通过液体闪烁计数法对碳-14尿素胶囊中的钴-60进行限量测试

《Applied Radiation and Isotopes》：Limit test for cobalt-60 in carbon-14 urea capsules by liquid scintillation counting

新方法通过液闪计数法测定14C-尿素胶囊中60Co杂质，利用Compton电子选择合适ROI区域，消除14C和淬灭效应干扰，灵敏度达≤0.0064%，满足药典对≤0.1%杂质限值的检测要求，为常规质量控制提供实用指导。

　　

王亚东|王毅|戴雄新

中国辐射防护研究院，太原 030006，中国

摘要

本文开发了一种利用液闪计数（LSC）方法测定¹⁴C-尿素胶囊中⁶⁰Co杂质的新方法。该方法通过选择¹⁴C-尿素胶囊样品的LSC光谱中的适当感兴趣区域（ROI），利用⁶⁰Co产生的康普顿电子计数信号来进行⁶⁰Co的分析。通过使用固定的样品制备程序，可以有效消除高活性¹⁴C引起的光谱干扰和淬火效应。该方法使用商业¹⁴C-尿素胶囊进行了标准添加法验证，其⁶⁰Co活度的结果与预期值吻合良好。该方法的灵敏度计算为⁶⁰Co含量≤0.0064%，足以用于检测¹⁴C-尿素胶囊中0.1%的放射性杂质（包括⁶⁰Co）。该方法为使用LSC进行¹⁴C-尿素胶囊的放射性核素纯度测试提供了实用的指导，并可直接应用于¹⁴C-尿素胶囊的常规质量检测。

引言

幽门螺杆菌（H. pylori）是一种革兰氏阴性、多鞭毛细菌，定植于人体胃的黏膜表面，可能感染全球超过一半的人口（NTP，2018年）。H. pylori可导致非贲门胃癌和胃黏膜相关淋巴组织（MALT）淋巴瘤，已被列为人类致癌物。H. pylori产生的尿素酶的存在可以作为感染的指标。自20世纪80年代以来，¹⁴C-尿素呼气试验（¹⁴C-UBT）通过测量口服¹⁴C标记尿素后呼吸中释放的¹⁴C₂来诊断H. pylori感染（Marshall和Surveyor，1988年；Henze等人，1990年；Desroches等人，1997年；Graham和Klein，2000年；?ztürk等人，2003年；Zhou等人，2017年；Wang等人，2021年）。尽管放射性¹⁴C-尿素引起的辐射暴露非常微小，且不推荐在儿童和孕妇中使用，但由于其无创性、低成本和操作简便性，¹⁴C-UBT仍然是检测H. pylori感染的主要方法（Bentur等人，2009年；Fock等人，2009年；Malfertheiner等人，2009年）。

¹⁴C-尿素胶囊用于¹⁴C-UBT最早于1997年在美国上市，其质量规格在美国药典（USP）中有所规定（Balon和Roff，1998年；USPC，2019年）。由于¹⁴C-尿素胶囊含有放射性¹⁴C，其放射性核素纯度是药品生产和药品检验质量控制的重要方面。根据USP 43的规定，¹⁴C-尿素胶囊的放射性核素纯度对于¹⁴C放射性而言不得低于99.9%。因此，用于测定放射性核素纯度的方法必须具有足够的灵敏度，以便能够检测到大量¹⁴C中0.1%的放射性杂质。尽管USP 43中提到可以通过水溶解胶囊的液闪计数（LSC）来确定放射性核素纯度，但并未详细说明具体的分析程序或特定的放射性核素杂质，也未提供关于如何实际分析¹⁴C-尿素胶囊放射性核素纯度的指导。因此，为了确保¹⁴C-尿素胶囊的药品质量，需要建立一种测定放射性核素纯度的分析方法。

