Lompat ke konten
Kategori Home » Farmasi » CYCLOTRON Penghasil Radionuklida

CYCLOTRON Penghasil Radionuklida

  • oleh

Dalam cyclotron, partikel bermuatan seperti proton, deuteron, partikel cc, partikel 3He, dsb. dipercepat dalam celah sirkuler dibawah vakum dengan medan elektromagnetik.

Percepatan partikel ini dapat memiliki beberapa kilo elektron volt (keV) sampai beberapa billion elektron volt (BeV) dari energi tergantung pada desain dan tipe cyclotron.

Selama partikel bermuatan bergerak sepanjang celah sirkuler dengan kenaikan energi secara gradual, radius yang lebih besar dari partikel trayek, energi yang lebih tinggi dan partikel. Pada cyclotron, hubungan ini dari energi dengan radius ditetapkan secara jelas. Ion berat seperti 16O, 14N, dan 32S juga mempunyai percepatan secara penuh dalam accelerator ion-berat.

Bila target dari elemen stabil disisipkan pada suatu radius dalam cyclotron, partikel yang dipercepat iradiasi inti target dan reaksi nuklir terjadi.

Dalam reaksi nuklir, partikel bisa meninggalkan inti setelah interaksi, meninggalkan beberapa energinya, atau mungkin secara komplit diabsorpsi oleh inti, tergantung pada energi dari partikel.

Dalam kasus lain, inti dengan energi eksitasi terbentuk dan energi eksitasi dibuang dengan emisi dari nukleon (yaitu proton dan neutron). Emisi partikel partikel diikuti dengan emisi sinar-y bila yang sebelumnya tidak lebih lama energi visibel.

Tergantung energi yang disimpan oleh partikel, jumlah nukleon diemisikan secara random dari nukleus target yang diiradiasi, membuat pembentukan nuklida yang berbeda. Sebagai energi iradiasi partikel menaik, nukleon yang diemisikan lebih banyak, dan maka lebih banyak variasi nuklida yang diproduksi.

Setiap reaksi nuklir untuk produksi nuklida mempunyai threskold tertentu atau energi Q yang baik diabsorbsi maupun dilepaskan dalam reaksi. Energi ini membutuhkan timbul dari perbedaan antara masa nukleus target plus partikel iradiasi dan masa dari produk nuklida plus partikel yang diemisi.

Dalam reaksi nuklir membutuhkan absorpsi energi, partikel iradiasi harus memiliki energi diatas energi threskold. Sebaliknya reaksi nuklir tidak terjadi. Selanjutnya, bila partikel iradiasi dimuati, kemudian tambahan Coulomb energi karena Coulomb barier antara partikel bermuatan dan inti target atau inti emisi harus ditambahkan ke harga Q dari reaksi nuklir.

Contoh dari cyclotron-produksi radionuklida sederhana adalah 111In, yang diproduksi dengan iradiasi 111Cd dengan 12-MeV proton dalam cyclotron.

Reaksi Nuklir ditulis sebagai berikut :

111Cd (p,n) 111In dimana 111Cd adalah target proton p adalah partikel yang diiadiasi, neutron n adalah partikel yang diemisikan dan “In adalah produk radionuklida. Dalam hal ini, nukleon kedua mungkin tidak diemisikan sebab mungkin tidak cukup energi yang tinggal setelah emisi neutron yang pertama.

Energi eksitasi yang tak cukup untuk emisi beberapa nukleon lagi akan di “dissipated” dengan emisi sinar- g

Sebagai contoh lain, secara relatif reaksi nuklir energi tinggi menginduksi pada 89Y dengan iradiasi dengan 40-MeV proton ditulis dibawah :

Walaupun semua reaksi menerangkan contoh diatas adalah masuk akal, reaksi yang termungkin adalah (p, 3n) dan (p, p2n) reaksi dengan 40 MeV proton.

Dapat dimengerti radionuklida yang diproduksi dengan nomor atom berbeda dari target isotop tidak mengandung banyak isotop stabil (“dingin” atau “caner”) dapat dideteksi dengan metoda analitik biasa, dan sediaan seperti itu disebutnya “Carrier-free”.

Material target untuk iradiasi harus “pure” dan dipilih yang mono isotopik agar supaya menghindari produksi radionuklida yang tidak dikehendaki. Energi dan tipe partikel iradiasi harus dipilih agar kontaminasi dengan banyak sekali radionuklida yang dihasilkan dari reaksi nuklir lain dapat dihindari.

Sebab beberapa isotop dari elemen yang berbeda mungkin diproduksi dalam sistem iradiasi tertentu, ini penting untuk mengisolasi isotop dari elemen tunggal. Ini dapat dibarengi dengan metoda kimia yang baik seperti ekstrasi solven, presipitasi, ion excange, dan destilasi. Cyclotron-produksi radionuklida umum-nya adalah “neutron deficient” dan maka dari itu meluruh dengan emisi b+ atau “electron capture”.

Metoda untuk membuat beberapa cyclotron-produksi radionuklida yang baik diterangkan dibawah :

Gallium-67 dapat diproduksi dengan beberapa reaksi nuklir seperti 66Zn (d,n) 67Ga (deuteron adalah disingkat d), 68Zn (p, 2n) 67Ga, dan 64Zn (a, p) 67Ga. Tepat zinc natural “pure” atau isotop zinc “enriched” dalam bentuk oksida diiradiasi dengan proton 20-MeV. 8-MeV deuteron, atau 23-MeV partikel a dalam cyclotron pada sinar tertentu untuk waktu spesifik. Setelah iradiasi target dilarutkan dalam 7 M HCl dan “Carrierfree” 67Ga diekstraksi dengan isopropil eter.

