پرینت سه بعدی می تواند به تولید رادیوداروها کمک کند



رادیوایزوتوپ های ضروری برای تشخیص مدرن، مانند مولیبدن-99، تنها در چند راکتور تحقیقاتی هسته ای در جهان تولید می شوند. اهداف مسطح و نازک اورانیوم نقش کلیدی در فرآیند تولید مولیبدن دارند. حق اختراع اروپایی که به تازگی به دانشمندان مرکز ملی تحقیقات هسته ای در Świerk اعطا شده است، می تواند این تولید را به لطف اهدافی که با استفاده از چاپ فضایی ساخته شده اند، بهینه کند.

بدون تشخیص دقیق، صحبت در مورد درمان موثر بیماران به خصوص در مورد سرطان دشوار است. امروزه حدود 80 درصد از روش های تشخیصی با استفاده از رادیوداروها نیازمند استفاده از مولیبدن 99 است. در آینده، راندمان تولید این ایزوتوپ پرتوزای ارزشمند را می توان افزایش داد، از جمله به لطف اهداف اورانیومی تهیه شده توسط چاپ فضایی. حق اختراع اروپا برای چنین راه حلی به تازگی در دست دانشمندان مرکز ملی تحقیقات هسته ای (NCBJ) در Świerk، لهستان قرار گرفته است.

“تقاضای جهانی برای مولیبدن-99 بسیار زیاد است. این یک رادیو ایزوتوپی است که معمولاً در راکتورهای هسته ای تحقیقاتی، یعنی در دستگاه هایی با ظرفیت تولید محدود تولید می شود. به همین دلیل است که بهبود مداوم روش های تولید آن بسیار مهم است.” یکی از مخترعان پتنت پروفسور Paweł Sobkowicz (NCBJ) و تاکید می کند که درخواست ثبت اختراع توسط بنیاد علوم لهستان حمایت مالی شده است و خود پروژه توسط مرکز تعالی NOMATEN MAB NCBJ انجام شده است.

تکنیک های مدرن تصویربرداری از ساختار و عملکرد بدن انسان تا حد زیادی به رادیوداروها، یعنی مواد فعال حاوی ایزوتوپ های رادیواکتیو مناسب انتخاب شده بستگی دارد. هنگامی که رادیودارو به بدن بیمار وارد می شود، سرعت جریان یا محل تجمع آن را می توان با ثبت فوتون های ساطع شده از هسته های رادیوایزوتوپ در حال فروپاشی نظارت کرد.

تکنسیوم-99m متاستابل یکی از مهم ترین ایزوتوپ های رادیویی در پزشکی است. فوتون هایی که ساطع می کند باعث آسیب به بافت نمی شود و توسط آشکارسازهای تجهیزات تشخیصی بدون مشکل ثبت می شود. علاوه بر این، نیمه عمر این رادیوایزوتوپ تنها شش ساعت است، به این معنی که به زودی پس از آزمایش از بدن بیمار محو می شود.

نیمه عمر کوتاه تکنسیوم-99m متقابل یک مزیت از نظر موضوع است. این یک چالش برای متخصصان تشخیص است زیرا محدودیتی رادیکال در زمان ممکن بین تولید رادیوایزوتوپ و روش تشخیصی ایجاد می کند. راه حل این مشکل سال هاست که شناخته شده است: این تکنسیوم نیست که به بیمارستان ها می رسد، بلکه مولیبدن-99 است که در آن تجزیه می شود. نیمه عمر مولیبدن 99 67 ساعت است. این زمانی است که امکان انتقال مسالمت آمیز رادیوایزوتوپ از محل تولید به بیمارستان را تضمین می کند.

