La medicina nuclear utiliza el tecnecio-99m, entre otras cosas, para el diagnóstico de tumores. Con más de 30 millones de aplicaciones en todo el mundo cada año, es el radioisótopo más utilizado. El material precursor, molibdeno-99, se produce principalmente en reactores de investigación. Un estudio en la Fuente de Neutrones de Investigación Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) en la Universidad Técnica de Munich (TUM) ahora muestra opciones para reducir significativamente los desechos radiactivos producidos durante el procesamiento a un producto médico.

Más del 85 por ciento de todos los exámenes de diagnóstico de medicina nuclear utilizan tecnecio-99m (Tc-99m). Solo en Alemania, se implementan más de 3 millones de dosis cada año. Acoplado a moléculas orgánicas adecuadas, el tecnecio se distribuye por todo el cuerpo a través de la sangre y se acumula en los tumores, por ejemplo. Cuando decae allí, la radiación liberada revela la ubicación precisa del tumor.

El tecnecio-99m se produce mediante la irradiación de placas de uranio, los llamados objetivos, con un alto flujo de neutrones que prácticamente solo está disponible en los reactores de investigación. Inicialmente, a partir del uranio-235 se produce molibdeno-99 (Mo-99), que decae a Tc-99m con una vida media de 66 horas. Con una vida media de seis horas, este último se convierte en Tc-99, emitiendo radiación gamma que se puede medir.

Más residuos de uranio poco enriquecido

El impulso político para reemplazar el uranio altamente enriquecido con uranio poco enriquecido también se aplica a los objetivos que se utilizan en el campo médico. Esta es la razón por la que la instalación de irradiación de Mo-99 que se está construyendo actualmente en FRM II está diseñada para objetivos con uranio poco enriquecido.

"Sin embargo, esto da lugar a un grave problema:cuanto menos se enriquecen las placas de uranio con uranio-235, menor es el rendimiento específico de Mo-99 durante la irradiación", dice el Dr. Tobias Chemnitz, científico de instrumentos en la instalación de irradiación médica MEDAPP. en FRM II.

Para satisfacer la demanda mundial de Tc-99m, se debe irradiar y procesar al menos el doble de placas de uranio, según la tecnología utilizada. Esto produce volúmenes correspondientemente más altos de residuos. Chemnitz abordó este problema en su tesis doctoral en la Universidad Técnica de Munich.

Nuevo proceso evita hasta 15.000 litros de residuos radiactivos líquidos

Las placas irradiadas finales comprenden solo alrededor del 0,1 por ciento de Mo-99. Para garantizar una pureza suficiente para aplicaciones médicas, el Mo-99 debe separarse cuidadosamente del resto del material.

Actualmente, hay dos procesos estándar en uso, basados ​​en un proceso ácido y alcalino, respectivamente. En la variante alcalina, todo el blanco se trata inicialmente con sosa cáustica. En el proceso, el Mo-99 se disuelve preferentemente, mientras que el uranio es insoluble en esta solución y permanece como sólido. Los productos de fisión residuales luego se separan de la solución acuosa en un elaborado proceso de separación química.

Dado que los objetivos altamente enriquecidos se sustituyeron por objetivos poco enriquecidos, el mismo rendimiento de molibdeno duplica los residuos radiactivos acuosos de nivel medio resultantes a un volumen anual de hasta 15.000 litros en todo el mundo, que además deben cementarse para que sean aptos para su disposición final. , por lo que al final se producen anualmente residuos radiactivos con un volumen de 375.000 litros.

La solución:deshacerse del agua

Para aliviar este problema, Chemnitz y su colega Riane Stene desarrollaron un nuevo método para extraer Mo-99 sin el uso de química acuosa.

En colaboración con el grupo de química del flúor de la Universidad Philipps de Marburg, los investigadores desarrollaron un sistema en el que las placas de prueba de uranio-molibdeno reaccionan con el trifluoruro de nitrógeno en un plasma. Estas placas tenían el mismo contenido de molibdeno que más tarde estaría presente en los objetivos reales irradiados.

Finalmente, separaron el exceso de uranio del molibdeno mediante una reacción controlada por luz. La separación de los dos elementos de esta manera es tan eficiente como el tratamiento con hidróxido de sodio realizado en el primer paso del procedimiento de reprocesamiento convencional, con la notable excepción de que no produce residuos acuosos.

Solo seis reactores de investigación importantes producen molibdeno-99

"Actualmente, seis importantes instalaciones de irradiación en todo el mundo producen Mo-99. De estos reactores de investigación, cuatro tienen más de 40 años, lo que lleva a reparaciones imprevistas y paradas asociadas, como ya sucedió en el pasado reciente. Por eso estamos orgullosos de que el FRM II, junto con el reactor francés Jules-Horowitz, podrá asegurar la demanda europea de Mo-99 en el futuro", dice Tobias Chemnitz.

TUM ha presentado una solicitud de patente para el proceso. Independientemente de que aún se necesite más trabajo de desarrollo, Chemnitz confía en que este enfoque novedoso proporcionará una alternativa viable a los procesos establecidos en el mediano plazo.

La investigación se publica en Journal of Fluorine Chemistry . + Explora más

La asociación planea producir Mo-99 para satisfacer la demanda mundial de aplicaciones médicas