基于中子辐照铂靶的无载体添加Au-199生产工艺开发及其在核医学诊疗中的应用研究

本研究针对核医学对高比活度、高纯度治疗性核素的需求，开发了通过中子辐照天然铂靶结合TBP树脂色谱分离制备无载体添加Au-199的新工艺。研究人员优化了靶材溶解和分离流程，在中低通量反应堆中实现485 GBq/g的产额和78%的分离效率，产物放射核纯度达99.5%，为SPECT成像和靶向β治疗提供了可持续的核素供应方案。

　　

随着核医学在疾病诊断和治疗领域的快速发展，对适合诊疗一体化（theranostics）的放射性核素需求日益增长。理想的治疗性核素需具备合适的半衰期、衰变特性以及可规模化生产的途径。金-199（Au-199）因其独特的核性质（半衰期3.14天，发射β粒子平均能量82 keV和γ射线158.4 keV）成为极具潜力的候选核素——既可用于单光子发射计算机断层成像（SPECT）引导的术前评估，又能通过低能β射线实现对微小转移灶的精准治疗。然而，其生产面临两大挑战：一是需通过高效工艺获得高比活度（specific activity）的无载体添加（non-carrier added, NCA）产品；二是要解决传统生产方法中存在的放射性核杂质问题。

目前Au-199主要通过回旋加速器氘核辐照或反应堆中子辐照铂靶两种方式制备。其中，中子辐照天然丰度铂靶的间接路线（Pt-198(n,γ)Pt-199(β?)Au-199）因能通过化学分离获得高比活度产品而更具优势。但该工艺面临靶材溶解效率低、分离流程复杂、杂质控制难等问题，且不同通量反应堆下的产额和经济效益尚未系统评估。为此，来自约瑟夫·斯蒂芬研究所（Jo?ef Stefan Institute）的研究团队在《Aquacultural Engineering》上发表了最新研究成果，系统开发了基于TBP（磷酸三丁酯）树脂的Au-199放射化学分离工艺，并评估了中高通量反应堆的生产潜力。

本研究主要采用以下关键技术方法：1）利用k?仪器中子活化分析（k?-INAA）定量铂靶和石英安瓿中的杂质；2）通过加热回流优化铂靶的王水溶解流程；3）采用TBP萃取色谱柱实现金与铂、铱的高效分离；4）使用ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）和HPGeγ谱仪分别对稳定同位素和放射性核素进行定量分析；5）在约瑟夫·斯蒂芬研究所TRIGA Mark II中型反应堆（热中子通量3.9×10¹² cm^-2s^-1）和ILL高通量反应堆（8.0×10¹⁴ cm^-2s^-1）开展辐照实验。

材料表征与优化

研究人员首先分析了不同铂材（丝、箔、粉末）及石英安瓿的杂质含量，发现铂箔的金杂质最低（10.1 mg/kg），可最大限度减少无法分离的Au-198副产物。石英安瓿中检测到的钠、铝等元素可能产生干扰放射性核素，提示需严格控制包材纯度。

铂靶溶解工艺优化

通过对比不同物理形态铂材在王水中的溶解效率，发现加热回流（200°C）可将溶解时间从6天缩短至1小时。铂箔因兼具高表面积和易操作性被选为最优靶材，其溶解反应符合：

Pt_(s) + 4HNO₃ + 6HCl → H₂PtCl₆ + 4NO₂ + 4H₂O

Au_(s) + 3HNO₃ + 4HCl → H[AuCl₄] + 3NO₂ + 3H₂O

色谱分离工艺开发

采用TBP树脂在9 M HCl中实现铂和铱的洗脱（回收率>99%），后用8 M HNO₃洗脱金（回收率78%）。柱几何形状（7 mm vs 9 mm内径）和树脂量（0.3 g vs 0.6 g）对分离效率无显著影响。低温动力学实验表明残留金因缺乏载体而洗脱缓慢，需进一步优化。

杂质分离验证

冷实验和辐照后实验均证实铱杂质（Ir-192/Ir-194）与铂一同在盐酸相中被去除，无需额外分离步骤。最终产品仅含0.5%的Au-198（源自靶材金杂质），放射核纯度达99.5%（若不计Au-198则>99.99%）。

辐照产额与产品特性

在TRIGA Mark II反应堆辐照40小时后，11.34 mg铂靶产生3.1 GBq/g的Au-199，比活度为12.7 MBq/nmol；而ILL高通量反应堆辐照167.9小时后产额达475 GBq/g，比活度提升至860 MBq/nmol，可达纯Au-199理论值的56%。产品形式为H[AuCl₄]/8 M HNO₃溶液，可转化为稀HCl溶液用于后续标记。

结论与展望

该研究成功建立了基于天然铂靶和TBP色谱的Au-199规模化生产工艺，兼具高效性和经济性。中型反应堆可提供数十MBq级活度，满足 preclinical研究和早期临床需求；高通量反应堆则能生产GBq级治疗剂量。Au-199的软β谱（平均能量82 keV）较Lu-177（134 keV）更具组织局灶性，有望降低正常组织损伤。未来工作需重点开发配套的金特异性螯合剂，并探索其在金基药物（如抗关节炎药物）药代动力学研究及癌症靶向治疗中的应用。

本研究为核医学提供了一种可持续的Au-199供应方案，尤其促进了中型反应堆在诊疗核素生产中的资源利用，对推动新型放射性药物的临床转化具有重要意义。