한국형 사이클로트론(KOTRON-13)을 이용한 $[^{11}C]CO_2$ 생산과 다양한 $^{11}C$-표지 방사성의약품 생산 적용 Production of $^{11}C$ labeled Radiopharmaceuticals using $[^{11}C]CO_2$ Produced in the KOTRON-13원문보기
최근 늘어나는 [$^{18}F$]FDG-PET 검사 증대와 더불어 새로운 방사성의약품으로 [$^{11}C$]아세테이트 검사가 신설되고 다양한 연구용 $^{11}C$-표지 방사성의약품 이용이 증대되고 있다. 본 연구에서는 성공리에 수행한 한국형 사이클로트론의 $^{11}C$-표적시스템을 이용하여, $[^{11}C]CO_2$ 생산 최적화 및 임상에서 사용가능한 $^{11}C$-표지 방사성의약품 생산 적용 연구를 수행하였다.
최근 늘어나는 [$^{18}F$]FDG-PET 검사 증대와 더불어 새로운 방사성의약품으로 [$^{11}C$]아세테이트 검사가 신설되고 다양한 연구용 $^{11}C$-표지 방사성의약품 이용이 증대되고 있다. 본 연구에서는 성공리에 수행한 한국형 사이클로트론의 $^{11}C$-표적시스템을 이용하여, $[^{11}C]CO_2$ 생산 최적화 및 임상에서 사용가능한 $^{11}C$-표지 방사성의약품 생산 적용 연구를 수행하였다.
Purpose : The KOTRON-13 cyclotron was developed and installed in regional cyclotron centers to produce short-lifetime medical radioisotopes. However, this cyclotron has limited capacity to produce $^{11}C$ so far. In present study, we developed an effective $^{11}C$ target syst...
Purpose : The KOTRON-13 cyclotron was developed and installed in regional cyclotron centers to produce short-lifetime medical radioisotopes. However, this cyclotron has limited capacity to produce $^{11}C$ so far. In present study, we developed an effective $^{11}C$ target system combining with fluorine-18 target and applied to the production of various $^{11}C$ radiopharmaceuticals. Materials and Methods : To develop the optimal $^{11}C$ target system and effective its cooling system, we designed the $^{11}C$ target system by Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM) simulation program and considered the cavity pressure during irradiation at target grid. In this investigation, we modified target materials, cavity shapes and the position of cooling system in $^{11}C$ target and then evaluated $[^{11}C]CO_2$ production at different beam currents, thickness of the target foil, oxygen content of nitrogen gas and target gas loading pressure. Also, we evaluate the production of several $^{11}C$ radiopharmaceuticals such as [$^{11}C$]PIB, [$^{11}C$]DASB, and [$^{11}C$]Clozapine. Results : $[^{11}C]CO_2$ was produced about 74 GBq for 30min irradiation at 60 ${\mu}A$ of beam current as following conditions: thickness of the target foil: 19 nm HAVAR, oxygen content of nitrogen: under 50 ppb, target gas loading pressure: 24 bar. Additionally, the cooling system was stable to produce $[^{11}C]CO_2$ at high beam current. The radiochemical yields of [$^{11}C$]PIB, [$^{11}C$]DASB, and [$^{11}C$]Clozapine showed about 26-38% with over 127 GBq/umol of specific activity. Conclusion : The carbon-11 target system in the KOTRON-13 cyclotron was successfully developed and showed stable production of $[^{11}C]CO_2$. These results showed that our $^{11}C$ target system will be compatible with other commercial system for the routine $^{11}C$ radiopharmaceuticals production in the KOTRON-13 cyclotron.
