Agency (IAEA) to monitor beam flux. In comparison with literature data a general good agreement on the trend of the nuclear reactions was noted, especially with latest measurements, but slightly lower values were obtained in case of 67Cu. Experimental results of the 68Zn(p,2p)67Cu,68Zn(p,2n)67Ga and 68Zn(p,3n)66Ga reactions were also compared with the theoretical values estimated by using the nuclear reaction code TALYS. The production yield of the theranostic radionuclide 67Cu was estimated considering the results obtained in this work.
Las secciones eficaces de las reacciones 68Zn (p, 2p) 67Cu, 68Zn (p, 2n) 67Ga y 68Zn (p, 3n) 66Ga se midieron en la instalación ARRONAX utilizando el ciclotrón 70 MeV, con especial atención a la producción del radionucleidos teranóstico 67Cu. El material enriquecido 68Zn se galvanizó sobre soporte de plata y se expuso a un haz de protones de baja intensidad utilizando un blanco de láminas apiladas. Como los radionucleidos 67Cu y 67Ga tienen periodos de semidesintegración y líneas γ similares (ambos se desintegran a 67Zn), un proceso radioquímico dirigido a la separación Cu / Ga fue obligatorio para evitar interferencias en las mediciones de espectrometría γ. Se desarrolló un procedimiento químico simple con una alta eficiencia de separación (> 99%) durante cada procesamiento de la lámina, gracias a los isótopos trazadores 61Cu y 66Ga. Las secciones eficaces nucleares se midieron en el rango de energía de 35-70 MeV utilizando reacciones de referencia recomendadas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) para monitorear el flujo del haz. Al comparar con los datos de la literatura, se observó una buena concordancia en general con la tendencia de las reacciones nucleares, particularmente con las últimas mediciones, pero se obtuvieron valores ligeramente inferiores en el caso de 67Cu. Los resultados experimentales de las reacciones 68Zn (p, 2p) 67Cu, 68Zn (p, 2n) 67Ga y 68Zn (p, 3n) 66Ga también se compararon con los valores teóricos estimados usando el código de reacción nuclear TALYS. El rendimiento de producción del radionucleido teranóstico 67Cu se estimó considerando los resultados obtenidos en este trabajo.
ABSTRACT
Abstract The cross sections of the 68Zn(p,2p)67Cu,68Zn(p,2n)67Ga and 68Zn(p,3n)66Ga reactions were measured at the ARRONAX facility by using the 70 MeV cyclotron, with particular attention to the production of the theranostic radionuclide 67Cu. Enriched 68Zn material was electroplated on silver backing and exposed to alow-intensity proton beam by using the stacked-foils target method. Since 67Cu and 67Ga radionuclides have similar half-lives and same γ-lines (they both decay to 67Zn), a radiochemical process aimed at Cu/Ga separation was mandatory to avoid interferences in γ-spectrometry measurements. A simple chemical procedure having a high separation efficiency (>99%)was developed and monitored during each foil processing, thanks to the tracer isotopes 61Cu and 66Ga.Nuclear cross sections were measured in the energy range 35-70 MeV by using reference reactions recommended by the International Atomic Energy Agency (IAEA) to monitor beam flux. In comparison with literature data a general good agreement on the trend of the nuclear reactions was noted, especially with latest measurements, but slightly lower values were obtained in case of 67Cu. Experimental results of the 68Zn(p,2p)67Cu,68Zn(p,2n)67Ga and 68Zn(p,3n)66Ga reactions were also compared with the theoretical values estimated by using the nuclear reaction code TALYS. The production yield of the theranostic radionuclide 67Cu was estimated considering the results obtained in this work.
Resumen Las secciones eficaces de las reacciones 68Zn (p, 2p) 67Cu, 68Zn (p, 2n) 67Ga y 68Zn (p, 3n) 66Ga se midieron en la instalación ARRONAX utilizando el ciclotrón 70 MeV, con especial atención a la producción del radionucleidos teranóstico 67Cu. El material enriquecido 68Zn se galvanizó sobre soporte de plata y se expuso a un haz de protones de baja intensidad utilizando un blanco de láminas apiladas. Como los radionucleidos 67Cu y 67Ga tienen periodos de semidesintegración y líneas γ similares (ambos se desintegran a 67Zn), un proceso radioquímico dirigido a la separación Cu / Ga fue obligatorio para evitar interferencias en las mediciones de espectrometría γ. Se desarrolló un procedimiento químico simple con una alta eficiencia de separación (> 99%) durante cada procesamiento de la lámina, gracias a los isótopos trazadores 61Cu y 66Ga. Las secciones eficaces nucleares se midieron en el rango de energía de 35-70 MeV utilizando reacciones de referencia recomendadas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) para monitorear el flujo del haz. Al comparar con los datos de la literatura, se observó una buena concordancia en general con la tendencia de las reacciones nucleares, particularmente con las últimas mediciones, pero se obtuvieron valores ligeramente inferiores en el caso de 67Cu. Los resultados experimentales de las reacciones 68Zn (p, 2p) 67Cu, 68Zn (p, 2n) 67Ga y 68Zn (p, 3n) 66Ga también se compararon con los valores teóricos estimados usando el código de reacción nuclear TALYS. El rendimiento de producción del radionucleido teranóstico 67Cu se estimó considerando los resultados obtenidos en este trabajo.
ABSTRACT
Abstract NUMEN proposes cross sections measurements of Heavy-Ion double charge exchange reactions as an innovative tool to access the nuclear matrix elements, entering the expression of the life time of Neutrinoless double beta decay (0νββ). A key aspect of the projectis the use at INFN-Laboratori Nazionali del Sud (LNS) of the Superconducting Cyclotron (CS) for the acceleration of the required high resolution and low emittance heavy-ion beams and of MAGNEX large acceptance magnetic spectrometer for the detection of the ejectiles. The experimental measurements of double charge exchange reactions induced by heavy ions present a number of challenging aspects, since such reactions are characterized by very low cross sections. First experimental results give encouraging indication on the capability to access quantitative information towards the determination of the Nuclear Matrix Elements for 0νββ decay.
Resumen NUMEN propone mediciones de secciones eficaces de reacciones de intercambio de carga doble de iones pesados como una herramienta innovadora para acceder a los elementos de la matriz nuclear, entrando en la expresión del tiempo de vida de la desintegración beta doble sin neutrino (0νββ). Un aspecto clave del proyecto es el uso en INFN-Laboratori Nazionali del Sud (LNS) del ciclotrón superconductor (CS) para la aceleración de los haces de iones pesados de alta resolución y baja emitancia requeridos y del espectrómetro magnético de gran aceptación MAGNEX para la detección de los residuos eyectados. Las mediciones experimentales de reacciones de intercambio de carga doble inducidas por iones pesados presentan una serie de aspectos desafiantes, ya que tales reacciones se caracterizan por secciones eficaces muy bajas. Los primeros resultados experimentales dan una indicación alentadora sobre la capacidad de acceder a información cuantitativa para la determinación de los Elementos de la Matriz Nuclear para la descomposición de 0νββ.
ABSTRACT
En el trabajo se ofrecen argumentos para la selección de un ciclotrón de 18 MeV en protones, en su variante Twin. Estará dedicado solo a reacciones nucleares con dichas partículas a los efectos de asegurar el suministro en Cuba de radionúclidos para la tomografía de emisión positrónica (PET) (fundamentalmente ), así como en perspectiva Iodo- para tomografía de emisión de fotón simple (SPECT). Se dan datos que indican la posibilidad de suministrar -FDG al menos a cinco centros PET. Ello posibilitará el acceso de Cuba a una de las más avanzadas tecnología de imagen, el PET/TAC, con el consiguiente beneficio para la atención a pacientes afectados de cáncer y enfermedades cardiovasculares y neurológicas
The work provides arguments for the selection of 18 MeV cyclotron in protons, in its Twin variant. It will be used only for nuclear reactions with these particles in order to ensure the supply of radionuclides in Cuba, for the positron emission tomography ( mainly) as well as for single photon emission computed tomography (, for example), in the future. Data indicating the possibility of supplying -FDG to at least five PET centers are given. This shall allow Cuba to access the one of the most advanced imaging technology, with the consequent benefit for patients suffering from cancer, cardiovascular and neurological diseases