Радиоактивный источник и способ его изготовления

Радиоактивный источник и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии получения медицинских средств, содержащих радиоактивные вещества, и может быть использовано для терапии онкологических заболеваний, а также для получения β-источников, применяемых в приборостроении и биологических исследованиях.

Известен способ изготовления радиофармацевтического препарата на основе радиоактивного изотопа йода [Источник на основе радионуклидов йода и способ его изготовления. Патент РФ 2228555, МПК (7) G21G 4/04 / Балуев А.В., Митяхина B.C. и др. Опубл. 2004.05.10], сущность которого заключается в нанесении на металлический стержень из серебра многослойного покрытия, в котором закрепляется радионуклид, и последующего капсулирования композиции. Недостатком этого способа является сложность изготовления, обеспечения воспроизводимого количества адсорбированного радиоактивного йода на поверхности матрицы и ограниченность в выборе материала носителя, поскольку прочность сцепления слоев композиции основана на химическом сродстве серебра и йода.

Известен также способ получения препарата на основе стронция-89 [Способ получения препарата на основе стронция-89. Патент РФ 2187336. МПК (7) А61К 51/00. / Каюрин О.Ю, Нерозин Н.А. и др. Опубл. 2002.08.20], предполагающий нанесение радионуклида на твердый носитель. Недостатком этого способа является использование в качестве твердого носителя полимера полиакрилатной и других структур, способных к радиолизу при распаде радиоактивного изотопа, что, в свою очередь, может негативно воздействовать на живые ткани.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является радиоактивный источник и способ его изготовления для использования в брахитерапии, содержащий радиоизотоп внутри герметичного биосовместимого контейнера [Радиоактивный источник для использования в брахитерапии. Способ его изготовления (варианты), способ лечения с использованием, и композиция на его основе. Заявка 2001115702. МПК (7) А61М 36/00. Опубл. 2003.07.27. / Сноу Р.А., Бейкон Э.Р. и др.]. Недостатком этого способа является необходимость заключения источника в контейнер, сложность изготовления контейнера с рельефной поверхностью, необходимой для ультразвукового поиска источника в тканях, и необходимость применения инертных, в том числе драгоценных, металлов для материала контейнера (золото, платина) или лучших сортов нержавеющей стали для обеспечения биологической совместимости с тканями организма.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления радиоактивного источника с одновременным сохранением инертности по отношению к тканям организма.

Поставленная задача решена за счет того, что в радиоактивном источнике, также как в прототипе, содержащем радиоактивный изотоп Y₂О₃ или SrO, согласно изобретению радиоактивный изотоп размещен в объеме твердого носителя и представляет собой монолитную стеклокристаллическую оплавленную композицию или композицию, помещенную на металлический держатель; в качестве твердого носителя используют биоинертное стекло на основе калиевого полевого шпата, при этом композиция содержит:

оксид (Y₂О₃ или SrO), содержащий радионуклиды - 5-50% мас.

порошок стекла - 50-95% мас.

Указанный технический результат достигается тем, что в способ изготовления радиоактивного источника, имеющего шероховатую поверхность, согласно изобретению порошкообразные оксиды иттрия или стронция смешивают с порошком фритты стекла, смесь в виде суспензии наносят на металлический держатель или формуют без держателя, сушат и оплавляют при температуре 870-900°С, а шероховатость поверхности создают сочетанием размеров частиц применяемых порошковых материалов:

радиоактивные оксиды, содержащие 10% частиц	- 200-300 мкм
порошок стекла	- 1-3 мкм.

Применение стеклокристаллической композиции, состоящей из оксида радиоактивного элемента (стронций-89, иттрий-90) и биоинертного стекла, позволяет отказаться от заключения источника в контейнер, то есть совместить эти две детали в одном изделии.

В качестве твердого носителя используют биоинертное стекло на основе калиевого полевого шпата, вводимого в виде порошка в количестве 50-95% от общей массы композиции. А необходимая шероховатость создается наличием в составе композиции крупных частиц оксида (200-300 мкм). Состав стекла подбирается таким образом, чтобы при максимальном содержании радиоактивного оксида обеспечивалась достаточная адгезия стеклокристаллической композиции к металлу, соответствие коэффициентов термического расширения металла и эмали и высокая химическая стойкость к воздействию биологических жидкостей.

Радиоактивная композиция может применяться самостоятельно в виде стеклокристаллической оплавленной композиции, а также при нанесении ее на металлический держатель. В качестве держателя применяется титан и нержавеющая сталь в виде стержня или иглы, на которую наносится биоинертное стекло, прочно удерживающая от 5 до 50 мас.% оксида радиоактивного элемента. При лечении заболевания, чувствительного к воздействию лучевой терапии, игла размещается в опухоли на время, достаточное для передачи терапевтически эффективной дозы.

