Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Palladium-103 (Pd-103). Genauer betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung von Pd-103 unter Verwendung eines Protonenbombardements unter Verwendung von Targets, die mit Palladiumisotopen angereichert sind.

Palladium-103 (Pd-103) weist eine Halbwertszeit von 16,97 Tagen auf. Es weist viele wünschenswerte Eigenschaften für eine Verwendung als ein therapeutisches Mittel auf und wird zum Beispiel bei der Behandlung von Krebsen, wie Prostatakrebs, verwendet. Seine Verwendung wurde als eine Alternative zu I-125 (US 3.351.049; US 4.702.228; US 5.405.309) vorgeschlagen. In solchen Anwendungen werden mit Pd-103 beschichtete Substrate anschließend mit einem inerten Material überschichtet oder dadurch eingekapselt und werden verwendet, um kleine Seeds zu erzeugen, die dann direkt in einen Tumor eingepflanzt werden, um eine Bestrahlung für eine therapeutische Behandlung und eine Inhibierung eines Tumorwachstums zur Verfügung zu stellen.

Die gegenwärtige Herstellung von Pd-103 beinhaltet ein Neutronenbombardement eines mit Pd-102 angereicherten (von etwa 50 bis etwa 80%) Substrats (US 4.702.228) oder eine Transmutation von Rhodium-103 durch ein Protonenbombardement (US 5.405.309; Harper et al 1961 Oak Ridge National Laboratory Report, Zentralaktennummer 61-5-67, Mai 1962). Es ist bekannt, dass die Herstellung von Pd-103 über eine Transmutation eines mit Pd-102 angereicherten Targetmaterials zu relativ geringen Ausbeuten führt, da nur ein geringer Anteil des Pd-102-Targets umgewandelt wird (US 4.702.228; Harper 1961 Oak Ridge National Laboratory Report, Zentralaktennummer 61-5-67, Mai 1962). Die Bedingungen für diese Reaktion benötigen die Verwendung eines Reaktors zur Bombardierung des Targetmaterials für 21 Tage bei einem Neutronenflux von 4 × 10¹⁴ n/cm²/s, um eine akzeptable spezifische Aktivität von Pd-103 zur Verfügung zu stellen (US 4.702.228). Die US 5.405.309 erörtert andere Schwierigkeiten, die mit der Herstellung von Pd-103 aus der Transmutation von Pd-102-Targetmatertalien in Verbindung gebracht werden, darin eingeschlossen:

• – die Notwendigkeit der Verwendung von Hochflussreaktoren;
• – lange Exponierungszeiten des Targets des Neutronenstrahls;
• – heterogene Targetmaterialien, die 20– 0% an anderen Materialien, einschließlich anderen Pd- und Nicht-Pd-Isotopen, umfassen und daher weist das Produkt eine geringe spezifische Aktivität auf;
• – eine geringe radionuklidische Reinheit;
• – aufgrund der Kombination dieser obigen Faktoren ein Mangel der Vorhersagbarkeit der spezifischen Aktivität des endgültigen Produkts;
• – die hohen Kosten des Pd-102-Ausgangsmaterials; und
• – die geringe Verfügbarkeit des Pd-102-Ausgangsmaterials.

Es ist im Stand der Technik akzeptiert, dass Verfahren, die ein Bombardement unter Verwendung von (n,&ggr;)-Reaktionen (d. h. Pd-102 zu Pd-103) verwenden, aufgrund der Qualitätsfragen, die mit dem endgültigen Produkt in Verbindung gebracht werden, problematisch sind. Durch dieses Verfahren hergestelltes Pd-103 ist mit Verunreinigungen verunreinigt, die von anderen Isotopen herrühren, die während des Bombardierungsprozesses erzeugt werden. Weiter ist die Verwendung von Pd-102 für ein Ionenbombardement auch aufgrund der hohen Kosten von Pd-102 begrenzt.

Eine Herstellung von Pd-103 der zweiten Generation beinhaltet die Verwendung von Rhodium-103-Targets, die mit in einem Cyclotron erzeugten Protonen bei 10–17 MeV bombardiert wurden (US 5.405.309; Harper et al 1961). Dieses Verfahren weist Mängel bezüglich der folgenden Punkte auf:

• – eine Schwierigkeit einer Herstellung von robusten Rhodium-Targets;
• – die Lösebeständigkeit des Rhodiummetalls; und
• - die geringen Herstellungsgeschwindigkeiten.

Andere Targetmaterialien, die zur Herstellung von Pd verwendet werden, schließen eine hochenergetische Bestrahlung von Silber (White et al 1962 Can. J. Phys. 40; 865–878) oder angereicherten Cadmium-106-Materialien ein. Jedoch weisen diese Verfahren Beschränkungen hinsichtlich ihrer kommerziellen Verwendung auf. Zum Beispiel ist die Bestrahlung von Silber problematisch, da ein nichtkompaktes Cyclotron mit Hochenergie (70 bis 90 MeV) benötigt wird. Es wird auch Pd-100 in dieser Reaktion erzeugt, was unerwünscht ist, da Pd-100 zu Rh-100 unter Erzeugung von hoher &ggr;-Emission zerfällt. Weiter sind die Targetausbeuten begrenzt, da typische Cyclotronstrahlströme von 100 &mgr;A verwendet werden und große Mengen anderer Isotope auch gebildet werden, was zu anschließenden Problemen hinsichtlich der radioaktiven Abfälle durch Nicht-Target-Isotopenprodukte führt. Die Bestrahlung von angereichertem Cadmium-106 ist auch problematisch, da ein hochenergetisches (40 bis 50 MeV) Cyclotron benötigt wird, wobei die Targetausbeuten aufgrund eines Strahlstroms von 250 &mgr;A innerhalb des Cyclotrons begrenzt sind. Weiter führt dieses Verfahren zu einer geringen vorhergesagten Herstellungsrate und weist hohe Kosten und eine geringe Verfügbarkeit von Cd-106 auf.

Mehrere Berichte haben die gegenseitigen Isotopenumwandlungen von Pd unter Verwendung von (d, t)-Reaktionen untersucht. Zum Beispiel untersuchen Scholten et al (1980 Nucl. Phys. A 348: 301–320) Reaktionen von Pd-102, -104, -106, -108 und -110 unter Verwendung von Deuteronstrahlen mit 50 MeV oder ³He bei 70 MeV. In ähnlicher Weise offenbart Cujec (1963 Phys. Rev. 131: 735–744) das Bombardement der geradzahligen Isotope von Pd (Pd-104, -106 und -108) unter Verwendung von Deuteronen mit 15 MeV und eine Analyse der Pd-104-(d, t)-Pd-103-Reaktion. Weiter offenbaren Ames et al (1960 Phys. Rev. 118(6): 1599–1604) Reaktionen von Pd-102, -104, -106 und -108, die mit 11 MeV bombardiert wurden, unterhalb des (p, 2n)-Grenzwertes für die Ag-103-Erzeugung und charakterisieren die Herstellung von Ag-104. Ames et al charakterisieren auch die Herstellung von Ag-103 aus Pd-104 unter Verwendung von Protonen mit 18,5 MeV an Energie (d. h. an der unteren Grenze der Reaktion) und die Pd-104-(p, 2n)-Ag-103-Reaktion. Die Produkte, die in den obigen Untersuchungen erzeugt wurden, schließen Pd-103 ein, jedoch ist keine Erwähnung einer Gewinnung des Produktmaterials, einer Optimierung der Herstellungsgeschwindigkeiten von Pd-103 oder von der Bereitstellung eines kommerziell tragbaren Verfahrens zur Herstellung von Pd-103 offenbart.

Eine andere Beschränkung in den obigen Verfahren des Standes der Technik zur Erzeugung von Pd-103-Produkten bezieht sich auf Schwierigkeiten hinsichtlich der Abtrennung des Produkts von dem Targetträger, der für die Herstellung der Produkte verwendet wird. Jedoch wird ein Verfahren zur Optimierung der Abtrennung eines Targetmaterials von dem Targetträger durch das Verfahren dieser Erfindung zur Verfügung gestellt.

Diese Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Pd-103, dass die Mängel der Verfahren des Standes der Technik überwindet. Das Verfahren dieser Erfindung verwendet bereits vorhandene im Handel erhältliche kompakte Cyclotrone von einer hohen Kapazität, die bei einer Verwendung in der Isotopenerzeugung herkömmlich sind, es verwendet kostengünstigere im Handel erhältliche Targetmaterialien im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik, zum Beispiel zu dem Verfahren, welches Pd-102 verwendet. Zum Beispiel betragen die Kosten von angereichertem Pd-102 als ein Ausgangsmaterial das Vielfache eines geeigneten angereicherten Pd-104-Targets. Weiter sollte die Erzeugung von Pd-103 aus Pd-104 so wenig Pd-102 wie möglich umfassen. Die Verwendung von Pd-102 als ein Ausgangsmaterial für eine Cyclotronbestrahlung ist unerwünscht, da während einer Bestrahlung sowohl Pd-101 als auch Pd-100 erzeugt werden. Diese Pd-Isotope zerfallen zu Rh-101 und Rh-100, und während Rh-101 ungefährlich ist, ist Rh-100 aufgrund seines &ggr;-Strahlenspektrums als problematisch charakterisiert. Daher hilft diese Erfindung auch bei einer Erniedrigung der Menge an Pd-101 und Pd-100, die unter Verwendung von ähnlich gelagerten Verfahren des Standes der Technik synthetisiert werden. Weiter verwendet das Verfahren dieser Erfindung einen einfachen und wirksamen chemischen Prozess zur vollständigen Gewinnung des Pd-103 und erzeugt große Chargen an Pd-103 mit einer hohen radionuklidischen Reinheit und einer akzeptablen spezifischen Aktivität. Als ein Ergebnis stellt das Verfahren dieser Erfindung die kommerziell brauchbare Erzeugung von Pd-103 zur Verfügung.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Palladium-103.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung von Pd-103 zur Verfügung gestellt, dass umfasst;

• i) Bereitstellen eines Targetmaterials, das mit Pd-Isotopen angereichert ist, welche Atommassen gleich oder größer als Pd-103 umfassen;
• ii) Aufbringen des Targetmaterials auf einen Targetträger;
• iii) Bestrahlen des Targetmaterials mit Protonen oder Deuteronen mit hinreichender Einfallsenergie und Dauer, um wenigstens einige der Pd-Isotope innerhalb des Targetmaterials in Pd-103 umzuwandeln; und
• iv) Reinigen des Pd von den Nicht-Pd-Komponenten.

Weiter bezieht sich diese Erfindung auf das obige Verfahren, bei dem das Targetmaterial mit Pd-104, Pd-105, Pd-106 oder einer Kombination davon angereichert ist. Vorzugsweise ist das Targetmaterial mit Pd-104 angereichert.

Diese Erfindung bezieht sich auch auf ein wie zuvor beschriebenes Verfahren, bei dem das Targetmaterial auf einen Targetträger als eine Folie aufgebracht ist oder das eine Elektroplattierung, eine Abscheidung oder eine Präzipitation verwendet, wobei das Targetmaterial vorzugsweise unter Verwendung einer Elektroplattierung aufgebracht wird. Auch als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung befindlich wird das wie zuvor beschriebene Verfahren angesehen, bei dem das Targetmaterial gebildet wird, indem Pd-Isotope enthaltende Targetmaterialien so geschichtet werden, dass jede Schicht mit Pd-Isotopen angereichert ist, die vorwiegend eine unterschiedliche Atommasse umfassen.

Diese Erfindung bezieht sich auch auf das zuvor beschriebene Verfahren, bei dem der Targetträger durch eine Beschichtung geschützt ist, welche eine Sperrschicht umfasst. Vorzugsweise umfasst die Sperrschicht Rhodium.