¹⁴C-尿素胶囊的放射性核素纯度取决于用于制备放射性标记尿素的¹⁴C原料。为了生产高比活度的¹⁴C，需要用高通量的热中子连续轰击（通常为两年）高纯度氮化铝（AlN）靶材。冷却后，经过放射化学分离和纯化处理，最终获得比活度为50-60 mCi mmol^-1的¹⁴C标记碳酸钡，作为¹⁴C标记的原料（Kitson和Speed，2012年）。由于原始AlN靶材中存在元素杂质（如O、C、Cl、Fe和Co），中子活化还会产生多种放射性核素。虽然短寿命的放射性核素会在靶材的长时间冷却过程中衰变（通常超过半年），并且大多数长寿命核素也可以通过化学分离从靶材中去除，但最终产品中的¹⁴C标记碳酸钡中仍可能残留少量高产量的放射性核素（如⁶⁰Co、⁵⁵Fe和³⁶Cl）。然而，根据放射性杂质的活化计算，寿命极长的³⁶Cl（半衰期为301,300年）的活性与⁶⁰Co和⁵⁵Fe相比可以忽略不计。研究发现，在照射靶材中⁶⁰Co是最主要的放射性杂质（在每克AlN中约为50 mCi，即¹⁴C的5 mCi g^-1），这是由于⁵⁹Co通过中子活化反应产生的）。因此，为了药品质量控制，需要检测¹⁴C-尿素胶囊最终产品中的⁶⁰Co活性。同时，需要在从¹⁴C样品中化学分离出⁵⁵Fe后通过LSC进行测定，其分析细节已在其他文献中发表（Ma等人，2021年）。

⁶⁰Co是一种β-γ发射体，通过发射一个β粒子（E_βmax=317.88 keV，强度为99.88%）和一对γ射线（E_γ=1332.49 keV，99.98%；以及E_γ=1173.23 keV，99.85%）衰变为稳定的⁶⁰Ni。虽然⁶⁰Co通常通过γ光谱法进行定量，但也可以通过液闪计数（LSC）进行测量（Kossert等人，2018年；Feng等人，2016年）。实际上，LSC也用于¹⁴C-尿素产品中¹⁴C的放射性核素鉴定和活性测量（USPC，2019年）。因此，LSC是分析人员同时测定¹⁴C和⁶⁰Co杂质活性的便捷选择。除了β粒子外，γ射线产生的康普顿电子也会贡献到⁶⁰Co的LSC光谱中。⁶⁰Co的这两个特定γ射线的康普顿电子最大能量分别为1118 keV和963 keV，均高于¹⁴C（E_βmax=156.48keV，100%）和⁶⁰Co（E_βmax=317.88keV）的β最大能量。如图1中⁶⁰Co的ROI区域所示的小峰所示，这些康普顿电子可以在超出¹⁴C和⁶⁰Co β光谱的能量区域产生计数信号（Feng等人，2016年）。如果存在⁵⁵Fe杂质，也不会干扰⁶⁰Co的测量，因为⁵⁵Fe的LSC光谱位于低能量区域，与¹⁴C的光谱完全重叠。因此，通过在¹⁴C-尿素胶囊样品的LSC光谱中选择适当的ROI，可以从相对较高的¹⁴C活性中筛选出微量的⁶⁰Co杂质。

本研究开发了一种利用液闪光谱法筛选¹⁴C-尿素胶囊中⁶⁰Co杂质的特定方法，并描述了⁶⁰Co限值的分析程序。同时，还研究和评估了高活性¹⁴C（与选择性相关）和淬火效应（与稳健性相关）对⁶⁰Co测定的光谱干扰。

试剂和标准品

所有溶液均使用电阻率大于18 MΩ·cm的超纯水（UPW）制备，该超纯水来自Milli-Q参考系统。使用分析级浓硝酸（HNO₃）配制0.1 M的溶液以溶解¹⁴C-尿素胶囊。使用食品级黄色染料溶液调整LSC样品的淬火水平，以建立淬火标准曲线。本研究中测试了三种类型的液闪（LS）混合液，包括OptiPhase

方法开发

为了通过LSC准确定量⁶⁰Co，需要确定一个不受¹⁴C光谱干扰的⁶⁰Co专属ROI。为了找到⁶⁰Co的专属ROI，测量了相同淬火水平的¹⁴C和⁶⁰Co样品，并对其LSC光谱进行了归一化以进行比较。如图1所示，⁶⁰Co的LSC光谱包含两个峰，即一个低能量的主峰（直接由⁶⁰Co的β粒子产生）和一个高能量的次峰（由

结论

本文开发了一种可靠且方便的方法，利用液闪光谱法筛选¹⁴C-尿素胶囊中的⁶⁰Co杂质。该方法推荐使用固定的样品制备程序，并通过LSC测定⁶⁰Co的含量。研究了高活性¹⁴C峰的尾部光谱干扰和淬火对⁶⁰Co测定的光谱畸变，结果表明该方法对⁶⁰Co具有良好的选择性和稳健性

CRediT作者贡献声明

王亚东：撰写——原始草稿、研究、数据分析、数据管理。王毅：撰写——审阅与编辑。戴雄新：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法学

未引用参考文献

Malfertheiner等人，2017年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了中国辐射防护研究院（CIRP）的财政支持。