Kỹ thuật tách sắc ký cột kép là kỹ thuật mới đã được phát triển nhằm phân tách 68Ge từ hợp kim Ga-Ni sau khi bị bắn phá bởi bức xạ. Khoảng 185 MBq 68Ge thu được từ kỹ thuật đó được sử dụng để tạo thiết bị sản xuất 68Ge/68Ga dựa trên SnO2 (máy phát 68Ge/68Ga). Khoảng 70% 68Ga ở nồng độ phóng xạ cao được giải khỏi máy phát với độ tinh khiết cao về hạt nhân phóng xạ và hóa chất phóng xạ. 68Ga phù hợp dung làm gắn nhãn phóng xạ với DOTATATE hoặc PSMA-617 với hiệu suất đạt >92%. Kỹ thuật sắc ký cột kép có triển vọng ứng dụng tiềm năng trong việc sản xuất 68Ge/68Ga, hỗ trợ phát triển 68Ga trong y học hạt nhân.
Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) là kỹ thuật hình ảnh phân tử ưu việt trong lĩnh vực y học hạt nhân, đã được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán và đánh giá các dạng bệnh khác nhau như rối loạn não, rối loạn tâm thần, u thần kinh nội tiết, ung thư tuyến tiền liệt, nhiễm trùng. PET là thiết bị hình ảnh y sinh (xạ hình) có độ chính xác, độ nhạy và độ phân giải không gian cao, phù hợp để định lượng sự hấp thu chất đánh dấu trong các tổn thương hơn các kỹ thuật hình ảnh thông thường. Công nghệ này cung cấp hình ảnh cho thấy sự phân bố 3 chiều của chất đánh dấu phóng xạ bên trong cơ thể bệnh nhân sau khi tiêm dược phẩm phóng xạ được gắn hạt nhân phóng xạ phát ra positron. Thông thường, 18F, 11C, 13N và 15O được sử dụng nhiều nhất trong PET, đặc biệt là 18F chiếm 41% tổng số đồng vị phóng xạ phát positron. Tuy nhiên, các hạt nhân phóng xạ này được sản xuất bởi cyclotron lắp đặt tại chỗ và do đó, làm tăng chi phí sản xuất, hạn chế rất nhiều về khả năng ứng dụng rộng rãi. Việc sản xuất các hạt nhân phóng xạ cho PET dựa trên máy phát để thay thế cho các hạt nhân phóng xạ PET dựa trên cyclotron đã trở thành một chủ đề nóng hiện nay.
Đồng vị phóng xạ 68Ga có thể được sản xuất trực tiếp từ máy phát 68Ge/68Ga. Thời gian bán hủy ngắn của 68Ga (T1/2 = 67,71 phút) đủ để điều chế dược chất phóng xạ và đồng thời giúp bệnh nhân tiếp xúc với môi trường có liều bức xạ thấp. Ngoài ra, 68Ga(III) khá phù hợp để phối hợp với nhiều chất thải sắt và peptit N hoặc O khác nhau, lấp đầy khoảng trống trong việc phát hiện và chẩn đoán một số bệnh không phù hợp khi sử dụng các chất đánh dấu phóng xạ thông thường khác. Quan trọng hơn, hạt nhân phóng xạ gốc tồn tại lâu 68Ge (T1/2 = 270,95 d) cho phép hệ thống máy phát 68Ge/68Ga hoạt động có thể lên tới hơn một năm. Máy phát 68Ge/68Ga giúp phải tránh sản xuất 68Ga tại chỗ, làm chi phí giảm đáng kể. Nhờ những đặc tính này, ứng dụng của 68Ga trong y học hạt nhân đang phát triển nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu.