Purpose : The KOTRON-13 cyclotron was developed and installed in regional cyclotron centers to produce short-lifetime medical radioisotopes. However, this cyclotron has limited capacity to produce $^{11}C$ so far. In present study, we developed an effective $^{11}C$ target system combining with fluorine-18 target and applied to the production of various $^{11}C$ radiopharmaceuticals. Materials and Methods : To develop the optimal $^{11}C$ target system and effective its cooling system, we designed the $^{11}C$ target system by Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM) simulation program and considered the cavity pressure during irradiation at target grid. In this investigation, we modified target materials, cavity shapes and the position of cooling system in $^{11}C$ target and then evaluated $[^{11}C]CO_2$ production at different beam currents, thickness of the target foil, oxygen content of nitrogen gas and target gas loading pressure. Also, we evaluate the production of several $^{11}C$ radiopharmaceuticals such as [$^{11}C$]PIB, [$^{11}C$]DASB, and [$^{11}C$]Clozapine. Results : $[^{11}C]CO_2$ was produced about 74 GBq for 30min irradiation at 60 ${\mu}A$ of beam current as following conditions: thickness of the target foil: 19 nm HAVAR, oxygen content of nitrogen: under 50 ppb, target gas loading pressure: 24 bar. Additionally, the cooling system was stable to produce $[^{11}C]CO_2$ at high beam current. The radiochemical yields of [$^{11}C$]PIB, [$^{11}C$]DASB, and [$^{11}C$]Clozapine showed about 26-38% with over 127 GBq/umol of specific activity. Conclusion : The carbon-11 target system in the KOTRON-13 cyclotron was successfully developed and showed stable production of $[^{11}C]CO_2$. These results showed that our $^{11}C$ target system will be compatible with other commercial system for the routine $^{11}C$ radiopharmaceuticals production in the KOTRON-13 cyclotron.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
C-표지 방사성의약품 이용이 증대되고 있다. 본 연구에서는 성공리에 수행한 한국형 사이클로트론의 11C-표적 시스템을 이용하여, [11C]CO2 생산 최적화 및 임상에서 사용 가능한 11C-표지 방사성의약품 생산 적용 연구를 수행하였다.
제안 방법
11C]O2를 생산하기 위해 표적물질로 질소가스를 사용하는데 이때 질소가스의 질소 함유량이 95% (질소 95%, 산소 5%), 97.5% (질소 97.4%, 산소2.5%), 99.99995% (질소 99.99995%, 산소 0.00005%)를 사용하여 30 ㎂로 10분 동안 조사하여 각 5회씩 테스트 하였다.
2). 또 생산된 [11C]CO2의 실용성을 확인하기 위하여, GE Healthcare사의 FXC-PRO 11C-전용합성 장치를 사용하여 11C-표지 방사성의약품 생산에 적용하였다(Fig. 3).
생산된 [11C]CO2의 실용성을 확인하기 위하여, GE Healthcare사의 FXc-PRO 11C-전용합성장치에서 다양한 11C표지 방사성의약품 표지 실험 및 정도 관리를 수행하였다.
표적의 재질은 기존에 사용하던 Ti foil과 Nb foil 그리고 HAVAR foil 세가지 타입을 사용하였고, 표적의 두께는 Ti foil은 50 nm, Nb foil은 50 nm 와 25 nm, HAVAR foil은 50 nm 와 25 nm 그리고 19 nm로 총 6개의 표적을 사용하여 빔 커런트 30 ㎂로 10분 동안 조사하여 각 5회씩 테스트하였다. Fig.
표적장치에 조사되는 빔 세기를 30 ㎂, 40 ㎂, 50 ㎂, 60 ㎂ 로 변화를 주어 30분 동안 조사하여 각 5회씩 테스트하였다.
표적장치에 주입되는 질소가스의 압력을 10 bar, 14 bar, 18 bar, 21 bar, 24 bar, 26 bar로 변화를 주어 50㎂로 10분 동안 조사하여 각 5회씩 테스트하였다.
한국형 사이클로트론 KOTRON-13에서 [11C]CO2 의 생산량 증대와 안정적 생산을 위하여 기 최적화된 11C-표적 시스템을 사용하여, 표적(11C-target) 재질 및 두께, 질소함유량, 빔 커런트(beam current) 그리고 표적에 주입되는 질소가스 압력 변화에 따른 [11C]CO2 생산을 비교 검토하였다.