Auch eingeschlossen innerhalb des zuvor beschriebenen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem die Einfallsenergie der Protonen oder Deuteronen in dem Schritt iii) größer als etwa 15 MeV ist. Weiter schließt diese Erfindung ein Verfahren ein, bei dem die Protonen oder Deuteronen des Schritts iii) als ein Strahl zur Verfügung gestellt werden, der zwischen etwa 1 und etwa 90°, gemessen von der Oberfläche des Targetmaterials, gewinkelt ist. Vorzugsweise liegt die Einfallsenergie der Protonen oder Deuteronen zwischen etwa 23 und etwa 30 MeV und der Winkel des Protonen- oder Deuteronenstrahls liegt bei etwa 7°, gemessen von der Oberfläche des Targetmaterials.

Diese Erfindung bezieht sich auch auf das wie zuvor beschriebene Verfahren, bei dem das Targetmaterial eine Form aufweist, die ähnlich ist zu der Form des Protonenstrahls, welcher auf die Oberfläche des Targetmaterials auftrifft.

Diese Erfindung bezieht sich auch auf das wie zuvor beschriebene Verfahren, bei dem das Targetmaterial mit Protonen oder Deuteronen zwischen etwa 1 Stunde und etwa 1.000 Stunden bestrahlt wird und bei dem die spezifische Aktivität des Pd-103 größer als etwa 5 Ci/g ist.

Auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist das wie zuvor beschriebene Verfahren, bei dem der Reinigungsschritt von Pd-103, Schritt iv), umfasst:

• i) Zugeben eines Lösungsmittels, um das Targetmaterial von dem Targetträger zu entfernen, um eine Targetmateriallösung zu erzeugen;
• ii) Zugeben wenigstens einer Trägersubstanz und Ausfällen der Trägersubstanz aus der Targetmateriallösung;
• iii) Entfernen der wenigstens einen Trägersubstanz aus der Trägermateriallösung;
• iv) Reduzieren des Pd zum metallischen Zustand; und
• v) Sammeln des Pd.

Weiter schließt die Erfindung das wie zuvor beschriebene Verfahren ein, bei dem der Schritt des Entfernens der wenigstens einen Trägersubstanz von dem Pd selektiv Verunreinigungen, die während der Erzeugung von Pd-103 erzeugt wurden, entfernt. Vorzugsweise ist die Trägersubstanz Silber, und ein Iodidsalz wird zugegeben, um selektiv Silber zu entfernen. Jedoch kann die Trägersubstanz auch Rhodium sein, und sie wird aus der Targetmateriallösung unter Verwendung eines Ionenaustauscherharzes entfernt, oder die Trägersubstanz kann eine Kombination von sowohl Silber als auch Rhodium sein.

Diese Erfindung bezieht sich auch auf Pd-103, das durch das obige Verfahren erzeugt wurde. Weiter betrifft diese Erfindung eine medizinische Vorrichtung, die mit dem Pd-103, das durch das obige Verfahren erzeugt wurde, beschichtet ist.

Diese Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Pd-103, dass die Mängel der Verfahren des Standes der Technik überwindet. Das Verfahren dieser Erfindung verwendet bereits vorhandene im Handel erhältliche kompakte Cyclotrone von einer hohen Kapazität, die bei einer Verwendung in der Isotopenerzeugung herkömmlich sind, es verwendet kostengünstige im Handel erhältliche Targetmaterialien und stellt viel höhere Herstellungsgeschwindigkeiten als die Verfahren des Standes der Technik zur Verfügung. Weiter verwendet das Verfahren dieser Erfindung einen einfachen und wirksamen chemischen Prozess zur vollständigen Gewinnung des Pd-103 und erzeugt große Chargen an Pd-103 mit einer hohen radionuklidischen Reinheit und einer akzeptablen spezifischen Aktivität. Aufgrund der hohen spezifischen Aktivität und der hohen Reinheit des Pd-103, das erzeugt werden kann, kann die Targetmaterialmenge optimiert und nach Bedarf wiederaufbereitet werden, was eine kostengünstige Erzeugung von Pd-103 erlaubt. Die Menge von Pd-103 kann einem Kunden über einen Zeitraum zur Verfügung gestellt werden, und dabei werden kommerziell annehmbare Niveaus von Reinheit und spezifischer Aktivität noch verfügbar gemacht. Im Ergebnis sieht das erfindungsgemäße Verfahren die kommerziell brauchbare Erzeugung von Pd-103 vor.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, bei der auf die anhängenden Zeichnungen Bezug genommen wird, ersichtlicher werden, wobei:

Die 1 zeigt die direkten und indirekten Kernreaktionen und Zerfallswege, die zur Bildung von Pd-103 aus einer Protonenbestrahlung von Pd-104, Pd-105 und Pd-106 führen. Die 1A zeigt die indirekte Bildung von Pd-103 über ein Ag-103-Intermediat. Die 1B zeigt die direkte Bildung von Pd-103 aus Pd-104, -105 und -106.

Die 2 zeigt eine Ausführungsform eines Aspektes der vorliegenden Erfindung. Die 2A zeigt ein Target, das mit einer schützenden Rhodiumschicht beschichtet ist, auf die ein angereichertes Pd-104-Targetmaterial elektroplattiert wurde. Die 2B zeigt eine der vielen Formen, die das plattierte Pd annehmen kann, um den Protonenstrahlstrom zu maximieren, wobei das benötigte Targetmaterial minimiert wird. In diesem Beispiel wurden 1,33 Gramm Pd-104 auf die Rhodiumschicht über eine Fläche von 10,2 cm² elektroplattiert.

Die 3 ist ein Graph, der die berechneten Kernquerschnitte der Pd-104-(p, 2n)-Ag-103/Ag-103m........Pd-103- und der Pd-104-(p, pn)-Pd-103-Reaktionen zeigt.

Die 4 ist ein Graph, der die berechneten Kernquerschnitte der Pd-105-(p, 3n)-Ag-103/Ag-103m........Pd-103- und der Pd-105-(p, p2n)-Pd-103-Reaktionen zeigt.

Die 5 ist ein Graph, der die berechneten Kernquerschnitte der Pd-106-(p, 4n)-Ag-103/Ag-103m........Pd-103- und der Pd-106-(p, p2n)-Pd-103-Reaktionen zeigt.

Die 6 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines Targets einschließlich einer chemischen Verarbeitung des bestrahlten Targetmaterials zur Gewinnung des Produkts.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Pd-103. Genauer betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung von Pd-103 unter Verwendung von Targetmaterialien, die mit Pd-Isotopen mit Atommassen größer als Pd-103 angereichert sind.

Die Erfindung sieht die zuverlässige wirtschaftliche Herstellung in großem Maßstab von Pd-103 in Curie- bis Hundert-Curiemengen von hoher radionuklidischer Reinheit und reproduzierbarer und akzeptabler spezifischer Aktivität vor. Kommerziell nützliche Chargengrößen an Pd-103 werden erzielt, indem in geeigneter Weise die Bestrahlungsenergie, eine Bestrahlungszeit, ein Bestrahlungsstrom, eine Stromdichte, eine Masse eines plattierten Targets, eine Form eines plattierten Targets, eine Größe eines plattierten Targets, die Targetisotopenanreicherungsniveaus und ein Einfallswinkel des Targets zum Strahls eingestellt werden.

Das Verfahren dieser Erfindung benutzt Protonen oder Deuteronen mit einer Einfallsenergie auf ein Targetmaterial aus natürlichem Pd von größer als etwa 10 MeV, vorzugsweise zwischen etwa 10 und etwa 50 MeV. Es versteht sich, dass andere Targetmaterialien, wie isotopisch angereichertes Pd-104, Pd-105 oder Pd-106, auch wirksam mit dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden. Eine Pd-103-Erzeugung wird über eine direkte Bildung von Pd-103 und über eine indirekte Bildung aus dem Zerfall von direkt gebildeten Ag-103-Isotopen erzielt (1).

Deuteronen können auch gemäß dem Verfahren dieser Erfindung mit den obigen Targetmaterialien verwendet werden. Die ausgewählte Energie hängt von dem verwendeten Teilchen sowie der Zusammensetzung oder isotopischen Reinheit des Targetmaterials ab.

Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, zeigt die 1 die direkten und indirekten Kernreaktionen und Zerfallswege, die zu der Bildung von Pd-103 aus einer Protonenbestrahlung von Pd-104, Pd-105 und Pd-106 führen. Die fettgedruckten Kästchen markieren die relevanten natürlich vorkommenden stabilen Isotope von Pd und ihre Häufigkeiten, wobei die Halbwertszeiten der instabilen Kerne in den anderen Kästchen gezeigt sind.

Die 1A zeigt über die Pfeile die verschiedenen indirekten Wege, die Pd-103 aus einem Protonenbombardement von Pd ergeben können. Von diesen indirekten Wegen wird angenommen, dass sie sich aus der Bildung von instabilem Ag-103m und Ag-103 (d. h. Ag-103x) und ihrem anschließendem Zerfall zu Pd-103 ergeben. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, können diese Wege als Reaktionen des Typs:

Proton hinein, x Neutronen hinaus (p, xn) beschrieben werden.

Die 1B zeigt die angenommenen relevanten direkten Routen, die zu der Bildung von Pd-103 aus einer Protonenbestrahlung von Pd-104, Pd-105 und Pd-106 führen. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, können diese Routen als Reaktionen des Typs beschrieben werden:

Proton hinein, Proton hinaus/x Neutronen hinaus (p, pxn)

Bei einem „im wesentlichen reinen Pd-103-Produkt" ist Pd-103 gemeint, das Spurenmengen an inaktivem und/oder aktivem Rhodium und Silber umfasst. Vorzugsweise betragen die Konzentrationen des inaktiven Rhodiums und Silbers unterhalb 100 ppm und mehr bevorzugt unterhalb 20 ppm. Vorzugsweise sind die Konzentrationen des aktiven Rhodiums und Silbers unterhalb 0,5% der Pd-103-Aktivität und mehr bevorzugt unterhalb 0,1%.

Mit „Targetmaterial" ist das Material gemeint, aus dem Pd-103 hergestellt ist. Für die Herstellung von Pd-103-Targets gemäß dem Verfahren dieser Erfindung geeignete Targetmaterialien können natürliches Pd umfassen. Jedoch kann natürliches Pd, das mit einem oder mehreren seiner Isotopen mit gleicher oder höherer Atommasse als Pd-103, einschließlich Pd-104, Pd-105 und Pd-106, auch wirksam für die Herstellung von Pd-103 verwendet werden. Weiter versteht es sich, dass das Targetmaterial auch wiederaufbereitet werden kann und bei dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden kann und daher dass dieses Targetmaterial auch Pd-103 umfassen kann. Bei der Auswahl des Targetmaterials ist es erwünscht, die Menge an Pd-102 so gering wie möglich zu halten. Dies ist darin begründet, dass über ähnliche Reaktionen, die hier definiert sind, Pd-100 (welches zu Rh-100 führt) aus Pd-102 bei Protonen- oder Deuteronenenergien, die für eine maximale Pd-103-Erzeugung erwünscht sind, gebildet wird.

Die Zusammensetzung von natürlichem Pd ist im Allgemeinen wie folgt: Pd-102 0,8–1,02% Pd-104 9,3–11,14% Pd-105 22,33% Pd-106 27,33% Pd-108 26,46% Pd-110 11,72%

Durch „spezifische Aktivität" ist das Verhältnis des radioaktiven Pd-103 zu den nichtradioaktiven Pd-Isotopen gemeint, dass als Ci/g eines Elementmaterials ausgedrückt ist.

