钇-90生产系统和方法技术方案

提供了生产治疗性医用同位素钇‑90(Y‑90)的方法，所述方法包括提供至少部分由Zr‑90构成的锆靶，将电子束导向高Z转换体上以产生最高能量水平为12.1MeV的中子束，以及将所述中子束导向锆靶上以将至少一部分Zr‑90同位素转化为Y‑90医用同位素。

Yttrium -90 production system and method

A method for producing a therapeutic medical isotope of yttrium 90 (Y 90) is provided. The method includes providing at least a zirconium target composed of at least part of the Zr 90. The electron beam is directed to a high Z conversion body to produce a neutron beam of the highest energy level of 12.1MeV, and the neutron beam is directed to the zirconium target to convert at least one part of the Zr 90 isotopes. For Y 90 medical isotopes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钇-90生产系统和方法通过引用并入任何优先权申请在与本申请一起提交的申请数据表中确定了外国或本国优先权要求的任何和所有申请在此根据37CFR1.57通过引用并入。
技术介绍

本专利技术一般涉及不稳定(即放射性)核同位素的产生，并且更具体地涉及通过中子诱发的反应产生钇-90医用同位素的系统和方法。相关技术描述钇-90(Y-90)被有价值地用作治疗性医用放射性同位素。它具有短的半衰期(64.2小时)并衰变为稳定的子体产物：锆-90(Z-90)。它是纯β-粒子发射放射性核素，具有高的平均β能量(能量最大值为2.27MeV且能量平均值为0.9367MeV)，在组织中的平均穿透范围为2.5mm且最大值为11mm。一千兆贝克勒尔(gigabecquerel)(27mCi)的Y-90递送50Gy/kg的总吸收辐射剂量。在治疗用途中，同位素完全原位衰变，其中在11天内递送94％的辐射。Y-90已经建立了作为治疗剂用在用于靶向癌细胞的单克隆抗体上的应用，在用于近距离放射疗法(内部放射疗法)的微球体中用作放射源，以及用作用于缓解较大的滑膜关节中的关节炎疼痛的局部注射的硅酸盐胶体。Y-90与单克隆抗体和肽的组合产生了具有特异性靶标的潜在“智能药物”。这种治疗应用当前正被用于用来治疗诸如卵巢癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌、前列腺癌、脑癌、非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin’slymphoma)和胃肠腺癌的癌症的临床试验中。使用具有Y-90的微球体的近距离放射疗法具有等于或优于手术的治愈率，同时侵害性最低。当前存在两种商业上可用的使用Y-90同位素的微球体类型。一种类型将Y-90并入玻璃微球体中，另一种将Y-90并入树脂微球体中。钇-90的另一种有价值的用途是在关节治疗中。它用于减轻具有复发性渗出(积液)的膝关节症状，其仅对类固醇注射临时作出应答。它也是作为滑膜(关节内衬(jointlining))的破坏性疾病的色素沉着绒毛结节性滑膜炎(pigmentedvillonodularsynovitis)的合适治疗。在治疗关节问题时，放射性滑膜切除术(radiosynoviorthesis)治疗作为Y-90胶体的液体注射被递送到被感染的关节中。胶体颗粒进入关节的内滑膜衬细胞。然后，Y-90通过β发射衰变，其停止炎症过程而不对外部组织造成损伤。尽管Y-90是具有许多益处的治疗性放射性核素，但Y-90的剂量成本相当高。2003年美国政府问责局(GovernmentAccountabilityOffice，GAO)报告中指出Y-90的偿付价值为每剂量约19,500美元。2011年的Oncologist期刊估计Y-90治疗成本超过25,000美元。从主要的美国保险公司之一获得的私人通信表明，当前每剂量的价格为在美国存在两种当前用于供应在核医学中使用的Y-90的生产方法。两种方法均涉及使用核反应堆。生产Y-90的第一种方法是在核反应堆中辐照铀靶后从裂变产物流中提取锶-90(Sr-90)。Y-90是Sr-90的衰变产物。由于Sr-90具有约29年的半衰期，即其衰减相对缓慢，故需要大量的Sr-90以在合理的时间段内产生可行量的Y-90衰变产物。此外，由于Y-90具有仅约64小时的短的半衰期，故为了累积对于治疗剂量(0.4mCi/kg最多至32mCi)的足够的Y-90，同时Y-90保持其放射性，需要可用形式、(相对)非常大量的Sr-90。通常，Sr-90源在选定的间隔内被抽取多次以产生Y-90。