陈玉清，梁积新，李 光，邓雪松，乔来成，沈亦佳，刘玉平，姜 华，李桂群

（原子高科股份有限公司，北京 102413）

64Cu（T1／2＝12.7h）是一种非常重要的医用放射性核素，既进行β＋衰变，也进行β－衰变与电子俘获，可以利用其β＋射线进行PET 显像，也可以利用其β－射线进行肿瘤放射治疗。64Cu标记药物可以用于血池与心肌显像、乏氧显像、炎症显像、肿瘤显像与治疗等［1］。

64Cu既可以用核反应堆生产，也可以经加速器制备。近年来，一些研究者以富集64Ni为靶材，在小型医用加速器上通过核反应64Ni（p，n）64Cu，经化学分离后可以得到无载体的64Cu［2－3］，因其简便易操作而成为了研究人员的首选。

使用质子回旋加速器制备64Cu 时，一般以富集64Ni为靶材，对靶件进行辐照、冷却和溶靶后，溶靶液中除了64Cu外，还有大量64Ni以及痕量的55，61Co［4－5］。放射性药物尤其是放射性金属核素标记的多肽与单抗类药物的制备，通常要求高比活度的放射性核素。为了得到能够用于各类标记药物、符合医用要求的64Cu，需要进行64Cu的分离纯化。用于分离放射性Ni、Cu和Co的方法有很多，比如沉淀法、萃取法、电化学法和离子交换法等，但无载体64Cu 的获得常采用离子交换法［6－7］。在浓盐酸介质中，Cu和Co均以络阴离子（MClx2－x）形式存在［8］，因而大多使用阴离子交换法分离纯化，得到无载体的64Cu。英国已有研究者［9］实现了阴离子交换法分离纯化64Cu的自动化。

本研究拟建立从C－30质子回旋加速器辐照后的Ni靶中提取64Cu的方法，并采用阴离子交换法实现64Cu与Ni、Co的分离，以期得到无载体的正电子核素64Cu。

1 实验设备和材料

1.1 实验仪器

C－30 质子回旋加速器：IBA公司和中国原子能科学研究院联合制造；反康普顿低本底γ谱仪标准装置：主探头为美国ORTEC公司生产的GEM－35190－SP型高纯锗探测器，相对探测效率为38%，50～2 000 keV能区，对60Co 的1 332keVγ射线能量分辨率为1.78keV，积分本底为6 min－1；FH463A 自动定标器、FT－603井型γ闪烁探头：北京核仪器厂；BS124S电子天平：德国Sartorius公司；CRC15R 放射性活度计：美国Capintec公司；Mili－Q 超纯水系统：美国Millipore公司；UV－2450 分光光度计：日本岛津公司。

1.2 实验材料

AG1－X8阴离子交换树脂：Cl－型，0.149～0.298mm（100～200目），Bio－Rad公司产品；镍粉：纯度为99.5%，北京市朝阳区西会化工厂；64Ni：丰度99.07%，俄罗斯ISOFLEX 公司产品；示踪剂64Cu：由加速器或反应堆照射制备；57Co：由加速器制备；盐酸：优级纯，国药集团化学试剂有限公司；其他化学试剂均为分析纯。

使用前，所有玻璃器皿均用1mol／L 盐酸浸泡12h以上，并用去离子水冲洗。

2 实验方法

2.1 64Cu2＋、57 Co2＋和Ni2＋静态分配系数的测定

将预处理过的AG1－X8阴离子交换树脂在40℃下烘干至恒重，室温下准确称取0.5g分别置于24支干净磨口试管中，再在每支试管中分别加入5.0 mL 含64Cu2＋（57Co2＋或Ni2＋）示踪剂的0.5、1、3、4、5、6、7、9 mol／L 盐酸溶液。将试管密闭后固定于电动振荡机上，振荡30min，离心5 min。取原始溶液和上清液各1.0mL，采用γ计数器测定示踪剂64Cu 和57Co的放射性计数，采用分光光度计测定Ni2＋含量。按下式计算Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋在AG1－X8树脂与盐酸介质之间的静态分配系数Kd：

（1）式 中：Kd为Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋在AG1－X8与盐酸介质之间的静态分配系数；S0为每毫升原始示踪溶液的放射性计数率（对于Ni，为其离子质量，mg），s－1；Seq为每毫升上清液的放射性计数率（对于Ni，为其离子质量，mg），s－1；V为示踪溶液体积，mL；m为AG1－X8树脂的质量，g。

2.2 Ni的穿透

取预处理过的AG1－X8阴离子交换树脂适量，装入直径为1cm 的干净玻璃柱中，柱高约为20～22cm。先用3～5个柱床体积的去离子水淋洗柱子，再用3个柱床体积的6mol／L 盐酸平衡柱。