Ohne die Erfindung auf irgend eine Art und Weise einschränken zu wollen, ist die Anreicherung des Pd-104-Gehalts in dem natürlichen Pd ein bevorzugtes Targetmaterial. Zum Beispiel kann das Targetmaterial mit Pd-104 von etwa 11 auf etwa 98% angereichert sein. Jedoch schließen andere geeignete Wahlen für eine isotopische Anreicherung des natürlichen Pd-Targetmaterials auch Pd-105 und Pd-106 oder Mischungen davon ein. Bei einem angereicherten Pd-104-Targetmaterial von 98% können sich die Ausbeuten an Pd-103 mit einem Faktor von 9 im Vergleich zu derjenigen von natürlichem Pd erhöhen. Targetmaterialien einer geeigneten Zusammensetzung können hergestelllt werden, indem Pd-Targetmaterialien verschiedener isotopischer Zusammensetzungen vermischt werden. Die Erzeugungsgeschwindigkeit kann weiter maximiert werden, indem verschiedene Zusammensetzungen eines Targetmaterials innerhalb des Targets geschichtet werden. Zum Beispiel können Targetmaterialien geschichtet werden, so dass Pd-Isotope, die geringere Energien für ihre Umwandlung zu Pd-103 benötigen, (z. B. Pd-104) als erstes geschichtet werden und mit einer oder mehreren Schichten) eines Targetmaterials, dass Pd-Isotope, die höhere Energien für eine Umwandlung zu Pd-103 benötigen, (d. h. Pd-105, -106 etc.) umfassen, überschichtet werden. Daher ist mit der Abnahme der Energie des Protonenstrahls durch die Dicke des Targetmaterials (siehe nachfolgend) das Energieniveau des Strahls ausreichend für die Umwandlung des Targetmaterials zu Pd-103.

Es gibt eine Beziehung zwischen der Zusammensetzung des Targetmaterials und der Energie des Protonenstrahls, die zur Erzeugung von Pd-103 benötigt wird. Zum Beispiel werden typischerweise 24 MeV für eine intensive Pd-104-zu-Pd-103-Reaktion benötigt, wohingegen Pd-105 32 MeV für die intensive Pd-105-zu-Pd-103-Reaktion benötigt, etc. Diese Beziehung kann wie in den 3 bis 5 gezeigt bestimmt werden. Die 3 zeigt die berechneten Kernquerschnitte für die Pd-104-(p, 2n)-Ag-103/Ag-103m...........Pd-103- und Pd-104-(p, pn)-Pd-103-Reaktionen; die 4 die kalkulierten Kernquerschnite für die Pd-105-(p, 3n)-Ag-103/Ag-103m...........Pd-103- und Pd-104-(p, p2n)-Pd-103-Reaktionen; und die 5 die berechneten Kernquerschnitte für die Pd-106-(p, 4n)-Ag-103/Ag-103m............Pd-103- und die Pd-104-(p, p2n)-Pd-103-Reaktionen. Die 3, 4 und 5 sind typisch für die Darstellungen der Reaktionsausbeuten von Bestrahlungen mit geladenen Teilchen. Die Energie (MeV) des geladenen Teilchens ist auf der x-Achse gezeigt, wohingegen der Querschnitt der Reaktionen) auf der y-Achse gezeigt ist. Der Querschnitt, in millibarn (mbarn), ist die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens der Reaktion(en). In allen drei Grafiken ist die Gesamtwahrscheinlichkeit der Pd-103-Bildung als eine dicke Linie gezeigt und ist die Summe der direkten und indirekten gezeigten Wege.

Als ein Beispiel zur Bestimmung der benötigten Energie für eine gewünschte Reaktion wird eine Bestrahlung von Pd-104, wie sie in der 3 gezeigt ist, erörtert. Unter Annahme einer 100 %igen Anreicherung des Pd-104-Targetmaterials, wird von der indirekten Pd-104-(p, 2n)-Ag-103x-Reaktion vorausgesagt, dass sie eine maximale Wahrscheinlichkeit von ungefähr 1.075 mbarn bei einer Protonenenergie von 22 MeV aufweist, wohingegen von der direkten Pd-104-(p, pn)-Pd-103-Reaktion vorhergesagt wird, dass sie eine maximale Wahrscheinlichkeit von ungefähr 150 mbarn bei einer Protonenenergie von 26 MeV aufweist. Die Gesamtwahrscheinlichkeiten von jeder dieser mbarn-Wahrscheinlichkeiten weisen eine maximale Wahrscheinlichkeit von ungefähr 1.200 mbarn bei einer Protonenenergie von 24 MeV auf.

Während einer Bestrahlung des Targetmaterials absorbiert das Pd-Isotop und verlangsamt das Proton während es durch das Targetmaterial passiert, und das Proton verliert Energie. Die Menge dieses(r) Energieverlustes/Absorption ist abhängig von der anfänglichen Protonenenergie und der Dicke des Targetmaterials (ausgedrückt als g/cm²). Falls zum Beispiel, wobei dies nicht als in irgendeiner Art und Weise beschränkend anzusehen ist, eine Pd-104-Elektroplatte von 1,33 g, 10,2 cm², (0,13 g/cm²) bei einem Einfallswinkel von 7° von der Oberfläche des Targetmaterials (womit eine effektive Targetmaterialdicke von 1,07 g/cm² zur Verfügung gestellt wird) mit Protonen mit einer Energie von 29 MeV bestrahlt wird, wird abgeschätzt (wie unter Protonen-Stopp-Berechnungen berechnet), dass die Protonen durchschnittlich 14 MeV an Energie in der Pd-104-Targetmaterialschicht verlieren würden und mit einer durchschnittlichen Energie von 15 MeV austreten. Anhand der 3 sehen wir, dass dieser Energieabfall von 29 auf 15 MeV den Großteil der Wahrscheinlichkeit (mbarn) der Pd-103-Bildung abdeckt.

Im Falle eines Produktes, welches das gleiche Element wie das Targetmaterial ist, (wie Pd-103 in einem Pd-104-Target), ist das Produkt nicht trägerfrei. Das Verhältnis der radioaktiven zu den nichtradioaktiven Atomen des Elements ist als seine spezifische Aktivität (SA), wie zuvor definiert, ausgedrückt. Die Bedingung für die SA eines Produkts ist abhängig von der Produktverwendung und kann wie benötigt durch Einstellen der Targetdicke, des Prozentsatzes an Pd-104-Isotopen (d. h. das Ausmaß der Anreicherung des Targetmaterials), der Protonenstrahlenergie, der Länge der Bestrahlung und der Anzahl der Protonen in dem Strahl pro Zeiteinheit (d. h. der Strahlstrom – für gewöhnlich in &mgr;A ausgedrückt) variiert werden. Zum Beispiel benötigt die Verwendung von Pd-103 innerhalb von Seeds für eine Krebstherapie zur Zeit eine SA von größer als etwa 5 Ci Pd-103/g Pd und diese Spiegel werden leicht erreicht.

Das Pd-Targetmaterial wird für eine Bestrahlung vorbereitet, indem das Target-Pd-Material auf einen geeigneten Träger befestigt wird. Zum Beispiel, und ohne auf jegliche Art und Weise beschränkt sein zu wollen, kann das Target-Pd-Material auf einen geeigneten Träger durch eine Elektroabscheidung fixiert werden. Jedoch kann jedwedes Verfahren, das zur Befestigung des Targetmaterials auf dem Träger führt, verwendet werden, wie vom Fachmann anerkannt werden würde, es könnten zum Beispiel eine chemische Abscheidung, eine Präzipitation, eine Verdampfung, eine Pulverabscheidung, eine Flüssigmetallbeschichtung, eine Salzabscheidung und dergleichen verwendet werden. Es versteht sich auch, dass einige dieser Beschichtungsverfahren eine vorangehende Verarbeitung vor einem Protonenbombardement benötigen können (z. B. Zündung einer Salzbeschichtung, Reduktion einer Metallbeschichtung, etc.). Weiter kann eine Pd-Folie auch für die Verfahren, wie sie hier beschrieben sind, verwendet werden.

Für eine Elektroabscheidung des Targetmaterials ist der Targetträger typischerweise aus einem thermisch leitenden Material, zum Beispiel Silber oder Kupfer, hergestellt, jedoch können andere geeignete Materialien, die dem Fachmann offensichtlich sind, auch für diesen Zweck verwendet werden, zum Beispiel Aluminium etc. Vor einer Elektroabscheidung des Pd-Targetmaterials kann die Targetoberfläche chemisch mehr inert gemacht werden, indem sie mit einem resistenten Material, wie Rhodium, beschichtet wird. Diese inertere „Sperrschicht" kann zu der Entfernung des Targetmaterials von dem Target während einem anschließenden chemischen Verarbeiten des Targetmaterials beitragen. Wie dem Fachmann ersichtlich ist, können andere Materialien, die diesen Prozess begünstigen, auch verwendet werden, zum Beispiel Ruthenium und möglicherweise Platin.

Die Masse des Targetmaterials, das auf das Target elektroabgeschieden wird, kann in Abhängigkeit von der Verwendung variieren und liegt in dem Bereich zwischen etwa 0,05 g und etwa 20 g. Jedoch sind Verwendungen des Targetmaterials, die zwischen etwa 0,1 g und etwa 5 g umfassen, bevorzugt. Die Masse, die für eine wirksame Verwendung dieser Erfindung benötigt wird, kann in Abhängigkeit einer Reihe von Faktoren variieren, darin eingeschlossen:

• – die Menge einer benötigten Pd-103-Radioaktivität;
• – die gewünschte radionuklidische Reinheit des Pd-103-Produkts
• – die gewünschte SA (Verhältnis von Pd-103 zu inaktivem Pd);
• – die Bestrahlungsenergie des Teilchens, das auf das Target angewendet wird;
• – der Winkel, in dem das Teilchen auf das Target aufschlägt;
• – die physikalische Größe und Dicke des Targetmaterials, das auf dem Target vorbereitet wurde;
• – die Anreicherung des Targetmaterials mit Pd-Isotopen von höherer atomarer Masse.

Die Form des Targetmaterials, das auf dem Substrat vorbereitet wurde, kann variieren. Jedoch kann es erwünscht sein, dass diese Form die Exposition des Targetmaterials bei Regionen eines mittleren bis hohen einfallenden Teilchenstroms maximiert und die Exposition des Targetmaterials bei Regioner. von geringen Teilchenströmen minimiert. Die Form des Targetmaterials (z. B. siehe die 2B) kann aufgrund von wirtschaftlichen Überlegungen und produktspezifischen Aktivitätsüberlegungen bestimmt sein.

Ein Beispiel, welches nicht auf irgendeine Art und Weise als beschränkend anzusehen ist, eines Targetmaterial-Sperrschicht-Protonenstrahl-Arrangements ist in der 2 gezeigt, bei der ein Silber/Kupfer-Target (10 bzw. 20) mit einer schützenden Rhodiumschicht (30) beschichtet ist, auf die ein Pd-Target (40) elektroabgeschieden wurde. Das plattierte Pd (40) weist ungefähr eine Form auf, um den Protonenstrahlstrom (50) zu maximieren, wobei das benötigte Targetmaterial minimiert wird. Der Protonenstrahl wird dargestellt, wie er das Target bei einem Glanzwinkel (60) von etwa 1 bis etwa 90°, gemessen von der Oberfläche des Targetmaterials, trifft. Vorzugsweise ist der Protonenstrahlwinkel etwa 7°. Dieser Glanzwinkel erlaubt eine größere Abkühlungseffizienz des Targets, da die Energie des Protonenstrahls, der durch die Targetoberfläche absorbiert wird, über eine große Oberflächenfläche verteilt ist. Indem weiter das Target in einem Winkel getroffen wird, wird die Targetdicke auch gesteigert, da die elektroplattierte Pd-Schicht für den Strahl dicker erscheint (um 1/Sinus 7°), wodurch ein größerer „Energieanteil" absorbiert wird als derjenige, der auftreten würde, falls das Target durch den Protonenstrahl bei 90° getroffen werden würde. Die Ausbeute an Pd-103, die Verunreinigungen der Produkte der Reaktion und die relativen Kosten der Herstellung können gewählt und modifiziert werden, indem die Einfallsenergie des Protonenstrahls (60) variiert wird, indem die plattierte Pd-Dicke (40) und eine isotopische Zusammensetzung des Targetmaterials variiert werden. Das Targetmaterial wird auch abgekühlt, indem Wasser (70) innerhalb des Targetträgers zur Verfügung gestellt wird.

Das Targetdesign und die Qualität des verwendeten Pd als Targetmatertal ist derartig, dass das Targetmaterial mit einer Protonenstrahlintensität von größer als 450 &mgr;A bestrahlt werden kann. Eine hochqualitatives Target ist wichtig, da eine Charge an Pd-103 zum Beispiel über 450 Std. (19 Tage) Bestrahlungszeit, angesammelt über einen Zeitraum von 3 bis 4 Wochen, benötigen kann und das Target muss so entworfen sein, dass es im Stande ist, dieser Exponierung zu Wiederstehen.

Die Energie eines Bombardements kann variiert werden, um die Ausbeute und eine radionuklidische Reinheit des aus dem Targetmaterial erhaltenen Produkts zu optimieren (siehe die 3, 4 und 5). Ohne auf irgendeine Art und Weise das Verfahren dieser Erfindung einschränken zu wollen, kann die Energie für ein Bombardement unter Berücksichtigung zumindest der folgenden Parameter bei dem Bombardementverfahren gewählt werden, darin eigeschlossen:

• 1) eine effektive Targetmaterialdicke (abhängig von dem Einfallswinkel des Protonenstrahls und der Targetmaterialdicke);
• 2) eine isotopische Zusammensetzung des Targetmaterials oder eine Schichtung des Targetmaterials;
• 3) eine geplante Bestrahlungsdauer
• 4) ein durchschnittlicher Strom; und
• 5) eine radionuklidische Reinheit, die in dem Endprodukt benötigt wird.

Gleichwohl können auch andere Parameter wie benötigt modifiziert werden, um die Pd-103-Erzeugung zu optimieren.

Typischerweise würde für eine Protonenbestrahlung auf ein Targetmaterial, das natürliches Pd umfasst, der Bereich einer Einfallsenergie zwischen etwa 15 und etwa 50 MeV gewählt werden. Ein ähnlicher Einfallsenergiebereich wird für Deuteronen verwendet. Für eine Protonenbestrahlung eines Targetmaterials, das mit Pd-104 angereichert ist, würde die Einfallsenergie zwischen etwa 15 und etwa 30 MeV betragen, und ein ähnlicher Energiebereich, falls die Bestrahlungsquelle Deuteronen sind. Die Stromintensität von Protonen, die das Targetmaterial treffen, liegt typischerweise zwischen etwa 50 und etwa 1.000 &mgr;A und vorzugsweise zwischen etwa 100 und etwa 500 &mgr;A. Der Strom, zusammen mit der Länge der Bestrahlung, umfasst die Bestrahlungsdosis, ausgedrückt in &mgr;A-h, und kann einige wenige &mgr;A-h oder hunderttausende &mgr;A-h oder mehr, wie benötigt, betragen. Es ist bevorzugt, dass die Länge der Bestrahlung zwischen etwa 1 Stunde und etwa 1.000 Stunden liegt.

Das Verfahren dieser Erfindung betrifft eine kontinuierliche Bestrahlung des Targetmaterials, um das gewünschte Niveau an Pd-103 zu erhalten. Jedoch werden auch Variationen der Länge der Bestrahlung oder der Wiederholungen der Bestrahlungsbehandlungen ohne Abtrennung des Produkts von dem Targetmaterial zur Akkumulation von Pd-103 auch in Erwägung gezogen. Wie zuvor angegeben, ist die Produktausbeute eine Funktion der – unter anderen Faktoren – Bestrahlungsdosis und ihrer dazu gehörigen Zeitspanne zusammen mit der Halbwertszeit des Produkts Pd-103 (16,97 Tage).

Einer der Vorteile des Verfahrens dieser Erfindung liegt darin, dass jedwedes nicht benutztes Targetmaterial erneut einem Protonenbombardement ausgesetzt werden kann, um Pd-103 der gewünschten SA zu erzeugen. Daher können Produktmaterialien, die Pd-103 umfassen, wie benötigt gemäß dem Verfahren dieser Erfindung zum Erhalt von Pd-103 wiederverwendet werden.

Nach einer Bestrahlung des Targets wird das Targetmaterial typischerweise nach einem spezifizierten Zeitraum (siehe die 6) verarbeitet. Dieser Zeitraum ist vorgesehen, um jedweden unerwünschten Isotopen, die während der Reaktion erzeugt wurden (einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Pd-101-, Pd-100- und Rh-101-, Rh-100-Produkten), einen Zerfall von mehreren Halbwertszeiten zu ermöglichen. Eine geeignete Zeitspanne, die nicht als in irgendeiner Art und Weise beschränkend anzusehen ist, liegt zwischen etwa 3 und etwa 6 Tagen. Nach diesem Zeitraum wird das Targetmaterial verarbeitet, um jedwedes aktive oder inaktive Ag, Rh oder eine Kombination davon oder jedwede andere Verunreinigungen zu entfernen und um eine geeignete Produktformulierung zu erhalten. Diese Verarbeitung schließt die folgenden Schritte ein:

• 1) Chemisches Verarbeiten, um das Targetmaterial von dem Targetträger abzulösen und um das Targetmaterial von radioaktiven und nichtradioaktiven Verunreinigungen zu reinigen;
• 2) Gewinnung des Targetmaterials und Pd-103-Produkts in einer geeigneten Produktformulierung; und
• 3) Wiederverwendung von jedwedem verbleibenden Targetmaterial, falls vorhanden, als ein anschließendes Targetmaterial.

Die chemische Verarbeitung des bestrahlten Targets wird vorzugsweise innerhalb einiger weniger Tage oder Wochen nach der Beendigung einer Targetbombardierung durchgeführt. Eine chemische Verarbeitung des bestrahlten Targetmaterials (Schritt 1, oben) zur Gewinnung des Produkts Pd-103 beinhaltet eine Reihe von Schritten, einschließlich:

• 1) Zugabe eines geeigneten Lösungsmittels zur Ablösung des Pd von dem Targetträger;
• 2) Zugabe eines Trägers und eines geeigneten Salzes, um die Ausfällung des Trägers zu fördern,
• 3) Entfernung des Trägers;
• 4) Reduzieren des Pd zum metallischen Zustand; und
• 5) Formulierung in eine Produktlösung.

Diese Schritte werden genauer nachfolgend beschrieben werden, jedoch versteht es sich, dass diese detaillierten Schritte nicht in irgendeiner Art und Weise als beschränkend anzusehen sind, da Substitutionen der spezifischen Lösemittel, Träger und Salze, der Reinigungsschemata, Ionenaustauscherharze, etc. wie für den Fachmann ersichtlich modifiziert werden können, um ein isoliertes gereinigtes Pd-Produkt zu erhalten. Es kann auf die 6 verwiesen werden, die das nachfolgend beschriebene Verfahren umreißt und als ein nichtbeschränkendes Beispiel eines chemischen Verarbeitungsschemas angesehen werden soll.

Die Entfernung des Targetmaterials von dem Targetträger kann unter Verwendung von jedwedem geeigneten Behälter, zum Beispiel ein Plastiktank mit einem Abdichtungsaufbau, der ein geeignetes Lösungsmittel, das es ermöglicht, dass das Targetmaterial von dem Targetträger abgelöst wird, umfasst, durchgeführt werden. Zum Beispiel, und ohne dieses Verfahren auf irgend eine Art und Weise einschränken zu wollen, kann eine Mischung aus HCl und HNO₃ für diesen Zweck verwendet werden, jedoch können auch andere geeignete Lösemittel, wie sie dem Fachmann bekannt sind, zum Beispiel Mischungen aus HCl und H₂O₂, verwendet werden. Das gelöste Targetmaterial wird entfernt, und das Target und ein Tank werden dann mit Wasser gespült, und das gelöste Targetmaterial und die Spülwasser werden vereinigt.

Eine kleine Menge eines geeigneten Trägers, zum Beispiel eine Kombination aus Rhodium und Silber, kann zu der kombinierten gelösten Targetmateriallösung zugegeben werden, und die Lösung kann zum Beispiel mit NH₄OH oder jedweder anderen geeigneten Base, die das Pd in Lösung hält, basisch gemacht werden.

Der Silberträger und die Silberaktivitäten, die während einer Bestrahlung des Targetmaterials gebildet wurden, werden aus der alkalischen Lösung zum Beispiel in Gegenwart eines Iodidsalzes als Silberiodid ausgefällt, und das Silberiodid wird als ein Präzipitat gesammelt. Andere Salze, die im Stande sind, Komplexe mit Silber zu bilden und dieses auszufällen, können für diesen Zweck verwendet werden, zum Beispiel KI, NaI, KCl oder NaCl, wobei diese nicht als beschränkend anzusehen sind. Es versteht sich auch, dass andere Verfahren für die Reinigung von Pd auch verwendet werden können. Der Präzipitationsschritt kann nötigenfalls wiederholt werden, bis alle Silberaktivitäten aus der alkalischen Lösung entfernt sind. Die kombinierten Filtrate werden über eine geeignete Austauschersäule, zum Beispiel eine Kationenaustauschersäule, wie Dowex AG50, wobei diese nicht auf irgendeine Art und Weise als beschränkend anzusehen ist, geschickt werden, um selektiv den Rhodiumträger zu entfernen. In dem vorliegenden Beispiel wird der positiv geladene Ammoniumkomplex von Pd auf der Ionenaustauschersäule adsorbiert und das Rhodium wird mit zum Beispiel verdünnter NH₄OH, wobei dies nicht auf irgendeine Art und Weise als beschränkend anzusehen ist, durchgewaschen.

Nach ausreichenden Spülungen zur Entfernung des Hauptteils der Rhodiumaktivitäten wird die Säule mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie warmer HNO₃, eluiert, wobei jedoch andere Flüssigkeiten auch verwendet werden können, zum Beispiel H₂SO₄ oder NaOH, wobei diese nicht auf irgendeine Art und Weise als beschränkend anzusehen sind, und das Eluierungsmittel kann zum Beispiel mit NaOH oder KOH alkalisch gemacht werden. Ein Alkohol, zum Beispiel Ethanol, wird dann zu der Lösung zugegeben, und die Lösung wird bis zum oder nahe zum Kochen erhitzt, um das Pd zum metallischen Zustand zu reduzieren. Das metallische Pd wird dann durch Filtration gewonnen und mit Wasser gewaschen. Dieser letzte Schritt (d. h. die Reduktion zu dem Metall) entfernt weiter Rh-Verunreinigungen aus dem Filtrat. Das Pd-Metall wird dann getrocknet und das gewonnene Pd-Gewicht wird bestimmt. Das Pd-Metall wird dann in einem Lösungsmittel, zum Beispiel einer Mischung aus HCl und HNO₃, gelöst, und dann unter Entfernung von überschüssiger HCl und HNO₃ getrocknet. PdCl₂ wird dann in Lösung unter Verwendung von verdünnter HCl oder NH₄OH aufgenommen.

Das endgültige Produkt, zum Beispiel PdCl₂, wird dann für Tests vorbereitet, der pH wird getestet, es wird auf Verunreinigungen getestet, es wird auf eine radionuklidische Reinheit und eine Aktivitätskonzentration zum Beispiel unter Verwendung eines Gamma-Spektrumanalyse-Systems analysiert und die SA berechnet. Pd-103-Konzentrationen von mindestens etwa 50 mCi/ml mit einer SA von mindestens etwa 5 Ci/g (bestimmt zum Zeitpunkt einer Reinigung) und eine radionuklidische Reinheit von bis zu 99,999% Pd-103 können gemäß dem Verfahren dieser Erfindung erzeugt werden. Typische Pd-103-Konzentrationen von etwa 500 bis etwa 50.000 mCi/ml, eine SA von etwa 5 bis etwa 500 Ci/g (bestimmt zum Zeitpunkt einer Reinigung) und eine radionuklidische Reinheit von bis zu etwa 99,999% Pd-103 werden in Abhängigkeit von den Parametern einer Bestrahlung, die zuvor gewählt wurden, (z. B. Targetmaterialanreicherung, Strahlwinkel, Targetdicke, etc.) und den Anforderungen, die von dem Kunden vorgegeben werden, erzeugt. Solche Produktspezifikationen sind für eine Verwendung von Pd-103 bei medizinischen Verwendungen und anderen nichtmedizinischen Verwendungen nötigenfalls gut geeignet.