Năm 2010, IAEA đã tóm tắt chi tiết quá trình sản xuất và phân tách 68Ge. Cân nhắc toàn diện về chi phí, khả năng kích thích và sản lượng…Tuy nhiên, việc sử dụng Ga gặp khó khăn với chiếu xạ trực tiếp vì một số lý do, như mật độ pha rắn thấp, điểm nóng chảy thấp (m.p.: 29,76 °C), khả năng phản ứng hóa học cao của Ga lỏng. Hiện tại, ba dạng mục tiêu, cụ thể là oxit gali (Ga2O3, Ga2O), kim loại natGa được bọc trong vật chứa Nb và hợp kim Ga-Ni đã được đề xuất để sản xuất 68Ge. Trong số ba dạng mục tiêu, việc chuẩn bị kim loại natGa được bọc trong các thùng chứa Nb rất phức tạp, ngoài ra, các oxit gali xuống cấp nhanh chóng trong quá trình chiếu xạ dài sử dụng liều bức xạ cao do tính dẫn nhiệt kém. Đối với hợp kim Ga-Ni, trên thực tế, các hạt nhân phóng xạ được tạo ra từ sự chiếu xạ Ni không có ảnh hưởng đến sự phân tách của 68Ge. Bên cạnh đó, bia hợp kim Ga-Ni có nhiều ưu điểm như nhiệt độ nóng chảy cao (900°C), phương pháp chuẩn bị đơn giản và độ dẫn nhiệt tốt. Ở Cyclotron Co. Lt. (Obninsk, Nga), bia hợp kim Ga-Ni được chiếu xạ bằng cách sử dụng chùm proton 23 MeV và dòng điện 600 μA để tạo ra 68Ge. Do đó, chiếu xạ hợp kim Ga-Ni là phương pháp đầy hứa hẹn để sản xuất 68Ge. Việc tách 68Ge khỏi hợp kim Ga-Ni được chiếu xạ đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất 68Ge.
Một số loại máy phát 68Ga hiện nay
Hiện nay, kỹ thuật tách sắc ký cột trở nên phổ biến rộng rãi để tách 68Ge do đặc tính “xanh”, tiện lợi và hiệu quả của nó. Kỹ thuật sắc ký cột với nhựa AG1×8 có thể tách 68Ge hiệu quả khỏi bia là các oxit Ga bị bắn phá bởi proton. Tương tự, phương pháp sắc ký đa cột sử dụng nhựa AG1×8 làm nguyên liệu hoạt tính được sử dụng để phân lập 68Ge. Năm 2015, Fitzsimmons J. M. đã nghiên cứu các phương pháp sắc ký cột khác nhau được sử dụng để tinh chế 68Ge từ gali tự nhiên chiếu xạ. Quy trình hóa học này đã được sử dụng để xử lý 2,5 Ci 68Ge với độ tinh khiết và nồng độ phóng xạ cao.
Bia hợp kim Ga-Ni trên nền Cu được chuẩn bị bằng phương pháp lắng đọng điện cực và chiếu xạ để tạo ra 68Ge. SnO2 được tổng hợp và sử dụng cho máy phát 68Ge/68Ga. Sau đó, máy phát được kiểm tra hiệu quả lọc, nồng độ phóng xạ và độ tinh khiết của chất rửa giải 68Ga. Các sản phẩm 68Ga được áp dụng với 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N′,N″,N”’-tetraacetic acid-d-Phe(1), Tyr(3)-octreotate (DOTATATE ) và Vipivotide tetraxetan (PSMA-617) để phát hiện tính khả thi của 68Ga trong tổng hợp dược chất phóng xạ. Cuối cùng, đánh giá độ ổn định của 68Ga-DOTATATE và 68Ga-PSMA-617 trong huyết thanh bào thai bò (FBS) và dung dịch muối đệm phốt phát (PBS). Bi hợp kim Ga-Ni bị bắn phá bằng chùm proton trong 10 giờ. Sau khi “làm nguội”, hệ thống tự động trang bị sắc ký cột kép tách 68Ge với khả năng thu hồi khoảng 70%. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng 68Ge đã tách cho máy tạo 68Ge/68Ga SnO2. Họ thu được 68Ga với hiệu suất khoảng 70% có nồng độ phóng xạ cao. 68Ga rửa giải có độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ > 99,9% và độ tinh khiết hóa phóng xạ > 99%, đáp ứng yêu cầu của Châu Âu.
Từ khóa: 68Ge/68Ga; Kỹ thuật tách sắc ký; máy phát; hạt nhân phóng xạ; dược chất phóng xạ
– CMD&DND –
