131I在镀钯银丝上的吸附工艺研究

何佳恒 姜 林 钟文彬 马宗平 王 静 李兴亮 蹇 源

(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 绵阳 621900)

同位素近距治疗是将低能γ射线、穿透率较小而电离密度较大的β射线和α射线的放射源种子置于肿瘤附近或植入病灶，利用它们对种子源近旁处剂量高且剂量随距离陡然下降的特点，对病灶造成大剂量照射，而正常组织则受到很好保护[1–7]。

特征光子主能量在20–100 keV(20–40 keV为佳)并伴有低能X射线、半衰期在10–100 d(15–70 d为佳)的核素，均可用于近距离治疗。常用核素有125I、103Pd、198Au、169Y、159Dy、109Cd、192Ir等，其中125I及103Pd应用最为广泛。临床应用表明，对杀死增殖迅速的肿瘤细胞，103Pd效果好于125I；而治疗增殖较慢的肿瘤细胞，125I占优势。125I易于制备且价格低于103Pd，国内外广泛将其用于肿瘤治疗[8–13]。我们研究了其源芯制备工艺，鉴于131I的化学性质与125I一致，且131I价廉易得，易于测量，故用131I代替125I。

1 材料与方法[14]

1.1 材料

振荡器：SHZ－82，中国江苏省金坛市医疗仪器厂生产；活度计：CRC-15R (Capintec，美国INC公司)；个人剂量计(中国西安核仪器厂生产)。

碘[131I]化钠溶液由四川大学提供，银丝(99.99%)，其他试剂均为分析纯，未经任何处理。

1.2 银丝的处理

将银丝切成3 mm/段，放入丙酮中浸泡，用热水、冷水洗净，再用 3.0 mol·L–1的 HCl浸泡 20 min，取出后用冷水洗净，在红外灯下烘干备用。

1.3 银丝的镀钯

配置不同浓度(0.25、0.5、0.75、1.0、2.0 mg·mL–1)的PdCl2溶液。将银丝随机分为5组，每组3根。用不同浓度、不同体积的 PdCl2对银丝进行镀钯处理，将镀钯银丝分别放入相同组分的吸附液(CH3COOH-CH3COONa 缓冲液，60µL；0.9 mg·mL–1的 KI溶液，20µL；131I，2.61×107Bq)，50℃下吸附1 h，取出测量源芯活度，以考察镀钯量对吸附的影响。

1.4 吸附工艺的优化研究

分别改变镀钯体系的体积和浓度，将镀钯银丝置于相同组分的吸附液中，在相同温度下吸附1 h，取出测量源芯活度，以考察镀钯条件对吸附的影响，每点三个平行样。

改变吸附体系中的载体量，调整吸附体系的温度及吸附时间，考察它们对吸附效率和吸附效果的影响，每点三个平行样。

2 结果与讨论

2.1 不同体积钯溶液处理银丝对吸附的影响

在各置有 3根银丝的 8个反应管中分别加入0.1、0.2、0.3···0.8 mL 的 PdCl2溶液(0.25 mg·mL–1)，置于100℃的水浴振荡器中动态镀钯，5 min后取出银丝，洗净风干。将8组银丝分别放在相同组成的吸附液(CH3COOH-CH3COONa缓冲液，30µL；0.9 mg·mL–1的 KI溶液，10µL；131I，1.24×105Bq)中，50℃吸附1 h，取出测量源芯活度。比较各组银丝吸附131I的效果(表1)，随着PdCl2溶液体积的增加，残液由无色变为亮黄色，银丝则由灰白色变成黑色，但银丝的131I吸附率并无多大变化，保持在94%左右。可见在本实验的 PdCl2浓度下，虽然银丝的钯吸附量随溶液体积增加，但对于131I吸附，0.1 mL PdCl2溶液中所含的钯量已达饱和。

表1 不同体积钯溶液处理银丝对吸附的影响Table 1 Effect of volume of PdCl2 on the adsorption.

2.2 不同浓度钯溶液处理银丝对吸附的影响

配制不同浓度(0.25、0.5、0.75、1.0、2.0 mg·mL–1)的PdCl2溶液，各取1.0 mL放入反应管中，并放入3根银丝，100℃水浴加热。用紫外分光光度法测得镀钯残液的吸光度，根据标准曲线推算每根银丝的镀钯量。每组银丝在相同条件的碘吸附见表 2。银丝的镀钯量随PdCl2浓度增多，但在1.0 mg·mL–1后达到平衡；将镀钯银丝置于反应管中，加入吸附液(CH3COOH-CH3COONa 缓冲液，60µL；0.9 mg·mL–1的 KI溶液，20µL；131I，2.61×107Bq)，在 50℃下吸附1 h的源芯活度测量结果表明，银丝的131I吸附率呈先升后降趋势，这是因为PdI2会微溶于含过量碘离子的溶液中，因此，实验中须控制好碘离子的浓度。

表2 不同浓度钯溶液处理银丝对吸附的影响Table 2 Effect of PdCl2 concentration on the adsorption.