Das resultierende PdCl₂-Salz kann zu einem sauren Produkt oder einem basischen Produkt (z. B. Ammonium) oder beidem formuliert werden. Typische Verwendungen von Pd-103 schließen seine Verwendung als ein Seed zum Implantieren in Tumore ein. Bei dieser Verwendung wird das Pd-103 als ein Überzug über einen Träger oder ein Basismaterial verwendet oder mit einem Basismaterial, das im wesentlichen keine Röntgenstrahlen absorbiert und das mit dem aufgeschichteten Pd-103 nicht reagiert, vermischt. Das Pd kann auf dieses Basismaterial unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken, einschließlich einer Ausfällung, einer Abscheidung, einer Elektroplattierung, etc., aufgebracht werden. Geeignete Basismaterialien schließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Al, Mg, C, oder polymere Materialien ein. Das beschichtete Basismaterial kann wahlweise mit einem biokompatiblen Material, wie Titan oder einem Polymer, abgeschirmt sein, um einen Seed zu erhalten, der für eine Implantierung in Tumore geeignet ist. Diese Seeds können auch einen opaken Röntgen-Marker, wie Gold, Wolfram, Blei oder Rhodium, einschließen, um ihren Nachweis in dem Tumor nach einer Implantation zu erleichtern. Solche Seeds sind in der US 3.351.049, der US 4.702.228 oder der US 5.405.309 (die alle durch den Bezug darauf hier miteingeschlossen sind) beschrieben.

Pd-103, das durch das Verfahren dieser Erfindung erzeugt wurde, kann auch für die Beschichtung von medizinischen Vorrichtungen, die wahlweise weiter mit einem biokompatiblen Material beschichtet sein können oder nicht, verwendet werden und an eine Stelle gegeben werden, die eine radioaktive Ionisationsbehandlung benötigt. Mit „medizinischer Vorrichtung" ist jedwede Vorrichtung gemeint, die für die Behandlung eines medizinischen Leidens, das die Verabreichung von ionisierender Strahlung an eine Stelle, die solch eine Behandlung benötigt, erfordert, verwendet wird. Das Substrat der medizinischen Vorrichtung kann metallischer oder nichtmetallischer Natur sein. Typischerweise wird die medizinische Vorrichtung implantiert, jedoch kann sie auch reversibel in und entlang der ganzen Länge von einer bereits implantierten Vorrichtung, wie einem Katheder, eingeführt werden (z. B. WO 93/04735, das durch den Bezug darauf hier mitaufgenommen ist). Weiter können diese Vorrichtungen am Äußeren einer Stelle, die eine Behandlung benötigt, verwendet werden, falls sich solch eine Notwendigkeit ergibt. Obgleich es nicht auf irgendeine Art und Weise als beschränkend anzusehen ist, können die medizinischen Vorrichtungen, die unter Verwendung des Verfahrens dieser Erfindung beschichtet werden können, Stente, dehnbare Stente, Katheter, Seeds, Prothesen, Klappen und Nahtmaterialien oder andere Vorrichtungen zum Verschließen von Wunden, wie sie dem Fachmann ersichtlich sind, einschließen. Diese Vorrichtungen können von beliebiger Gestalt sein und für jeden Zweck, der die Verwendung einer radioaktiv behandelten medizinischen Vorrichtung benötigt, vorgesehen sein. Weiter bestehen Erwägungen, dass eine „medizinische Vorrichtung" auch Substrate einschließt, die mit einem Radioisotop von Interesse oder einer Kombination davon beschichtet sind, und als eine radioaktive Quelle in eingekapselten Strukturen, wie Seeds, verwendet werden (z. B. die US 5.163.896; die US 4.994.013; die US 4.815.449; die US 5.405.309; die US 4.702.228, die alle durch den Bezug darauf hier mitaufgenommen sind), Verabreichungsdrähte (z. B. die US 5.575.749) oder dergleichen, wie sie einem Fachmann gut bekannt sein werden. Diese eingekapselten Strukturen werden auch als medizinische Vorrichtungen angesehen.

Jedwedes Pd-Targetmaterial, das nach einer Auslieferung des Produkts verbleibt, kann für eine erneute Verwendung wiederverwertet werden.

Das Verfallsdatum von Pd-103 kann auf Grundlage der SA gewählt werden. Zum Beispiel würde eine Charge von Pd-103 mit mehr als 36 Ci/g und einer Pd-103-Konzentration von 3.500 mCi/ml eine Lagerfähigkeit von über 7 Wochen aufweisen. Daher können große Mehrfachlieferungen eines Produkts an einen Kunden für eine Formulierung in ein gewünschtes Endprodukt zur Verfügung gestellt werden. Wirtschaftliche Erwägungen können ein Ablaufen der Charge vor diesem Zeitpunkt erzwingen, da die Kosten des versendeten Pd-Targetmaterials pro mCi mit der Zeit zunimmt, da die spezifische Aktivität aufgrund eines Pd-103-Zerfalls abnimmt. Nach dem Verfall der Charge wird der verbleibende Rest für eine Wiederverwendung als Targetmaterial zurückgewonnen. Wie in dem Reinigungsverfahren beschrieben, wird der Rest mit NaOH basisch gestellt, Ethanol zugegeben und unter Erhitzung wird das Pd zu dem Metall reduziert. Nach einem Waschen, einem Trocknen und einer Gewichtsbestimmung des rückgewonnenen Pd wird das Pd-Metall in einer Mischung aus HCl und HNO₃ gelöst, dann wird die resultierende Lösung getrocknet, das Salz in verdünnter HCl gelöst und die Pd enthaltende HCl-Lösung für eine Targetmaterialherstellung zum Beispiel durch Elektroplattierung verwendet.

Lösungen des endgültigen Produkts von Pd, das durch das Verfahren dieser Erfindung hergestellt wurde, können weiter zu therapeutischen Seeds (oder anderen Vorrichtungen oder anderen Verwendungen) für eine Krebsbehandlung formuliert werden. Der Stand der Technik offenbart, dass alle Seeds Variationen einer inneren Seedkomponente, die die Radioaktivität enthält, sind. Diese inneren Seedkomponenten werden dann eingekapselt, für gewöhnlich in eine Hülle, und für gewöhnlich in eine Titanhülle. Permanente Implantate tendieren dazu, einen Röntgen-Marker in den inneren Seedkomponenten aufzuweisen, wohingegen temporäre Implantate dazu tendieren, keinen Röntgen-Marker aufzuweisen. Der Stand der Technik offenbart, dass die Röntgen-Marker eine Vielzahl von Metallen, einschließlich Pb, Pt, Au, W, Ta, Ag, Rh, Pd, nicht rostender Stahl und andere Legierungen, etc., umfassen können. Im Allgemeinen sollte der Röntgen-Marker biologisch kompatibel im Falle eines Leckens des Seeds sein und eine ausreichende Masse und Dichte aufweisen, so dass er für Röntgenstrahlen opak ist. Der Stand der Technik offenbart nicht einen Pd-103-Seed, der durch ein Verfahren, bei dem das Pd-103 über eine Technik, die im Allgemeinen als eine Eintauchbeschichtung oder Verdrängungsbeschichtung bekannt ist, aufgebracht wird. Gleichfalls offenbart der Stand der Technik nicht einen Seed, der nicht eingekapselt ist oder der weiter durch nasse chemische Techniken versiegelt wird. Auch offenbart der Stand der Technik nicht einen Röntgen-Marker, der durch Verwendung einer Metallschicht, die eine Basis für die Beschichtungstechnik, die als Eintauchbeschichtung bekannt ist, zur Verfügung stellt, oberflächenmodifiziert ist.

Es wird in Erwägung gezogen, das Pd auf einen Röntgen-Marker durch ein direktes Reduktionsverfahren, das als Eintauchplattierung bekannt ist, direkt aufgebracht werden kann. Dieses Verfahren beinhaltet Röntgen-Marker der geeigneten Größe, Gestalt und aus geeignetem Material, die mit einer geeigneten Pd/Pd-103-Lösung kontaktiert werden sollen, bei dem das Pd und Pd-103 quantitativ und homogen auf der äußeren Oberfläche der Röntgen-Marker durch eine Oberflächenreduktion des Pd mit Hilfe des Basismaterials selbst und/oder einer entsprechenden Bewegung des Basismetalls in die Lösung abgeschieden wird. Diese Beschichtungstechnik führt aufgrund ihres Oberflächenreduktionsmechanismusses damit einhergehend zu einer viel haftfähigeren und homogeneren Schicht oder zu einem viel einfacheren Erreichen einer haftenden und homogen Schicht als mittels einer Elektroplattierung/elektrodenlosen Plattierung/etc. erreicht werden kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass mehr als 99% des Pd auf dem Substrat eines Röntgen-Markers abgeschieden werden. Die Homogenität ist wichtig, um eine Gleichförmigkeit und Reproduzierbarkeit der Dosimetrie jedes Seeds sicherstellen zu können. Das Pd/Pd-103 kann weiter auf dem Röntgen-Marker durch Backen des Aufbaus zur besseren Haftung gebracht werden. Da vom Pd angenommen wird, dass es biologisch kompatibel ist, kann eine weitere Einkapselung dieses Seed-Aufbaus unnötig sein, um eine Genehmigung der Zulassungsbehörden zu erhalten. Falls erwünscht, kann eine Versiegelung des Pd/Pd-103-Überzugs eines Seeds durch eine Vielzahl von Verfahren zur Dünnbeschichtung, wie einer Elektroplattierung, einer elektrodenlosen Plattierung oder durch eine weitere Eintauchbeschichtung, erzielt werden. Weitere in Erwägung gezogene Versiegelungsmaterialien sind diejenigen, wie Rh, Pd, Au, Pt, Ag, Ni, Co, Ru.

Es wird auch in Erwägung gezogen, dass ein geeigneter Röntgen-Marker für eine direkte Beschichtung durch die Eintauchtechnik aus Metallen, wie Cu oder Pb, aufgrund ihrer elektrochemischen Eigenschaften und atomaren Masse/Dichte hergestellt seien kann.

Eine weitere Technik könnte es sein, Ag zu verwenden. Hogdahl (1961; The Radiochemistry of Palladium; Nat Acad Science, US Atomic Energy Commission) offenbart das Unvermögen von Ag, Pd zu dem Metall zu reduzieren, jedoch wurde unerwarteterweise beobachtet, dass die Reduktion unter einigen Bedingungen stattfinden kann. Eine Herstellungstechnik für einen Seed-Einsatz wurde mit einem Ag-Draht getestet, jedoch versteht es sich, dass jedwede andere geometrische Gestalt von Ag auch verwendet werden könnte (siehe das Beispiel 4). Unter Befolgung des Beschichtungsprotokolls zeigte eine Inspektion der Pd-beschichteten Ag-Stäbe, dass der Pd-Überzug homogen war und die Schnittenden und Länge des Stabes überzog.

Seeds, die mit Pd beschichtet sind, können eine Einkapselung aus rein mechanischen Gründen und/oder biologischen Gründen benötigen. Jedoch kann ein Röntgen-Marker aus einem Material, wie denjenigen, die klassischerweise verwendet werden, modifiziert werden, so dass er mit dem Pd/Pd-103 eintauchbeschichtet werden kann. Der Röntgen-Marker kann ausreichend legiert sein mit oder die Oberfläche beschichtet sein mit einem geeignetem Basismetall, wie Ag, Cu, Pb oder Al, so dass er mit Pd/Pd-103 mit der Eintauchbeschichtungstechnik, die in dem Beispiel 5 beschrieben ist, beschichtet werden kann.

Die folgenden Beispiele werden wiedergegeben, um das Verfahren dieser Erfindung weiter zu erläutern, jedoch sind diese Beispiele nicht als auf irgendeine Art und Weise beschränkend anzusehen.

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von Pd-103 unter Verwendung eines natürlichen nicht angereicherten Pd-Targetmaterials. Das Beispiel zeigt eher die Verfahrenschemie und die Targetleistungsmerkmale anstelle eines Erreichens der minimalen benötigten Spezifikationen, wie einer spezifischen Aktivität, einer Aktivitätskonzentration und einer radionuklidischen Reinheit des Pd-103-Produkts. Die Targetdicke von etwa 1,33 Gramm ist für einen Bestrahlungsenergieanteil von etwa 29 bis 15 MeV vorgesehen.

Vier Gramm natürliches Pd werden in ein 250 ml Becherglas überführt und gelöst, indem eine Mischung von etwa 24 ml halbkonzentriertem Königswasser (18 ml 6N HCl plus 6 ml 8N HNO₃) zugegeben wird. Der Inhalt wird gerührt und auf etwa 60°C erwärmt, um die Pd-Auflösung zu unterstützen. Die resultierende Lösung von gelöstem Pd wird getrocknet, um überschüssige HNO₃ und HCl zu entfernen. Das trockene PdCl₂-Salz (oder PdCl₂·xH₂)) wird in 150 ml einer 0,8N HCl gelöst. Dies ist die Lösung für das Plattierungsbad.

Eine Targetbasis mit einer Silberfläche wird auf der Silberfläche mit einem dünnen (ungef. 0,0254 mm) Überzug aus Rh beschichtet und dann in die elliptisch geformte Abdichtung des Plattierungszellaufbaus platziert. Die Pd-Plattierungslösung wird dann auf zwischen 40 und 70 °C erwärmt und durch den Plattierungszellaufbau zirkuliert. Ein Gleichstrom von etwa 250 mA wird dann auf den Plattierungszellaufbau über eine Platinanode angelegt. Die Plattierung wird fortgesetzt bis zu solch einem Zeitpunkt, zu dem eine errechnete Menge von 0,7 g Pd auf der Rh-Oberfläche plattiert wurde. Die Plattierung wird angehalten, der Plattierungszellaufbau geleert und die plattierte Oberfläche mit Wasser gespült. Nach einer Untersuchung und Reinigung wird das Target wiederum in den Tank eingedichtet, jedoch ist die Targetfläche vertikal gedreht, so dass die vorherige Unterseite der Platte nun oben liegt. Dies fördert die Abscheidung einer homogenen Dicke des Pd. Der Plattierungsvorgang wird fortgeführt, bis die kalkulierte Abscheidung etwa 1,33 Gramm beträgt.

Das Bad kann wieder verwendet werden, bis ungef. 1 Gramm Pd verbleibt, oder es kann mit frischem oder rückgewonnenem Pd aufgefüllt werden. Da der Chloridgehalt mit einer Verwendung steigt, wird das Bad periodisch getrocknet, um überschüssiges Chlorid zu entfernen.

Das Pd in dem Bad kann auch als Metall rückgewonnen werden, und ein neues Bad kann begonnen werden.

Das Target wird dann mit Protonen (unter Verwendung eines TRIUMF TR 30 Cyclotrons) bei einer Einfallsenergie von 29 MeV und einem Einfallswinkel zu dem Target von etwa 7 Grad bestrahlt. Die 1,33 Gramm Pd in der ungef. 10,2 cm² großen Ellipse weisen eine angemessene Dicke auf, um etwa 14 MeV Protonenenergie bei dieser Einfallsenergie zu absorbieren. Die Zusammensetzung des natürlichen Pd ist: Pd-110: 11,8% Pd-108: 26,5% Pd-106: 27,3% Pd-105: 22,3% Pd-104: 11,1% Pd-102: 1,0%

Eine Bestrahlung bei 29 bis 15 MeV fängt theoretisch den Hauptteil der Pd-104-(p, 2n)-Ag-103/Ag-103m.........Pd-103- und Pd-104(p, pn)-Pd-103-Reaktionen ein. Zusätzlich wird auch ein Teil der Pd-105-(p, 3n)-Ag-103/Ag-103m..........Pd-103- und Pd-105-(p, p2n)-Pd-103-Reaktion bei dieser Einfallsenergie von 29 MeV eingefangen.

Das Targetdesign und die Qualität der Pd-Elektroplatte ist derartig, dass das Target mit einer Protonenstrahlintensität von größer als 450 &mgr;A bestrahlt werden kann. In diesem Beispiel wird das Target für 12 Stunden bei einem durchschnittlichen Strom von 350 &mgr;A bestrahlt.

Nach einer Bestrahlung wird das Target für einen Zeitraum von 19 Tagen einem Zerfall ausgesetzt, um kurzlebige Spezies zu entfernen und es den radioaktiven Verunreinigungen Pd-100 und Pd-101 zu ermöglichen, signifikant zu ihren Tochter-Rh-Isotopen zu zerfallen. Pd-101 (Halbwertszeit von 8,4 h) und Pd-100 (Halbwertszeit von 3,6 Tagen) werden ausschließlich aus der Pd-102-Komponente von natürlichem Pd (1,0%) bei dieser Energie von 29 MeV erzeugt. Es ist auch möglich, dass etwas Pd-101 bei dieser Energie aus der Rh-Sperrbeschichtung erzeugt wird, und zwar unter der Annahme, dass a) ein Teil des Protonenstrahls das Pd verfehlt und das Rh direkt mit etwa 29 MeV trifft und b) dass ein Mechanismus bei der Lösung des Pd-Targetmaterials es ermöglicht, dass ein Teil des Pd-101 in dem Rh freigesetzt wird. Nach einem Zerfall von 3 Tagen würde der Pd-101-Gehalt auf etwa 0,26% seiner ursprünglichen Menge abgenommen haben und nach einem Zerfall von 19 Tagen würde das Pd-100 auf ungefähr 2,6% seiner ursprünglichen Menge abgenommen haben.

Das Target wird gelöst, indem ein Plastiktank auf die Targetfläche mit einer Gummidichtung aufgebaut wird, die Targetfläche zwischen etwa 50 und 80°C erwärmt wird und 12 ml einer Mischung aus 50%igen Königswasser zu dem Tank zugegeben werden. Nach etwa 30 Minuten ist das Pd-Targetmaterial vollständig gelöst, was durch die Beobachtung einer reinen Rh-Oberfläche angezeigt wird. Die gelöste Targetmateriallösung wird in ein 100 ml-Becherglas überführt, dann werden die Targetfläche und die Tankwände mit 2 mal 10 ml H₂O gespült und diese Spülwasser werden zu dem Becherglas zugegeben. Strahlungsfelder von dem Targetträger und Becher werden als Indikatoren für den Lösungsprozess verwendet.

Um die Trennungschemie von Ag und Rh zu beginnen, werden 50 mg Ag als AgNO₃ in Lösung und 10 mg Rh als Rh(NO₃)₃·xH₂O in Lösung zu dem Inhalt des 100 ml-Bechers gegeben. Für ein Minimum von etwa 20 Minuten wird die Lösung dann gerührt und zwischen etwa 50 und 80 °C erwärmt, um den Austausch des radioaktiven Ag und Rh mit dem inaktiven Träger zu fördern. Um die Abtrennung von Ag vorzubereiten, wird dann die Lösung auf etwa pH 9–10 durch die Zugabe von 2 mal 5 ml konz. NH₄OH basisch gestellt. Ein rotbraunes Pd/Amin-Präzipitat wird sich als erstes bilden und dann unter Bildung einer klaren gelben basischen Lösung lösen.

Zwei ml einer 5%igen Lösung aus Kaliumiodid werden zugegeben, wobei AgI ausfällt. Der gelbe AgI-Niederschlag wird weiter gefördert, indem die Lösung gerührt und gekocht wird, wobei der Niederschlag koaguliert. Diese Erwärmung erniedrigt den pH auch näher zum Neutralen, da ein Überschuß an NH₄OH aus der Lösung ausgetrieben wird. Dieser niedrigere pH erhöht die Unlöslichkeit von AgI. Nach einem Kochen für etwa 5 Minuten wird die Lösung auf nahe Raumtemperatur zur weiteren Förderung der AgI-Unlöslichkeit abkühlen gelassen. Die Lösung wird dann filtriert, um das AgI zu entfernen. Der gesamte AgI-Ausfällungsschritt kann wiederholt werden.

Die Entfernung von Rh wird mittels eines Kationenaustausches durchgeführt. Ein 1,5 mal 10 cm großes Bett an AGSOWX8-Harz wird in einer Glassäule vorbereitet, dann mit 10%iger NH₄OH (ungefähr 0,16N) konditioniert. Das Filtrat der AgI-Abtrennung wird auf die Säule unter Verwendung einer peristaltischen Pumpe gepumpt. Das Pd als Pd(NH₃)₄ ²⁺ wird auf oder nahe bei der oberen Hälfte des Harzbettes adsorbiert. Das Rh ist nicht stark auf der Säule in der verdünnten NH₄OH-Matrix des AgI-Filtrats adsorbiert und passiert in den Ausfluß. Die Haltevorrichtung für die Filtratlösung und die Säule werden dann weiter mit 2 mal 20 ml H₂O gewaschen. Das Harzbett wird dann mit 240 ml 10%iger NH₄OH gewaschen, um das Waschen von Rh aus der Säule fortzusetzen. Diese Säule wird dann weiter mit 60 ml H₂O gewaschen.

Um das Pd von der Säule zu eluieren, werden 60 ml warme, 40 bis 70°C, 8N HNO₃ durch die Säule gepumpt, wobei das Pd in ein 250 ml-Becherglas eluiert wird. Die Säule wird dann weiter mit 2 mal 10 ml H₂O in den Becher gespült. Das Pd wird dann zum Metall vor der endgültigen Produktformulierung reduziert. Diese Reduktion ermöglicht a) eine weitere Rh-Entfernung, b) die Entfernung von Salzen und c) eine Gewichtsbestimmung der rückgewonnenen Pd-Masse.

Um das Pd zu dem Metall zu reduzieren, werden 60 ml 10N NaOH langsam zur Erhöhung des pHs auf etwa 12 zugegeben. Fünfzehn ml Ethanol werden dann zugegeben. Die Lösung wird gerührt und auf etwa 80 bis 100°C erwärmt. Das Pd-Metall fällt nach etwa 10 Min. aus der Lösung aus, wie durch das Dunkelwerden der Lösung, die Bildung einer Pd-Metallschicht auf den Becherwänden und eine Ansammlung auf dem Becherboden angezeigt wird. Die Lösung wird für 10 Min. gekocht, um die vollständige Pd-Reduktion sicherzustellen, dann für etwa 10 Min. abkühlen und absetzen gelassen. Die überstehende Lösung wird von dem Pd durch Absaugen durch eine Fritte entfernt. Das Pd-Metall, ein Becher und eine Fritte werden dann mit 6 mal 20 ml H₂O gewaschen. Das Pd-Metall wird dann bei etwa 150°C getrocknet, auf Raumtemperatur abgekühlt, gewogen und der Prozentsatz einer Pd-Rückgewinnung wird bestimmt. Der rückgewonnene Prozentanteil beträgt mehr als 95%.

Um eine Produktlösung zu formulieren, wird das Pd-Metall zuerst in 8 ml ½-konzentriertem Königswasser unter zusätzlicher Erwärmung auf etwa 60°C gelöst. Das gelöste Pd wird dann bei etwa 150°C getrocknet. Diese Behandlung entfernt die überschüssige HNO₃ und HCl und lässt ein trockenes Salz mit der ungefähren Zusammensetzung PdCl₂·xH₂O zurück. Der Inhalt wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt.