从20世纪90年代初期开始，西北太平洋国家实验室(PacificNorthwestNationalLaboratory，PNNL)开始调研使用核反应堆(快中子通量测试设施(FastFluxTestFacility)-FFTF)由Sr-90生产和提取Y-90的可能性。当前在美国，超纯Y-90放射性核素一般使用由PNNL开发的已取得专利权的方法，从Hanford核场地附近的高放射性废物罐中储存的Sr-90核裂变废物中提取。Sr-90大量商购获得，但至少两个问题使得提取过程变得非常苛刻。首先，锶-90的化学性质模仿钙。在生物学上，这导致任何残留的Sr-90以悲剧结果在患者的骨骼中累积。这对于从Sr-90生产Y-90是强的负面影响，因为有害的Sr-90不容易从期望的Y-90中除去。放射性核素纯度应当大于99.998％，或者Sr-90污染物必须小于2×10-3％或20ppm。(参见http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/trs470_web.pdf.)。产生这种超纯Y-90，同时避免任何Sr-90污染物所需的努力是传统生产的Y-90的极高成本中最大的因素。从Sr-90生产和提取Y-90是多项专利公报，包括美国专利第5512256号、美国专利第7517508号、美国专利公开第2004/0005272号和PCT申请第KR2009/001574号中论述的已知方法。其次，在一些应用中，由于钇-90与许多器官特异性治疗剂例如抗体和肽的螯合作用需要非常高的比活性而没有竞争性金属杂质来竞争有限的螯合位点，故完全不存在污染的金属(M+3)杂质是必需的。该要求是次要的成本因素。生产Y-90的第二种方法是使用Y-89(n,γ)Y-90反应通过在核反应堆中用中子轰击Y-89。在当前的核反应堆模型中，中子通量主要由热化中子构成。Y-89的中子俘获截面示于图1中。由于小的中子俘获截面的值，故需要大量的Y-89来生产Y-90。由于其半衰期短，Y-90在装运到使用点期间大幅衰变。由于这种生产方法与反应堆相关联，故必须将衰变产物迅速装运到使用点(常常在很远的距离处)，或者必须将患者带到反应堆附近的位置。这是许多设施选择使用Sr-90生产方法而不使用这种Y-89方法的主要原因。用当前的生产方法，每剂量的Y-90的成本极为巨大。造成这种高基价的因素是从Sr-90高纯度提取Y-90的必要性，与利用高浓缩铀(HEU)有关的高成本，需要将Y-90从反应堆生产场地快速装运到全国各地，要求避免金属杂质，以及高水平废物的处理和处置。因此，需要用于生产Y-90的系统和方法，所述系统和方法提供按需生产能力，允许在使用点附近分配，并且不会冒危险放射性核素引起的污染的风险(从而消除了当前在Sr-90方法中所需的超高纯化技术的必要性)。
技术实现思路
本专利技术实施方案涉及由锆-90(Zr-90)生产钇-90(Y-90)的系统和方法。在一些实施方案中，所述方法包括：将由至少一部分Zr-90构成的锆靶装载到辐照室中；利用紧凑型电子加速器(compactelectronaccelerator)使电子加速以撞击高Z材料从而产生光子，光子然后被高Z材料吸收以产生具有最高能量水平低于Zr-90(n,2n)Zr-89反应阈值(约12.1MeV)的能量的中子；将中子引入辐照室中，在该辐照室中，中子撞击锆靶的Zr-90以通过Zr-90(n,p)Y-90反应将至少一部分Zr-90同位素转化为Y-90；将室温离子液体(RTIL)引入辐照室中以选择性地溶解Y-90；从辐照室中移出RTIL；以及使用电解技术从RTIL回收Y-90。与生产Y-90的Sr-90(β-)Y-90方法相比，使用Zr-90本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过同位素转化反应生产Y‑90的方法，包括：提供包含Zr‑90的锆靶；将电子束导向高Z转换体上以产生最高能量水平低于Zr‑90(n,2n)Zr‑89反应阈值的中子束；以及将所述中子束导向所述锆靶上以将至少一部分所述Zr‑90同位素转化为Y‑90同位素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.29 US 62/185,7341.一种通过同位素转化反应生产Y-90的方法，包括：提供包含Zr-90的锆靶；将电子束导向高Z转换体上以产生最高能量水平低于Zr-90(n,2n)Zr-89反应阈值的中子束；以及将所述中子束导向所述锆靶上以将至少一部分所述Zr-90同位素转化为Y-90同位素。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述中子束的能量水平高于Zr-90(n,p)Y-90反应的阈值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述锆靶的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯·玉海·曾，
申请(专利权)人：全球医疗同位素系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US