通过萃取色谱树脂法，从受到36 MeV α粒子辐照的Tl?CO?靶材中生产并分离NCA 204,206Bi放射性同位素

《Applied Radiation and Isotopes》：Production and separation of NCA 204,206Bi radioisotopes from 36 MeV alpha particle irradiated Tl 2CO 3 target by extraction chromatography resins

无载体铋-204、铋-206从铊靶中通过固液萃取实现高分离因子4.85×10^5，TK-101树脂在1M硝酸中完全萃取铊，铋保留在液相；TK-200树脂对铋选择性高但伴随铊共萃取。

　　

Sayantani Mitra | Nabanita Naskar | Sandipan Dasgupta | Jagannath Datta | Audie Bombard | Susanta Lahiri

加尔各答大学环境科学系，印度加尔各答 700019

摘要

评估了两种市售的萃取色谱树脂TK-101和TK-200在放射性化学分离中的应用，这些树脂用于分离从36 MeV α粒子轰击Tl₂CO₃靶产生的未添加载体的^204,206Bi。在1M HNO₃条件下，使用固液萃取方法时，TK-101实现了优异的一步分离效果，分离因子S(_Tl/Bi) = 4.85 × 10⁵。TK-101完全提取了Tl，使得NCA ^204,206Bi留在水相中。而TK-200对Bi放射性同位素具有选择性，在1M HNO₃条件下可达到最大提取效果，但同时也会提取一定量的Tl。

引言

当前核医学的趋势是寻找非传统的放射性示踪剂，以替代PET和SPECT成像中的放射性同位素。在这方面，不同的Bi放射性同位素在核医学中可能有潜在的应用。例如，α发射体^212,213Bi可用于靶向α治疗（TAT）。²¹³Bi的半衰期为45.6分钟，它通过两种方式衰变：(i) β^-衰变为超短寿命的²¹³Po（3.7μs），后者也是一种α发射体；(ii) α粒子衰变为短寿命的²⁰⁹Tl（2.16分钟）（NuDat 3.0）。此外，²¹³Bi还会发射440.45 keV的γ射线，这有助于扫描器官、监测放射性核素的生物分布和药代动力学。Bi能形成极其稳定的螯合物，确保其与单克隆抗体、肽和其他生物分子的结合，这些生物分子可作为放射性核素向肿瘤组织输送的载体，在多项关于²¹³Bi在核医学中应用的研究中得到了利用（Guseva, 2014）。其他非传统的Bi放射性同位素，如^{203, 204,206}Bi，通过电子捕获衰变，可能在生物分布、生物成像和诊断研究中发挥作用。有趣的是，这些发射γ射线的Bi放射性同位素可以与α发射体^212,213Bi组成治疗诊断对。²⁰³Bi（半衰期11.76小时）衰变为²⁰³Pb（半衰期51.93小时），从而成为²⁰³Pb的来源。²⁰³Pb可用作铅放射性化学研究的放射性示踪剂。²⁰⁴Bi（半衰期11.76小时）衰变为^204mPb（半衰期66.93分钟），可用于扰动角相关（PAC）光谱学（Blanco等人，2025）。因此，开发Bi放射性同位素的放射性化学分离方法对于促进其作为放射性药物和其他放射性示踪剂的应用非常重要。

文献中关于从Tl靶中分离Bi放射性同位素的报道很少。我们实验室早期的一项研究由Nayak等人（2003年）进行，他们使用锆钒酸盐（SLX）和甲基异丁基酮（MIBK）- HCl（LLX）方法从36 MeV α粒子辐照的Tl₂O₃靶中分离出了^204–206Bi。在3M HCl条件下，MIBK相提取了100%的Tl，而NCA Bi留在水相中，分离因子超过10^{5₂CO₃）靶中分离NCA 206,204Bi的方法（Naskar等人，2025年）。Tl被冠醚选择性提取，而NCA Bi留在水相中。}

在本研究中，我们评估了两种萃取色谱树脂TK-101和TK-200在从α粒子辐照的碳酸铊（Tl₂CO₃靶中分离未添加载体的²⁰⁴Bi（半衰期11.22小时）和²⁰⁶Bi（半衰期6.24天）放射性同位素方面的效果。

试剂

碳酸铊（纯度99.9%）购自Sigma Aldrich。¹⁹⁷Au箔（纯度99.9%，厚度0.025毫米）购自Alfa Aesar，并通过滚压将其厚度减小至4.6 mg/cm²。HNO₃购自Merck。市售的固相萃取色谱树脂TK-101（粒径100–150 μm）和TK-200（粒径100–150 μm）由TrisKem International提供。

辐照细节

图1显示了α粒子在Tl靶上产生^204,206Bi的激发过程

结果与讨论

实验条件下放射性同位素的产率是根据靶材料溶解前获取的$$-光谱计算得出的。表1显示了最终产物中的放射性同位素产率。

SLX研究表明，在研究的HNO₃浓度范围内，TK-101提取了超过95%的Tl。在10^-4至10^-1 M HNO₃浓度范围内观察到Bi的提取，而在1和3 M浓度时提取量急剧下降至基线水平。

结论

评估了两种萃取色谱树脂在分离未添加载体的Bi放射性同位素（NCA Bi）方面的效果。基于冠醚的TK-101树脂能够从α粒子辐照的Tl靶中有效分离出^204,206Bi，且分离因子很高。另一方面，TK-200树脂对Bi具有选择性，但也观察到一定量的Tl被共同提取。为了大规模生产NCA Bi，需要使用更厚的Tl靶。

作者贡献声明

Nabanita Naskar：撰写 – 审稿与编辑、方法学、资金获取、概念设计。Sandipan Dasgupta：软件、资源、数据管理。Sayantani Mitra：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学、实验研究、数据分析。Audie Bombard：资源提供。Jagannath Datta：资源提供、数据管理。Susanta Lahiri：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、数据分析。

未引用的参考文献

国家核数据中心。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突或竞争利益

资助

本工作得到了印度科学与工业研究委员会（CSIR）的CSIR Emeritus Scientist Project No 21(1156)/22/EMR-II项目的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢加尔各答变能量回旋加速器中心（VECC）的工作人员和靶实验室的合作。SL感谢Emeritus Scientist项目（21(1156)/22/EMR-II）提供的必要资助。NN感谢印度政府的科学技术部提供的DST-INSPIRE奖学金。