Fase organik lalu dievaporasi sampai kering dalam waterbath dan residu diambil dalam HCI encer untuk mensuply sebagai gallium klorida. Ini bisa dikomplek dengan asam sitrat untuk membentuk gallium sitrat, yang banyak digunakan dalam kedokteran nuklir.

Target zinc alami dapat jadi “inpurities” seperti 67Ga, yang mempunyai waktu paruh 9 jam dibanding dengan 78 jam waktu paruh 67Ga. Radiokontaminan 66Ga bisa didapat serangan dari membiarkan meluruh secara sempurna sebelum proses kimia 67Ga.

Target isotop zinc enriched memproduksi radioaktif lebih kurang pengotor, tetapi mereka mahal untuk disiapkan.

Iodin-123 mempunyai keuntungan penting dalam kedokteran nuklir sebab is mempunyai karakteristik radiasi yang baik. Ia dihasilkan langsung atau tak langsung dalam cyclotron dengan beberapa reaksi nuklir. Reaksi nuklir langsung adalah reaksi di mana 123I dipropduksi secara langsung dan sepertinya terkontaminasi dengan radio isotop iodin lain seperti 124I dan 125I, tergantung dari tipe target dan partikel iradiasi.

Contoh dari reaksi ini adalah 121Sb (α, 2n) 121I, 123Te (p, n)123I, 122Te(d,n), 123I, dan 124Te (p,2n), 123I tergantung pada komposisi target, bagian lain reaksi jelas bisa memproduksi berbagai radio isotop dari iodin Dalam metoda langsung, setelah iradiasi target dilarutkan dalam asam mineral dan iodin dikoleksi dengan destilasi ke dalam NaOH encer.

Pada metoda tak langsung, reaksi nuklir juga dipilih bahwa 123Xe diproduksi awalnya, yang kemudian meluruh dengan waktu paruh 2,1 jam untuk memproduksi 123I dengan waktu paruh 13 jam. Reaksi ini mengikuti produksi 123I bebas dari radio isotop iodin lainnya. Berbagai reaksi termasuk 122Te (α, 3n) 123Xe menggunakan 4246 MeV partikel α, 122Te (-3He, 2n) 123Xe menggunakan 20-30 MeV partikel 3He, 123Te (3He, 3n) 123Xe menggunakan 25-MeV partikel 3He, dan 127I (p,5n) 123Xe menggunakan 60-70 MeV proton.

Dalam semu kasus kecuali yang terakhir, target mengandung natural atau inreched tellurium puder coated di dalam camber air-dingin yang diradiasi dengan α atau partikel 3He. Selama iradiasi, gas helium dilalukan melalui target, sweeping 123Xe dan beberapa secara langsung memproduksi isotop iodin. Campuran gas awalnya dilewatkan bertingkat dijaga -79°C dengan karbon dioksida padat untuk menghilangkan iodin, dan kemudian melalui trap lain dijaga pada -196°C dengan nitrogen cair untuk menghilangkan 123Xe. Iodin dapat mudah di hilangkan dengan membocorkan trap. Untuk reaksi 127I (p, 5n) 123Xe, target dilarutkan dalam larutan air potasium iodida, dan 123Xe dihilangkan dengan gelembung gas helium dilewatkan larutan dan diisolasi dengan trap nitrogen cair.

Indium-111 dihasilkan reasksi oleh 111Cd (p,n) 111In dan 109Ag (α, 2n) 111In Setelah iradiasi dengan 15-MeV proton, target cadmium dilarutkan dalam asam mineral dan konsentrasi dibuat 1 M dalam HCl.

Larutan dilalukan anion-exchange resin (Dowex1) Indium-111 dihilangkan dengan elusi

dengan 1 M HCl, meninggalkan cadmium dalam kolom. Hal yang sama, target silver

dilarutkan dalam asam mineral setelah iradiasi dengan 30-MeV partikel α, dan 111In

dilarutkan dengan metoda extrasi solven.

Thallium-201 pertama diproduksi dengan reaksi 203TI (p,3n)201, dimana 201Pb

meluruh menjadi 201TI dengan waktu paruh 9,4 jam. Thallium-201 yang didapat dengan

jalan ini adalah murni dan bebas dari kontaminan lain. Setelah iradiasi dengan 35-45

MeV proton, target thallium alami dilarutkan dalam asam mineral, dan 201Pb diisolasi

dengan metoda ion -exchange. Hasil radionuklida kemudian di adsorpsi pada kolom

ion exchange lain, dan waktu yang cukup digunakan untuk 201Pb untuk meluruh

menjadi 201T1. Thallium-201 kemudian dielusi sebagai thallous klorida dalam bentuk

caner-free.

Akhir-akhir ini perhatian telah tumbuh dalam produksi radionuklida hidup sangat

pendek dan penggunaan kliniknya. Diantara ini radionuklida fisiologik kunci seperti 11C,

13N, dan 15O, yang meluruh dengan emisi positron (radiasi anihilasi 511 keV ) dan

mempunyai waktu paruh masing-masing 20 menit, 10 menit, dan 2,05 menit.

Nuklida ini diproduksi dengan 11B (p, n), 11C, 10B (α, n), 13N dan 14N (d, n) 15O reaksi

dalam siklotron. Sebab mereka mempunyai waktu paruh yang sangat pendek, siklotron

atau siklotron kedokteran telah di lokasikan pada tempat dalam laboratorium. Siklotron

kedokteran versinya kecil dari siklotron besar yang pertama digunakan untuk produksi

radionuklida untuk penggunaan medik. Walaupun ada beberapa siklotron medik,

jumlahnya menaik sebagai kebutuhan mereka.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *