溶剂萃取后医用放射性核素溶液中有机污染物的评估及微柱净化技术研究

《Applied Radiation and Isotopes》：Assessment of organic contaminations in product radionuclide solutions after solvent extraction, and their subsequent removal using microcolumns

本刊推荐：为解决溶剂萃取分离医用放射性核素过程中有机螯合剂污染影响后续放射性标记的问题，研究人员开展了对BPHA、DIZ和D2EHPA等螯合剂污染程度的评估及微柱净化方法研究。结果表明BPHA和DIZ污染会显著干扰Ga-68和Cu-64的DOTA标记效率，而开发的AG 1-X8树脂微柱净化法可完全去除BPHA污染，同时将溶液体积从5 mL降至150 μL以下，酸度从6 M HCl降至MQ水，铜污染降低95%。该技术为自动化微流体溶剂萃取程序的集成提供了重要解决方案。

　　

在核医学快速发展的今天，医用放射性核素如Ga-68、Cu-64和Ac-225在癌症诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。这些放射性核素通常通过加速器或核反应堆辐照富集靶材料后，需要从靶材中分离纯化。虽然离子交换色谱是主流分离方法，但溶剂萃取法特别是微流体溶剂萃取技术因其高选择性和易于自动化而备受关注。然而，这种新兴技术面临着一个尚未充分研究的问题：萃取过程中使用的有机螯合剂和溶剂可能会污染最终的放射性核素溶液，进而影响后续放射性药物的标记效率和质量控制。

目前，医用放射性核素的生产必须符合严格的药品生产质量管理规范(GMP)要求，包括放射化学纯度、放射性核素纯度和化学纯度等标准。虽然已有研究关注溶剂萃取过程的效率和选择性，甚至评估了最终溶液中常见的金属污染物，但有机污染物特别是螯合剂残留问题却被忽视。这种忽视可能带来严重后果，因为痕量的萃取螯合剂不仅可能违反监管要求，更可能干扰放射性药物与靶向分子的标记过程。

为了解决这一关键问题，荷兰代尔夫特理工大学辐射科学与技术系的研究团队在《Applied Radiation and Isotopes》上发表了他们的最新研究成果。研究人员系统评估了溶剂萃取后医用放射性核素溶液中有机污染物的存在情况，并开发了一种创新的微柱净化方法。

研究团队采用了多种关键技术方法：通过紫外-可见光谱(UV-Vis)检测反向萃取后溶液中的有机污染物；使用DOTA(1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸)进行放射性标记实验评估污染物干扰；采用即时薄层色谱(iTLC)分析标记效率；开发基于AG 1-X8离子交换树脂的微柱净化技术；利用电感耦合等离子体光学发射光谱(ICP-OES)分析金属污染物分布。

有机污染物检测

研究人员首先通过UV-Vis光谱分析了三种常用螯合剂BPHA、DIZ和D2EHPA在反向萃取过程中的污染情况。结果显示，BPHA在270 nm处有明显的吸收峰，表明其确实污染了水相溶液。DIZ在250 nm处出现吸收峰，可能与其氧化产物有关。而D2EHPA的污染浓度低于检测限(<1 ppm)。此外，所有样品中都检测到不同程度的氯仿污染。这些发现首次证实了溶剂萃取过程中有机污染物向产品溶液迁移的问题。

DOTA放射性标记

为评估污染物对放射性药物标记的实际影响，研究人员进行了DOTA标记实验。结果令人关注：BPHA污染使Ga-68的DOTA标记效率从99.58%显著下降；DIZ污染导致Cu-64的标记行为异常，部分Cu-64与DIZ形成复合物干扰正常标记；而D2EHPA污染对Ac-225的标记效率没有明显影响。磷成像分析进一步证实了BPHA浓度与标记效率下降之间的剂量依赖关系。

微柱净化

针对BPHA污染问题，研究团队开发了一种创新的微柱净化方法。他们设计了两种不同宽度(2 mm和5 mm)的微柱，填充AG 1-X8离子交换树脂。实验表明，在20-50 μL/min的流速下，Ga-68的吸附效率超过98%。随后用超纯水(MQ)洗脱，可将5 mL的6 M HCl溶液浓缩至150 μL以下，同时酸度大幅降低。最重要的是，UV-Vis光谱证实洗脱液中完全检测不到BPHA污染。净化后的Ga-68溶液进行DOTA标记，效率恢复至98.3%，证明该方法有效消除了有机污染物的干扰。

常见金属污染物的分布

考虑到实际生产中金属污染物的常见问题，研究人员还评估了微柱对Zn、Fe和Cu等金属杂质的去除效果。结果显示，该方法对Cu的去除率高达94.2%，对Zn和Fe的去除率分别为97.6%和77.9%。这一特性特别有利于Ga-68生产过程中可能共生的Cu-61等杂质核素的去除。

本研究首次系统评估了溶剂萃取法生产医用放射性核素过程中的有机污染问题，并开发了有效的解决方案。研究发现BPHA和DIZ污染会显著干扰后续的放射性标记过程，而微柱净化技术不仅能有效去除有机污染物，还能同时实现溶液浓缩和酸度调节，为自动化放射性药物生产平台的构建提供了重要技术支持。该方法不仅适用于溶剂萃取流程的集成，也可扩展至发生器洗脱液等其他放射性核素溶液的纯化应用，具有广泛的临床应用前景和产业化价值。