대상 데이터
실험 장비는 한국형 사이클로트론 KOTRON-13을 사용하였다(Fig. 1). 가속 에너지는 수소 음이온을 13 MeV까지 가속할 수 있고 18F, 11C, 15O 및 13N 의 4가지 동위원소 생산이 가능하다.
위의 실험에서 최적화된 [11C]CO2 생산조건은 재질은 HAVAR foil이고 표적의 두께는 19 nm일 때 이었다(Fig. 5). 11C 표적물질 질소함유량은 99.
성능/효과
5). 11C 표적물질 질소함유량은 99.99995%의 질소를 사용할 때이고(Fig. 6) 11C 표적장치에 주입되는 질소가스 압력은 24 bar일 때(Fig. 7), 빔 커런트 60 ㎂(Fig.8)로 [11C]CO2 를 생산 하였을 때 최대 생산량을 보였다. 최대 생산된 [11C]CO2 는 30분 조사 후 2.
본 실험 결과를 통해, 한국형 사이클로트론을 이용한[11C]CO2 생산 적용 및 최적화를 수행하였으며, 이를 통한 실질적인 11C-표지 방사성의약품 생산 적용 연구에서도 임상 이용에 적합한 방사성의약품 정도(quality)를 나타냄을 확인하였다. 그 동안 18F 생산만이 가능했던 한국형 사이클로트론 한계성을 극복하고 18F/11C 생산이 가능한 경쟁력 있는 한국형 사이클로트론 개발을 성공리에 수행하여 권역별로 설치된 한국형 사이클로트론에 동일하게 적용하여 최적한 조건에서 사용할 수 있을 것이다.
8)로 [11C]CO2 를 생산 하였을 때 최대 생산량을 보였다. 최대 생산된 [11C]CO2 는 30분 조사 후 2.2 Ci로 기존의 11C 표적장치에서 60㎂로 30분 조사해서 생산한1.8 Ci 보다 많은 양의 생산 결과를 보였다. Fig.
후속연구
C-표지 방사성의약품 생산 적용 연구에서도 임상 이용에 적합한 방사성의약품 정도(quality)를 나타냄을 확인하였다. 그 동안 18F 생산만이 가능했던 한국형 사이클로트론 한계성을 극복하고 18F/11C 생산이 가능한 경쟁력 있는 한국형 사이클로트론 개발을 성공리에 수행하여 권역별로 설치된 한국형 사이클로트론에 동일하게 적용하여 최적한 조건에서 사용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
암의 진단을 위해 사용되는 PET에 일반적으로 사용되는 방사성 의약품은 무엇인가?
이러한 방사성 의약품 중에서 암의 진단을 위하여 사용되는 PET에는 일반적으로 포도당에 불소(F)를 표지한 2-[18F] Fluoro-2-deoxy-D-glucose(FDG)라는 방사성 의약품이 사용되지만, 뇌 또는 심장 등의 영상 진단의 경우에는 11C 등의 기체동위원소를 사용하여 진단을 하는 것이 신뢰도가 높다.
동위원소 11C은 어떻게 생산하는가?
PET에 사용되는 기체동위원소인 11C은 사이클로트론에서 양성자 빔을 생성하고 생성된 양성자를 안정동위원소인 N2 가스에 조사함으로써 핵반응(14N(p,α)11C)이 발생하여 생산한다.
양전자방출단층촬영을 위한 동위원소는 무엇이 있는가?
양전자 방출 단층촬영용 동위원소로는 18F, 11C, 15O 및 13N 등이 있고, 이러한 동위원소들 중 15O 및 13N는 반감기가 각각 2분, 9.9분 정도로 짧아서 활용에 제약이 있으나, 18F 및 11C는 그 반감기가 각각 109.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.