取5mL含Ni溶液（Ni浓度为64g／L）上柱，用6mol／L 盐酸淋洗，流速1mL／min，用干净小管收集洗脱液，每1mL 为一个样品。用分光光度计测样品中Ni的含量。

2.3 57Co的洗脱

树脂的处理以及分离柱参数同2.2 节，采用57Co为示踪剂。

取5mL57Co示踪溶液（Co浓度2g／L，57Co放射性活度37～74 MBq）上柱，先用25mL 6mol／L盐酸淋洗柱子，再用4 mol／L 盐酸淋洗，流速1 mL／min。样品收集方法同2.2 节。用γ计数器测量所收集样品的放射性计数。

2.4 64Cu的解吸

树脂的处理以及分离柱参数与2.2节相同，采用64Cu为示踪剂。

取5mL64Cu示踪溶液（Cu浓度为2g／L，64Cu放射性活度为37～74 MBq）上柱。先用25mL6mol／L盐酸淋洗柱子，再 用25 mL 4mol／L盐酸淋洗，最后用1 mol／L 盐酸淋洗，流速1mL／min。样品收集方法同2.2节。采用γ计数器测量所收集样品的放射性计数。

2.5 64Cu放化回收率的测定

以64Cu为示踪剂，取5mL 待分离溶液（其中Ni浓度64g／L、Co浓度2g／L、64Cu放射性活度74 MBq）上柱。淋洗条件与样品收集方法与2.4节相同。采用γ计数器测量所收集样品的放射性计数，并计算64Cu 的放化回收率。计算公式为：回收率＝分离后收集到的64Cu 放射性活度／上柱所用的64Cu放射性总活度。

2.6 Ni靶的辐照与溶解

在Cu 靶托上通过电镀法镀上金膜（20mm×110mm，15μm），再在金膜上镀Ni（10mm×100mm，16～48μm）。将靶件固定于C－30 质子回旋加速器固体靶系统中，用15.6 MeV、37～70μA 束流强度的质子以6°的入射角度打靶2.5～10h。辐照结束后，冷却12h，将靶固定在由聚四氟乙烯组成的溶解槽上，向溶解槽中加入6mol／L 盐酸，并滴加数滴H2O2，加热到95℃溶靶，待溶靶结束后，将溶靶液小心转移到干净玻璃烧杯中，缓慢加热蒸干，然后用6mol／L HCl溶液溶解残渣并用于化学分离实验。

3 结果与讨论

3.1 64Cu2＋、57Co2＋和Ni2＋的静态分配系数

Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋在树脂AG1－X8与盐酸介质之间的静态分配系数Kd列于表1。

表1 Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋在AG1－X8与盐酸介质之间的静态分配系数Kd

采用阴离子交换法进行各类金属离子的分离，是基于金属离子在盐酸介质中与Cl－形成不同的络阴离子MClx2－x，MClx2－x在阴离子树脂与盐酸介质间的分配系数Kd不同。由表1 可以看出，Ni2＋在树脂与盐酸介质间的静态分配系数Kd为0，这是由于在盐酸介质中，Ni2＋不形成络阴离子，因而Ni2＋在阴离子交换树脂上不吸附。57Co2＋和64Cu2＋在盐酸介质中均能形成络阴离子（MClx2－x），在阴离子交换树脂上表现出较强的吸附，但这种吸附均随着盐酸浓度的降低而递减，这与文献［8］结果相符。由表1推知，在6～9mol／mL盐酸中，Ni2＋在树脂上不吸附，而57Co2＋和64Cu2＋吸附，因而使用6～9 mol／L盐酸可以将Ni2＋与57Co2＋、64Cu2＋分离；在4 和5mol／L盐酸介质中，57Co2＋和64Cu2＋的Kd差异均显著，当使用4 或5 mol／L 盐酸淋洗树脂时，57Co2＋被洗出，而64Cu2＋仍留在树脂上。基于表1数据，本工作选择6、4和1mol／L 盐酸溶液为淋洗液，采用梯度淋洗进行Ni2＋、57Co2＋与64Cu2＋的分离。

3.2 Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋的淋洗条件

由于Ni2＋在阴离子交换树脂上不吸附，使用阴离子交换法很容易将Ni与其他金属分离开［8］；而采用6～9mol／L 盐酸均可将Ni与Co和Cu完全分离，考虑到高浓度盐酸对实验设备的影响，本工作选择6mol／L 盐酸作为淋洗液。采用6mol／L 盐酸洗涤阴离子交换树脂AG1－X8，结果示于图1。由图1可以看出，Ni随洗脱液一起流出，Ni组分主要集中在第8～17mL洗脱液中。