Das Endprodukt wird auf pH 8 bis 10 durch verdünntes NH₄OH eingestellt. Zehn ml H₂O, dann 5 ml konzentrierte NH₄OH werden zu dem Becher zugegeben, und der Inhalt wird gerührt und auf etwa 90°C erwärmt. Ein dicker rotbrauner Niederschlag bildet sich und löst sich dann unter Bildung einer klaren gelben Lösung. Wenn aller Niederschlag gelöst ist, wird die Lösung für etwa 2 Minuten zum Austreiben von überschüssigem NH₄OH unter Absenkung des pH-Werts zum etwa Neutralen gekocht. Die Lösung wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt und 1 ml 10 %iges NH₄OH wird zugegeben, um den pH auf zwischen 8 und 10 zu erhöhen. Das Pd liegt nun als ein Aminkomplex in der Form Pd(NH₃)_2oder4Cl₂ vor. Dieser Komplex ist in verdünnter NH₄OH löslich, so dass mindestens 80 bis 100 mg Pd pro ml Lösung löslich sind. Nötigenfalls wird H₂O zugegeben, um die Pd-Konzentration zu diesem Bereich zu bringen.

Die obige Lösung wird über eine 20 ml-Spritze und einen 0,22 &mgr;m-Filter in einen 30 ml Glaskolben für das Produkt filtriert. Der Becher, eine Spritze und ein Filter werden mit 2 × 2 ml H₂O gespült und die Spülwasser werden zu dem Produktkolben zugegeben. Das endgültige Volumen der Produktlösung wird gemessen. In diesem Beispiel sollte das Volumen derart sein, dass die Pd-Konzentration bei 60 bis 70 mg/ml liegt. H₂O wird zugegeben, um die endgültige Pd-Konzentration einzustellen. Wenn das endgültige Volumen korrekt ist, wird dann eine kleine Probe für eine Analyse genommen.

Für diese 12 Stunden wird bei einer Protonenbestrahlung mit 29 MeV von 1,33 Gramm natürlichem Pd eine Dosis von 4.200 &mgr;Amp-Stunden mit einem durchschnittlichen Strom von 350 &mgr;A erreicht. Die Menge an Pd-103, die innerhalb von 20 Tagen nach einer Bestrahlung erzeugt wurde, beträgt unter einer Annahme von einer 95%igen Pd-Gewinnung und einer 90 %igen Verwendung des 350 &mgr;A-Strahls etwa 450 mCi ± 10%. Die radionuklidische Reinheit liegt zwischen etwa 99,80 und etwa 99,95% an Pd-103.

Dieses Beispiel verwendet ein 33%ig angereichertes Pd-104-Targetmaterial. Das Beispiel illustriert den Erhalt eines nützlichen Endprodukts bezüglich einer Pd-103-Konzentration, einer Pd-Konzentration, einer spezifischen Aktivität und einer radionuklidischen Reinheit. Die Targetdicke von etwa 0,73 Gramm ist für einen Bestrahlungsenergieanteil von etwa 27 bis 19 MeV konzipiert.

Drei Gramm natürliches Pd und ein Gramm > 95%ig angereichertes Pd-104 werden in ein 250 ml-Becherglas überführt und gelöst, indem eine Mischung von etwa 24 ml halbkonzentriertem Königswasser (18 ml 6N HCl plus 6 ml 8N HNO₃) zugegeben wird. Der Inhalt wird gerührt und auf etwa 60°C erwärmt, um die Pd-Auflösung zu unterstützen. Die resultierende Lösung von gelöstem Pd wird getrocknet, um überschüssige HNO₃ zu entfernen. Das trockene PdCl₂-Salz (oder PdCl₂·xH₂O) wird in 150 ml einer 0,8N HCl gelöst. Dies ist die Lösung für das Plattierungsbad.

Eine Targetbasis mit einer Silberfläche wird auf der Silberfläche mit einem dünnen (ungef. 0,001"/0,0254 mm) Überzug aus Rh beschichtet und dann in die elliptisch geformte Abdichtung des Plattierungszellaufbaus platziert. Die Pd-Plattierungslösung wird dann auf zwischen 40 und 70°C erwärmt und durch den Plattierungszellaufbau zirkuliert. Ein Gleichstrom von etwa 250 mA wird dann auf den Plattierungszellaufbau über eine Platinanode angelegt. Die Plattierung wird fortgesetzt bis zu solch einem Zeitpunkt, zu dem eine errechnete Menge von 0,35 g Pd auf der Rh-Oberfläche plattiert wurde. Die Plattierung wird angehalten, der Plattierungszellaufbau geleert und die plattierte Oberfläche mit Wasser gespült. Nach einer Untersuchung und Reinigung wird das Target wiederum in den Tank eingedichtet, jedoch ist die Targetfläche vertikal gedreht, so dass die vorherige Unterseite der Platte nun oben liegt. Dies fördert die Abscheidung einer homogenen Dicke des Pd. Der Plattierungsvorgang wird fortgeführt, bis die kalkulierte Abscheidung etwa 0,73 Gramm beträgt.

Das Bad kann wieder verwendet werden, bis ungef. 1 Gramm Pd verbleibt, oder es kann mit frischem oder rückgewonnenem Pd aufgefüllt werden. Da der Chloridgehalt mit einer Verwendung steigt, wird das Bad periodisch getrocknet, um überschüssiges Chlorid zu entfernen. Das Pd in dem Bad kann auch als Metall rückgewonnen werden und ein neues Bad kann begonnen werden.

Das Target wird dann mit Protonen bei einer Einfallsenergie von 27 MeV und einem Einfallswinkel zu dem Target von etwa 7 Grad bestrahlt. Die Einfallsenergie von 27 MeV wurde gewählt, um die Pd-103-Ausbeute für die 0,73 Gramm Pd zu maximieren, wobei die Erzeugung von Pd-100 unterdrückt wird. Diese 0,73 Gramm Pd in der ungef. 10,2 cm² großen Ellipse weisen eine angemessene Dicke auf, um etwa 8 MeV Protonenenergie bei dieser Einfallsenergie zu absorbieren. Diese Mischung aus 3 Gramm natürlichem Pd und 1 Gramm hochangereichertem Pd-104 erzeugt folgende Zusammensetzung: Pd-110: 8,9% Pd-108: 19,9% Pd-106: 20,6% Pd-105: 17,1% Pd-104: 32,8% Pd-102: 0,8%

Von einer Bestrahlung bei 27 bis 19 MeV erwartet man, dass sie theoretisch den Hauptteil der Pd-104-(p, 2n)-Ag-103/Ag-103m.........Pd-103- und Pd-104(p, pn)-Pd-103-Reaktionen einfängt. Zusätzlich wird auch ein kleiner Teil der Pd-105-(p,3n)-Ag-103/Ag-103m..........Pd-103- und Pd-105-(p, p2n)-Pd-103-Reaktion bei dieser Einfallsenergie von 29 MeV eingefangen.

Das Targetdesign und die Qualität der Pd-Elektroplatte ist derartig, dass das Target mit einer Protonenstrahlintensität von größer als 450 &mgr;A bestrahlt werden kann. In diesem Beispiel wird das Target für insgesamt 340 Stunden bei einem durchschnittlichen Strom von 390 &mgr;A bestrahlt. Die Bestrahlungsdosis von 132.600 &mgr;Ah wird über mehrere kurze Bestrahlungen, die über einen Fünfwochenzeitraum verteilt sind, akkumuliert.

Bei diesem Beispiel wird nach einer Bestrahlung das Target für einen Zeitraum von 4 Tagen einem Zerfall ausgesetzt. Nach einem Zerfall von 4 Tagen nimmt der Pd-101-Gehalt auf etwa 0,04% seiner ursprünglichen Menge ab und nach einem Zerfall von 4 Tagen nimmt der Pd-100-Gehalt auf ungefähr 46% seiner ursprünglichen Menge ab.

Das Produktmaterial wird wie in dem Beispiel 1 erläutert gereinigt.

Nach dem Filterschritt über eine 20 ml-Spritze, die mit einem 0,22 &mgr;m-Filter ausgestattet ist, werden der Becher, eine Spritze und ein Filter mit 2 × 2 ml H₂O gespült und die Spülwasser werden zu dem Produktkolben zugegeben. Das endgültige Volumen der Produktlösung wird gemessen. In diesem Beispiel sollte das Volumen derart sein, dass die Pd-Konzentration bei 40 bis 70 mg/ml liegt, und die Pd-103-Konzentration beträgt 750 bis 1.500 mCi/ml, und die spezifische Aktivität beträgt 16 bis 35 Ci/g. H₂O wird zugegeben, um die endgültige Pd- und Pd-103-Konzentration einzustellen.

Für diese 340 Stunden wird bei einer Protonenbestrahlung mit 27 MeV von 0,73 Gramm 33%ig angereichertem Pd eine Dosis von 132.600 &mgr;Amp-Stunden über kurze Bestrahlungen, die über einen Fünfwochenzeitraum akkumuliert wird, erreicht. Die durchschnitlichen Ströme während der Bestrahlungen betragen 390 &mgr;A. Die Menge an Pd-103, die innerhalb von 10 Tagen nach einer Bestrahlung erzeugt wurde, beträgt unter einer Annahme von einer 95%igen Pd-Gewinnung und einer 90%igen Verwendung des 390 &mgr;A-Strahls etwa 21.600 mCi ± 10%. Die radionuklidische Reinheit liegt zwischen etwa 99,91 und etwa 99,98% an Pd-103. Die spezifische Aktivität beträgt etwa 30 Ci Pd-103/ Gramm Pd ± 10%.

Dieses Beispiel verwendet ein > 95%ig angereichertes Pd-104-Targetmaterial. Das Beispiel illustriert die Verwirklichung einer großen Chargengröße an nützlichem Endprodukt bezüglich einer Pd-103-Konzentration, einer Pd-Konzentration, einer spezifischen Aktivität und einer radionuklidischen Reinheit. Die Targetdicke von etwa 1,26 Gramm ist für einen Bestrahlungsenergieanteil von etwa 29 bis 16 MeV konzipiert.

Vier Gramm > 95%ig angereichertes Pd-104 werden in ein 250 ml-Becherglas überführt und gelöst, indem eine Mischung von etwa 24 ml halbkonzentriertem Königswasser (18 ml 6N HCl plus 6 ml 8N HNO₃) zugegeben wird. Der Inhalt wird gerührt und auf etwa 60°C erwärmt, um die Pd-Auflösung zu unterstützen. Die resultierende Lösung von gelöstem Pd wird getrocknet, um überschüssige HNO₃ zu entfernen. Das trockene PdCl₂-Salz (oder PdCl₂·xH₂O) wird in 150 ml einer 0,8N HCl gelöst. Dies ist die Lösung für das Plattierungsbad.

Eine Targetbasis mit einer Silberfläche wird auf der Silberfläche mit einem dünnen (ungef. 0,001"/0,0254 mm) Überzug aus Rh beschichtet und dann in die elliptisch geformte Abdichtung des Plattierungszellaufbaus platziert. Die Pd-Plattierungslösung wird dann auf zwischen 40 und 70°C erwärmt und durch den Plattierungszellaufbau zirkuliert. Ein Gleichstrom von etwa 250 mA wird dann auf den Plattierungszellaufbau über eine Platinanode angelegt. Die Plattierung wird fortgesetzt bis zu solch einem Zeitpunkt, zu dem eine errechnete Menge von 0,65 g Pd auf der Rh-Oberfläche plattiert wurde. Die Plattierung wird angehalten, der Plattierungszellaufbau geleert und die plattierte Oberfläche mit Wasser gespült. Nach einer Untersuchung und Reinigung wird das Target wiederum in den Tank eingedichtet, jedoch ist die Targetfläche vertikal gedreht, so dass die vorherige Unterseite der Platte nun oben liegt. Dies fördert die Abscheidung einer homogenen Dicke des Pd. Der Plattierungsvorgang wird fortgeführt, bis die kalkulierte Abscheidung etwa 1,26 Gramm beträgt.