2.3 载体碘量对吸附的影响

吸附液总体积 100µL，加入～6.66×107Bq的131I，KI载体量分别为 2、4、5、7、9、10µg，50℃吸附1 h的源芯活度测量结果见图1。KI载体为2µg和 9µg 时，镀钯银丝的131I吸附率分别为～37.2%和76.4%；但 KI增至 10µg时，吸附率急剧降至～49.1%。可见载体碘量过多或过少都不利于银丝的吸附。镀钯银丝的131I吸附率随载体KI量升高，这是因为I–浓度增加，促成了AgI的生成；但载体KI过多时，其提供的稳定同位素127I–远多于131I–而在竞争置换中处于较大优势，131I–活度反而下降。

图1 载体碘量对吸附的影响Fig.1 Effect of carrier iodide concentration on the adsorption.

2.4 吸附时间对吸附的影响

吸附液总体积 100µL，131I加入量～6.41×107Bq，载体KI为9µg，吸附温度50℃，吸附时间为20 min至7 h的源芯活度测量结果见图2。开始时，离子交换效率随吸附时间迅速增长，3 h后达平衡。

图2 吸附时间对吸附的影响Fig.2 Iodine adsorbed in different minutes of adsorption.

2.5 吸附液体积对吸附的影响

每个反应管中吸附液组成为：0.9 mg·mL–1的KI 溶液，20µL；131I，3.24×107Bq；缓冲液CH3COOH-CH3COONa体积分别为40、100、300、400、500µL。50℃吸附1 h的源芯活度测量结果见图 3。反应体积对131I在镀钯银丝的吸附影响呈反比关系。吸附液体积为40、100、300、400、500µL时，131I吸附率分别为～92.5%、～90.2%、～69.5%、～40.3%、～36.8%。这是因为吸附液中131I与载体碘的量是确定的，缓冲溶液体积增大导致131I与载体碘的浓度降低，吸附液的131I浓度较低不利于131I在银丝上的吸附。

图3 吸附液体积对吸附的影响Fig.3 Effect of volume on the adsorption.

2.6 吸附温度对吸附的影响

吸附液总体积 100µL，131I加入量～6.02×107Bq，载体KI为9µg，吸附温度为室温(～22)℃至80℃。吸附曲线(图4)表明，吸附液加热到40℃–80℃时，吸附效率可达90%以上，在50℃时吸附率达到最大(～97.2%)；温度更高，由于碘发生升华，吸附率会缓慢地降低。

图4 温度对吸附的影响Fig.4 Effect of temperature on the adsorption.

3 结论

对于源芯材料为银丝的131I吸附，采用镀钯工艺比卤化工艺效果好得多[15]。本工作研究了不同参数(包括载体碘量、吸附时间、吸附液体积、吸附温度)对碘吸附的影响。优化的吸附实验条件如下：选用银丝作基材，预先镀一层钯，载体碘来源于KI，本体系下，KI的量为 8–9 μg。保持吸附液体积为100µL，在～50℃下吸附～1 h，131I的吸附效率大于～90%。

1 Presidge B R, Prete J J, Buchholz T A.Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1998,40(5):461–465

2 Wu A, Lee C C, Johnson M, et al.Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2000,47: 1397–1403

3 Li Z.Med Phys, 2001, 28: 1410–1415

4 Xie D Y, Zhang Z C, Luo X Y.Acad J Sec Mil Med Univ,2000, 21(2): 174–176

5 Martinez-Monge R, Nag S, Nieroda C A, et al.Cancer,1999, 85: 1218–1225

6 Zelefsky M J.Cancer J, 2000, 6: 249–255

7 Henkel T O, Kahmann F.Arch Ital Urol Androl, 2000,72(4): 295–301

8 Popescu C C, Wise J, Sowards K, et al.Med Phys, 2000,27(9): 2174–2181

9 Weaver K A.Med Phys, 1986, 13(1): 78–83

10 Battermann J J.Radiother Oncol, 2000, 57(3): 269–272

11 Dicker A P, Lin C C, Leeper D B, et al.Semin Urol Oncol,2000, 18(2): 152–159

12 Nath S, Chen Z, Yue N, et al.Med Phys, 2000, 27:1058–1066

13 Zelefsky M J.Int J RadiatOncol Biol Phys, 2000,48(3):601–608

14 何佳恒, 钟文彬, 姜 林, 等.核化学与放射化学,2010, 32(2): 121–125 HE Jiaheng, ZHONG Wenbin, JIANG Lin, et al.J Nucl Radiochem, 2010, 32(2): 121–125

15 He J H, Jiang L, Li X L, et al.Nucl Sci Tech, 2009, 20(4):231–234