用4 mol／L 盐酸洗涤阴离子交换树脂AG1－X8的洗脱曲线示于图2。图2 显示，57Co随洗脱液一起流出，且57Co主要集中在第38～47mL洗脱液中。

图1 64Ni在AG1－X8上的穿透曲线

图2 57Co在AG1－X8上的洗脱曲线

分别用25mL 6mol／L 和25mL 4mol／L盐酸淋洗柱子后，再用1mol／L 盐酸洗涤阴离子交换树 脂AG1－X8 柱，64Cu 在AG1－X8 上 的 解吸曲线示于图3。图3 显示，Cu随洗脱液一起流出，且集中在第64～68mL洗脱液中。

由Ni2＋、57Co2＋和64Cu2＋的淋洗条件研究结果可知，分离时，首先用25mL 6mol／L 盐酸淋洗阴离子交换柱，Ni2＋先穿透；接着用25 mL 4mol／L盐酸 淋 洗，57Co2＋被洗脱出；最后用23mL 1mol／L盐酸淋洗，将64Cu2＋洗脱下来，达到纯化64Cu2＋的目的。

3.3 提取64Cu的推荐流程和64Cu的放化回收率

图3 64Cu在AG1－X8上的解吸曲线

基于上述实验结果，推荐阴离子交换法从辐照后的Ni靶中提取64Cu的分离流程如下。

1）取柱高20～22cm、直径为1cm 的干净玻璃柱，装入适量预处理过的AG1－X8阴离子交换树脂。先用3～5个柱床体积的去离子水淋洗柱子，再用3个柱床体积的6mol／L 盐酸平衡。

2）将辐照后的Ni靶固定在由聚四氟乙烯组成的可加热的溶解槽上，并在溶解槽中加入12mL 6mol／L 盐酸，并滴加数滴H2O2，加热到95℃溶靶。待溶靶结束后，将溶靶液小心转移到干净玻璃烧杯中，100℃下缓慢加热蒸干，然后用5mL 6mol／L 盐酸溶解残渣并用于化学分离实验。

3）将溶靶液加载到AG1－X8阴离子交换柱上。流出液可弃。

4）用25mL 6mol／L 盐酸淋洗阴离子交换柱，流速1mL／min。用一个干净玻璃容器收集洗脱液，所得NiCl2溶液可用于下一次Ni靶的制备。

5）用25mL 4mol／L 盐酸淋洗阴离子交换柱，流速1mL／min，流出液可弃。

6）用23mL 1mol／L 盐酸淋洗阴离子交换柱，流速1 mL／min，用一个干净玻璃烧杯收集洗脱液。用高纯锗γ能谱仪分析64Cu核纯度。

7）将收集到的64Cu组分，于100℃下加热蒸发至体积为0.1～0.2mL，冷却后，加适量体积的0.1mol／L 盐酸复溶，备用。

本工作共进行了3次天然丰度Ni靶与一次富集64Ni靶（丰度为99.07%）的辐照，采用上述阴离子交换法成功实现了从辐照后的Ni靶中提取64Cu。64Cu 的放化回收率为87.5%±3.0%（n＝4）；从溶靶到64Cu分离结束，整个过程耗时2.5～3h。

3.5 64Cu的质量分析

丰度为99.07%的富集64Ni靶件经辐照、分离、纯化后，收集到的64Cu 组分用反康普顿低本底γ谱仪标准装置测量分析以确定其放射性核纯度，测量结果示于图4。图4 中仅显示64Cu的特征能峰（1 345.77keV）和64Cu进行β＋衰变释放的能峰（511.00keV），说明所得64Cu 产品组分很纯。γ谱仪标准装置核纯分析数据处理结果显示，64Cu放射性核纯度大于99.0%。

图4 64Cu的γ谱图

丰度为99.07%的富集64Ni靶件经辐照、分离、纯化，收集到的64Cu 组分衰变10 个半衰期后，用IRIS Advantage光谱仪测定其中金属元素的含量，结果列于表2。表2 结果显示，64Cu组分中金属杂质Ni、Co 和Fe 浓度均小于0.05mg／L。

表2 64Cu洗脱液中金属杂质的分析

4 结论

本研究建立了使用阴离子交换法从辐照的Ni靶中提取64Cu的分离流程。采用本工作建立的阴离子交换法成功地将镍靶溶解液中64Ni、57Co和64Cu完全分离开，实现了纯化64Cu的目的。丰度为99.07%的富集64Ni靶经辐照、分离、纯化后收集到的64Cu 组分，其放射性核纯度大于99.0%，金属杂质Ni、Co和Fe浓度均小于0.05mg／L。本工作为64Cu放射性药物研究工作的开展奠定了基础。

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