MSc می گوید: «مولیبدن-99 معمولاً با تابش نوترون به اهداف کوچک حاوی اورانیوم-235 با غنای پایین تولید می شود. مهندس Maciej Lipka، یکی از نویسندگان مشترک ثبت اختراع. نوترون‌های راکتور توانایی محدودی برای نفوذ به مواد هدف دارند. برای اطمینان از اینکه تا حد امکان هسته‌های اورانیوم ۲۳۵ به مولیبدن ۹۹ تبدیل می‌شوند، اهداف معمولاً به‌صورت صفحات نازک از پراکندگی اورانیوم یا اکسید یا سیلیسید آن در داخل آماده می‌شوند. آلومینیوم. فرآیند تولید کاشی فضای زیادی برای بهینه سازی باقی نمی گذارد. بنابراین، ما روش متفاوتی را برای آماده سازی اهداف اورانیوم پیشنهاد کردیم: چاپ فضایی با تف جوشی پودر لیزری.

تف جوشی پودرهای فلزی با لیزر نوعی پرینت سه بعدی است که بر اساس استفاده از لیزری با قدرت مناسب برای ذوب انتخابی لایه نازکی از پودر که قبلاً به طور مساوی در داخل ظرف روی سکوی کار توزیع شده است، می باشد. پس از ثابت شدن لایه اول، سکو کمی پایین می آید، لایه بعدی پودر اعمال می شود و کل چرخه را می توان به تعداد دفعات مورد نیاز تکرار کرد.

تکنیک های چاپ سه بعدی برای مدت طولانی شناخته شده است، اما تاکنون از آنها برای تولید اهداف اورانیوم برای تابش نوترونی در راکتورها استفاده نشده است. با این حال، ما معتقدیم که این روش تولید اهداف می تواند مزایای زیادی داشته باشد.”


پروفسور Paweł Sobkowicz، NCBJ

در هدفی که در معرض نوترون ها قرار دارد، واکنش های هسته ای رخ می دهد که محصول جانبی آن گرما است. استفاده از پرینت سه بعدی به شما این امکان را می دهد که شکل اهداف را بهینه کنید تا گرما به طور موثرتری به محیط منتقل شود. بنابراین خود اهداف کمتر گرم می شوند و این باعث افزایش محتوای اورانیوم 235 در آنها می شود. در نتیجه، مولیبدن-99 بیشتری می تواند در هر قرار گرفتن در معرض تولید شود.

“هنگام شلیک نوترون ها در یک هدف اورانیومی، نه تنها مولیبدن-99، بلکه بسیاری از ایزوتوپ های دیگر نیز تشکیل می شود. بنابراین، پس از حذف از راکتور، هر هدف باید تحت عملیات شیمیایی مناسب قرار گیرد، که به جداسازی مولیبدن کمک می کند. در همین حال، با به کمک چاپ فضایی، می توان به عنوان مثال، تارگت های روباز با سطح فعال بسیار بزرگ را تهیه کرد که به طور مؤثرتری با حلال های شیمیایی برهمکنش دارند.” لیپکا.

احتمالا امیدوار کننده ترین جنبه این پتنت به پتانسیل افزایش کارایی پردازش خود اورانیوم-235 مربوط می شود. در هر هدف تابش شده، برخی از هسته های این ایزوتوپ دچار دگرگونی هسته ای نمی شوند. بنابراین می توان شکل اهداف چاپ شده را طوری طراحی کرد که میزان اورانیوم بازیافتی را افزایش دهد. پس از استخراج، می توان از آن برای ساخت اهداف بیشتر استفاده کرد.

در حال حاضر، بیش از 10 درصد تقاضای جهان برای مولیبدن-99 توسط رآکتور هسته ای تحقیقاتی لهستانی ماریا، واقع در Świerk در نزدیکی ورشو، پوشش داده می شود. NCBJ همچنین مرکز رادیوایزوتوپ POLATOM، تولید کننده ژنراتورهای تکنسیوم و بسیاری از رادیوداروها را اداره می کند. محصولات POLATOM به بیش از 70 کشور جهان صادر می شود.

منبع:

مرکز ملی تحقیقات هسته ای



منبع