使用浸渍了DEHPA的Amberlite树脂，对N.C.A. 177Lu与经过辐照处理的natYb靶材进行了高效的梯度色谱分离

《Journal of Chromatography A》：A robust gradient chromatographic separation of N.C.A. 177Lu from irradiated natYb target using a DEHPA-impregnated Amberlite resin

铪-177从辐照镧中分离的关键技术研究，通过DEHPA功能化Amberlite IR120H树脂实现Lu3?与Yb3?的选择性吸附。pH 4.5条件下实现定量吸附，梯度洗脱（α-HIBA 0.05-0.20 M，pH 4.5-5.0）获得96%放射性纯度、88%回收率的铪-177纯品，Yb残留量低于ppm级。研究验证了新型功能树脂在放射性药物分离中的应用潜力。

　　

Mohamed A. Gizawy | A. M. Shahr El-Din | E.H. Borai

埃及原子能局热实验室中心标记化合物部门，邮政信箱13759，开罗，埃及

摘要

¹⁷⁷Lu（无载体添加，N.C.A.）是用于靶向β?治疗的最具前景的放射性核素之一，然而由于其化学性质与镱（Yb）非常相似，从辐照后的镱中分离和纯化¹⁷⁷Lu仍然具有挑战性。在本研究中，开发了一种浸渍了二(2-乙基己基)磷酸（DEHPA）的Amberlite IR120H树脂，并对其进行了全面表征。随后将该材料作为选择性分离固定相进行应用。在一系列pH值下进行了批量吸附实验，以评估Lu(III)和Yb(III)的提取行为。在pH 4.5时，两种阳离子均实现了定量吸附，但观察到了有限的Lu/Yb选择性。色谱试验表明，等度α-HIBA洗脱剂仅提供了部分分离效果，使得放射化学纯度约为91%。相比之下，使用逐步梯度α-HIBA（0.05–0.20 M；pH 4.5–5.0）可以获得分离度较高的¹⁷⁷Lu组分，回收率为88%，放射化学纯度达到96%，同时抑制了Yb的渗出。质量控制测试确认放射性核素的纯度超过99.9%，Yb的污染低于ppm级别。这些结果建立了一种简单且可靠的途径，用于生产适用于临床应用的N.C.A. ¹⁷⁷Lu。

引言

靶向放射性核素治疗已成为现代核医学的基石，其中β?发射的放射性核素能够选择性地消融恶性组织，同时最大限度地保护健康细胞[1]。在这些放射性核素中，镥-177（¹⁷⁷Lu）因其优异的核衰变特性（半衰期t_1/2约为6.7天）、适合治疗的低能量β?粒子（E_β(max) = 0.497 MeV）以及可用于治疗后成像和剂量测定的γ光子（208.37和112.98 keV）而占据核心地位。这些特性推动了¹⁷⁷Lu标记制剂在神经内分泌肿瘤和前列腺癌治疗中的临床应用，从而产生了对高比活度、无载体添加（N.C.A.）产品的强烈需求[[2], [3], [4]]。

生成¹⁷⁷Lu有两种主要核方法：直接法（¹⁷⁶Lu的中子辐照）和间接法或无载体添加法（¹⁷⁶Yb的中子活化生成¹⁷⁷Yb，随后衰变为¹⁷⁷Lu）[[5], [6]]。直接法操作简便，但产生的¹⁷⁷Lu比活度较低，并可能产生^177mLu（一种长寿命的亚稳态核异构体，可能影响放射性核素的纯度）[7]。相比之下，间接法（¹⁷⁶Yb(n, γ)¹⁷⁷Yb → ¹⁷⁷Lu）可以制备出比活度更高的N.C.A. ¹⁷⁷Lu；然而，这种方法需要从大量化学性质相似的Yb(III)中分离出微量的¹⁷⁷Lu，因此具有较高的分离难度[[8], [9], [10]]。