Композиция готовится смешиванием порошкообразных оксидов иттрия и стронция, содержащих Y-90 или Sr-89 соответственно, с порошком фритты стекла. Смесь в виде суспензии с временной связкой наносится на металлический держатель (стержень, иглу), формуется в виде капсулы, сушится и оплавляется при температуре 870-900°С. При необходимости композиция формуется без держателя. Шероховатость поверхности создают сочетанием размеров частиц применяемых порошковых материалов: радиоактивные оксиды - 10-300 мкм, порошок стекла - 1-3 мкм. Крупные частицы (200-300 мкм) составляют 10% от массы порошка оксидов. При этом на поверхности источника самопроизвольно образуется микрорельеф, существование которого объясняется тем, что при данной температуре не происходит полного растворения кристаллических частиц оксидов в стекле. Благодаря применению калиевого полевошпатового стекла, характеризуемого высокой вязкостью расплава, композиции при формовании и обжиге хорошо удерживают форму. Компонентный состав стекла обеспечивает необходимое значение теплового расширения и адгезию композиции к металлу (титан, кобальт-хромовый сплав, никель-хромовый сплав, никелид титана). Расплав стекла хорошо смачивает и прочно удерживает частицы тугоплавких оксидов, растворение которых в расплаве очень незначительно. Поэтому на поверхности оплавленной композиции появляется естественный рельеф, образованный частицами радиоактивного оксида, покрытых тонкой пленкой стекла. Оптимальное содержание активного оксида в композиции определено в пределах 5-50 мас.%. При содержании ниже 5% рельеф поверхности не выражен, что затрудняет ультразвуковую идентификацию капсулы в тканях в случае изготовления композиции без металлического держателя. Введение более 50% тугоплавкого оксида также нецелесообразно, так как при этом увеличивается температура, необходимая для оплавления композиции, резко снижается адгезионная прочность изделия. Температура закрепления носителя 900°С является оптимальной, так как при данной температуре и коротком времени обжига не наблюдается образования окалины на поверхности металлического держателя и его деформации. Последнее особенно важно для держателя из титана и его сплавов, обладающего низкой температурой полиморфного превращения. Готовый композиционный материал характеризуется значением предела прочности при изгибе 75-120 МПа, химической стойкостью, определяемой по активности физиологического раствора после выдерживания в нем источника, в диапазоне 1-2 Бк.

Пример

Порошкообразный оксид, содержащий радионуклиды (Y₂О₃ или SrO₂) с дисперсностью частиц в диапазоне 10-300 мкм (средний размер 25-35 мкм, содержание крупных частиц 200-300 мкм около 10%), смешивается с тонкоизмельченным порошком стекла, полученного на основе калиевого полевого шпата с добавками оксидов (средний размер зерна 1-3 мкм). Состав стекла в пересчете на оксиды приведен в таблице 1. Суспензия готовится с добавлением органического связующего на водной основе, наносится на металлический носитель в виде иглы методом окунания, сушится при температуре 100-120°С, затем закрепляется нагреванием до температуры 870-900°С. Температурный диапазон термообработки композиции обусловлен снижением механической прочности гранул и покрытий при обжиге ниже 870°С и сглаживанием рельефа поверхности при термообработке выше 900°С. Свойства получаемых композиций приведены в таблице 2. Шероховатость поверхности оценивалась по неровностям профиля, при сканировании поверхности образцов на приборе «Micro measure 3D Non contact Profilometry» (Франция). Диаметр сканирующего луча 2 мкм, площадь сканированной поверхности 0,25 см². Средняя высота неровностей оценивается по параметру Ra, наибольших неровностей - Rz. Примеры рельефа поверхностей радиоактивных стеклокристаллических композиций приведены на чертеже.

Радиоактивный источник и способ его изготовления

1. Радиоактивный источник, содержащий радиоактивный изотоп Y₂О₃ или SrO, отличающийся тем, что радиоактивный изотоп размещен в объеме твердого носителя и представляет собой монолитную стеклокристаллическую оплавленную композицию или композицию, помещенную на металлический держатель, в качестве твердого носителя используют биоинертное стекло на основе калиевого полевого шпата, при этом композиция содержит, мас.%:

оксид (Y2О3 или SrO),
содержащий радионуклиды	5-50
порошок стекла	50-95

2. Способ изготовления радиоактивного источника, имеющего шероховатую поверхность, отличающийся тем, что порошкообразные оксиды иттрия и стронция смешивают с порошком фритты стекла, смесь в виде суспензии наносят на металлический держатель или формуют без держателя, сушат и оплавляют при температуре 870-900°С, а шероховатость поверхности создают сочетанием размеров частиц применяемых порошковых материалов, мкм:

радиоактивные оксиды, содержащие 10% частиц	200-300
порошок стекла	1-3