Das Bad kann wieder verwendet werden, bis ungef. 1 Gramm Pd verbleibt, oder es kann mit frischem oder rückgewonnenem Pd aufgefüllt werden. Da der Chloridgehalt mit einer Verwendung steigt, wird das Bad periodisch getrocknet, um überschüssiges Chlorid zu entfernen. Das Pd in dem Bad kann auch als Metall rückgewonnen werden, und ein neues Bad kann begonnen werden.

Das Target wird dann mit Protonen bei einer Einfallsenergie von 29 MeV und einem Einfallswinkel zu dem Target von etwa 7 Grad bestrahlt. Die Einfallsenergie von 29 MeV wurde gewählt, um die Pd-103-Ausbeute für die 1,26 Gramm Pd zu maximieren. Diese 1,26 Gramm Pd in der ungef. 10,2 cm² großen Ellipse weisen eine angemessene Dicke auf, um etwa 13 MeV Protonenenergie bei dieser Einfallsenergie zu absorbieren. Dieses hochangereicherte Pd-104 weist folgende ungefähre Zusammensetzung auf: Pd-110: 0,2% Pd-108: 0,8% Pd-106: 1,5% Pd-105: 2,5% Pd-104: 95% Pd-102: 0,05%

Eine Bestrahlung bei 29 bis 16 MeV fängt den Hauptteil der Pd-104-(p, 2n)-Ag-103/Ag-103m.........Pd-103- und Pd-104(p, pn)-Pd-103-Reaktionen ein.

Das Targetdesign und die Qualität der Pd-Elektroplatte ist derartig, dass das Target mit einer Protonenstrahlintensität von größer als 450 &mgr;A bestrahlt werden kann. In diesem Beispiel wird das Target für insgesamt 270 Stunden bei einem durchschnittlichen Strom von 500 &mgr;A bestrahlt. Die Bestrahlungsdosis von 135.000 &mgr;Ah wird über Bestrahlungen, die über einen 2-Wochenzeitraum verteilt sind, akkumuliert.

Bei diesem Beispiel wird nach einer Bestrahlung das Target für einen Zeitraum 3 Tagen einem Zerfall ausgesetzt. Dies ermöglicht hauptsächlich dem Strahlungsfeld des Targets dramatisch abzunehmen, da kurzlebige Spezies zerfallen. Zusätzlich ermöglicht dies, dass Pd-101 und Pd-100 signifikant zu ihren Tochter-Rh-Isotopen zerfallen. Pd-101 (Halbwertszeit von 8,4 h) und Pd-100 (Halbwertszeit von 3,6 Tagen) werden ausschließlich aus der Pd-102-Komponente von natürlichem Pd (1,0%) bei dieser Energie von 29 MeV erzeugt. Jedoch verbleibt sehr wenig Pd-102 in dem hochangereicherten Pd-104-Targetmaterial (ungef. 0,05%), so dass die Verunreinigungen Pd-101 und Pd-100 nur in sehr kleinen Mengen erzeugt werden, und das Produkt Pd-103, das aus hochangereichertem Pd-104 erzeugt wird, würde eine hohe radionuklidische Reinheit aufweisen. Es ist auch möglich, dass etwas Pd-101 bei dieser Energie aus der Rh-Sperrbeschichtung erzeugt wird, und zwar unter der Annahme, dass a) ein Teil des Protonenstrahls das Pd verfehlt und das Rh direkt mit etwa 29 MeV trifft und b) dass ein Mechanismus bei der Lösung des Pd-Targetmaterials es ermöglicht, dass ein Teil des Pd-101 in dem Rh freigesetzt wird. Nach einem Zerfall von 3 Tagen würde jedwedes Pd-101 auf etwa 0,26 % seines ursprünglichen Wertes abgenommen haben und nach einem Zerfall von 3 Tagen würde das Pd-100 auf ungefähr 56% seiner ursprünglichen Menge abgenommen haben.

Das Target wird gelöst und das Produkt Pd-103 wird wie in dem Beispiel 1 beschrieben gereinigt.

Um die Produktlösung zu formulieren, wird das Pd-Metall zuerst in 8 ml ½-konzentriertem Königswasser unter zusätzlicher Erwärmung auf etwa 60°C gelöst. Das gelöste Pd wird dann bei etwa 150°C getrocknet. Diese Behandlung entfernt die überschüssige HNO₃ und HCl und lässt ein trockenes Salz mit der ungefähren Zusammensetzung PdCl₂·xH₂O zurück. Der Inhalt wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt.

In diesem Beispiel soll das endgültige Produkt in verdünnter 0,8N HCl vorliegen. Achtzehn ml 0,8N HCl werden zu dem trockenen Salz zugegeben und der Inhalt wird gerührt und bei etwa 60 °C erwärmt. Eine dunkelrote/braune Lösung wird mit der langsamen Lösung von PdCl₂·xH₂O gebildet. Wenn alles PdCl₂·xH₂O gelöst ist, wird die Lösung in einen gläsernen 30 ml-Kolben überführt. Der Becher wird mit 3 mal 3 ml einer 0,8N HCl gespült. Die Spülphasen werden zu dem gläsernen Kolben gegeben.

Die Rohproduktlösung wird dann über eine 20 ml-Spritze und einen 0,22 &mgr;m-Filter in einen zweiten 30 ml Glaskolben für das Produkt filtriert. Der erste Glaskolben, eine Spritze und ein Filter werden mit 2 × 2,5 ml 0,8N HCl gespült und die Spülphasen werden zu dem Produktkolben zugegeben. Das endgültige Volumen der Produktlösung wird gemessen. In diesem Beispiel beträgt die Pd-Konzentration 30 bis 60 mg/ml und die Pd-103-Konzentration beträgt 3.000 bis 5.000 mCi/ml und die spezifische Aktivität beträgt 70 bis 120 Ci/Gramm. 0,8N HCl wird zugegeben, um die endgültige Pd- und Pd-103-Konzentration einzustellen. Wenn das endgültige Volumen korrekt ist, wird dann eine kleine Probe für eine Analyse genommen.

Für diese 270 Stunden wird bei einer Protonenbestrahlung mit 29 MeV von 1,26 Gramm > 95%ig angereichertem Pd eine Dosis von 135.000 &mgr;Amp-Stunden über einen Zweiwochenzeitraum akkumuliert. Der durchschnittliche Strom während der Bestrahlungen beträgt 500 &mgr;A. Die Menge an Pd-103, die innerhalb von 7 Tagen nach einer Bestrahlung erzeugt wurde, beträgt unter einer Annahme von einer 95%igen Pd-Gewinnung und einer 100%igen Verwendung des 500 &mgr;A-Strahls etwa 122.000 mCi + 20%. Die radionuklidische Reinheit liegt zwischen etwa 99,98 und etwa 99,99% an Pd-103. Die spezifische Aktivität beträgt etwa 96 Ci Pd-103/ Gramm Pd + 20%.

Pd kann direkt auf ein Substratmaterial, wie ein Röntgen-Marker, durch ein direktes Reduktionsverfahren, das als Eintauchplattierung bekannt ist, aufgebracht werden. Dieses Verfahren betrifft Röntgen-Marker von der geeigneten Größe und Gestalt und aus einem geeigneten Material, vorzugsweise Ag, die mit einer geeigneten Pd/Pd-103-Lösung, in der das Pd und das Pd-103 quantitativ und homogen auf der äußeren Oberfläche der Röntgen-Marker durch eine Oberflächenreduktion des Pd durch das Basismaterial selbst und/oder eine entsprechende Bewegung des Basismetalls in die Lösung abgeschieden werden, kontaktiert werden. Diese Beschichtungstechnik führt aufgrund ihres Oberflächenreduktionsmechanismusses damit einhergehend zu einer viel haftenderen und homogeneren Schicht oder zu einem deutlich leichteren Erreichen einer haftenden und homogenen Schicht als derjenigen, die durch eine Elektroplattierung/elektrodenlose Plattierung/etc. erreicht werden kann. Die Homogenität ist wichtig, um eine Gleichförmigkeit und Reproduzierbarkeit der Dosimetrie jedes Seeds zu sichern. Das Pd/Pd-103 kann auf das Substratmaterial (einschließlich eines Röntgen-Markers) durch Backen des Aufbaus fester miteinander verbunden werden. Falls erwünscht, kann das Abdichten der Pd/Pd-103-Beschichtung eines Seeds durch eine Vielzahl von Verfahren zur Dünnbeschichtung, wie eine Elektroplattierung, eine elektrodenlose Plattierung oder eine weitere Eintauchbeschichtung, durchgeführt werden. Andere Abdichtungsmaterialien, die in Betracht gezogen werden, sind solche wie Rh, Pd, Au, Pt, Ag, Ni, Co und Ru.

Hogdahl (1961; The Radiochemistry of Palladium; Nat Acad Science, US Atomic Energy Commission) offenbart das Unvermögen von Ag Pd zum Metall zu reduzieren, jedoch wurde unerwarteterweise beobachtet, dass die Reduktion unter einigen Bedingungen stattfinden kann. Eine Seedeinsatz-Herstellungstechnik wurde mit einem Ag-Draht der geeigneten Größe und Gestalt getestet.

Um ein Ag-Substrat mit Pd in einem Eintauchverfahren zu beschichten, wird eine „leere" („blank") verdünnte 0,8N HCl- (obgleich eine andere Konzentration an HCl auch in Erwägung gezogen wird, zum Beispiel 0,1 bis 1,ON HCl) Pd-Vonatslösung (d. h. nicht aktiv), wobei die Pd-Konzentration 60 mg/ml betrug, hergestellt. Unter der Annahme, dass eine aktive Lösung auch etwa 1.000 mCi/ml Pd-103 enthält und dass jeder Seedeinsatz 5 mCi Aktivität benötigt, würden dann 200 Seeds die Abscheidung von 1.000 mCi oder des Pd-Gehalts von 1 ml der Lösung oder 60 mg benötigen. Ein reiner Silberdraht von 0,5 mm Durchmesser und 1 Meter Länge wurde gereinigt und in 200 Stäbe a 5 mm Länge geschnitten. Ein ml der Pd-Blank-Lösung wird in einen Glaskolben gegeben, ein Teflonrührfisch wird zugegeben und die Lösung wird auf etwa 20 ml mit H₂O verdünnt. Diese verdünnte Lösung bleibt selbst bei dieser verdünnteren Pd-Konzentration intensiv gefärbt. Die 200 Silberstäbe werden zu dem Kolben zugegeben, die Mischung wird gerührt und auf 70 bis 90°C erwärmt. Die Silberstäbe werden langsam mit dem dunkleren Pd überzogen und nach 30 Minuten war die Lösung farblos, die Gefäßwände und ein Rührfisch waren sauber, was eine vollständige Abscheidung auf den Ag-Stäben anzeigt. Es wurde beobachtet, dass nur die Ag-Stäbe beschichtet waren, wobei mehr als 99% des Pd auf das Substrat plattiert waren. Die Lösung wurde von den Stäben entfernt und die Stäbe wurden mit H₂O gewaschen und in dem Kolben bei etwa 110°C getrocknet. Nach einer Abkühlung ergab eine visuelle Untersuchung, dass die Stäbe keine Ag-Flecken aufwiesen und dass das Pd homogen erschien, wobei auch die geschnittenen Enden beschichtet waren.

Lösungen mit einer höheren Aktivitätskonzentration und/oder einer geringeren inaktiven Pd-Konzentration und/oder Seeds, die mit einer geringeren Aktivität beschichtet werden sollen, würden jeweils auch unter Verwendung der obigen Technik möglich sein. Die Technik kann mindestens 60 mg Pd (aktives oder nicht aktives oder eine Kombination davon) auf 200 Ag-Stäbe der beschriebenen Größe und Gestalt abscheiden. Es wird angenommen, dass ungef. eine chemisch äquivalente Menge an Ag (etwa 121 mg) von den Stäben in die Lösung gelöst wird, obgleich kein AgCl-Präzipitat beobachtet wurde.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Gleichwohl ist es für die im Fach erfahrenen Personen offensichtlich, dass eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen durchgeführt werden kann, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er hier beschrieben ist, abzuweichen.