由于相邻镧系元素的离子半径、配位数和水中的化学行为几乎相同，因此将¹⁷⁷Lu与Yb分离非常困难。因此，传统的溶剂萃取和离子交换方法通常需要仔细调整络合剂浓度、pH值和离子强度才能获得较好的分离效果。多年来，人们探索了多种分离策略，包括离子交换色谱、液-液萃取、电化学分离和萃取色谱[[11], [12], [13], [14], [15], [16]]。然而，许多方法存在通量低、选择性不足或难以达到放射性药物级纯度的问题。最近，功能化色谱和混合吸附剂系统的进展表明，在受控化学条件下定制配体环境以实现选择性金属离子分离是可行的[[17], [18], [19], [20], [21], [22]]。

此外，溶剂浸渍树脂（SIRs）作为镧系元素分离的新平台重新受到关注，它们能够将萃取分子固定在固体支持体上，同时结合了固相系统的操作优势和选择性络合化学特性。基于树脂的基质中，Amberlite树脂因其机械强度高、化学稳定性好以及明确的磺化聚苯乙烯骨架而长期被广泛应用[23]。有机磷萃取剂如二(2-乙基己基)磷酸（DEHPA，简称D2EHPA）因其与三价稀土元素的强选择性强络合作用而被广泛用于镧系和锕系元素的分离[24]。

Amberlite IR120H是一种磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯（DVB）强酸阳离子交换树脂，具有优异的机械稳定性，使其成为放射化学应用中萃取剂浸渍的理想选择。用DEHPA浸渍Amberlite IR120H预计会在树脂珠内引入额外的磷酸基配位位点，从而增强对镧系阳离子的亲和力，实现选择性相互作用。

本研究旨在探讨使用DEHPA浸渍的Amberlite IR120H作为选择性色谱固定相，从辐照后的镱中分离N.C.A. ¹⁷⁷Lu。通过对树脂进行系统表征以确认结构变化，并通过批量吸附实验评估Lu和Yb的pH依赖性提取行为。随后将研究等度和逐步梯度洗脱使用α-HIBA的条件，以确定最佳分离参数。最后，对洗脱出的¹⁷⁷Lu进行全面的质控测试，包括放射性核素纯度、放射化学纯度和化学纯度，以评估其临床应用的适用性。

材料和试剂

高纯度天然氧化镱（Yb₂O₃，≥99.9%）购自Alfa Aesar（英国），用作辐照靶材。阳离子交换树脂Amberlite? IR120(H)（Thermo Scientific，美国）作为萃取剂浸渍的聚合物支撑基质。二(2-乙基己基)磷酸（DEHPA）和浓硝酸（HNO₃，65%）购自Sigma-Aldrich（德国）。α-羟基异丁酸（α-HIBA）购自Fluka（瑞士），柠檬酸钠购自...

Amberlite IR120H及其DEHPA浸渍形式的结构表征

为了更好地了解分离过程中Lu和Yb的行为，对原始Amberlite IR120H树脂及其DEHPA浸渍形式进行了详细的表征。结合了光谱、显微镜和热分析方法，清楚地证明了DEHPA的掺入及其对树脂形态和物理化学性质的影响。

结论

本研究表明，DEHPA浸渍的Amberlite IR120H树脂为从辐照后的^natYb靶材中分离¹⁷⁷Lu提供了一个机械和操作上稳定且高效的平台。虽然等度α-HIBA洗脱方法的选择性有限，但梯度洗脱方法成功利用了Lu/Yb络合之间的细微差异，获得了高纯度的N.C.A. ¹⁷⁷Lu，其回收率和纯度符合放射性药物标准。

CRediT作者贡献声明

Mohamed A. Gizawy：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、可视化、验证、方法学、数据分析、概念化。A. M. Shahr El-Din：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。E.H. Borai：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、方法学、研究、数据分析、概念化。

利益冲突声明

作者们没有需要声明的潜在利益冲突。所有合著者均已审阅并同意手稿的内容。作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。