マンガン生産のための天然および濃縮Crターゲットの開発

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1167 (2023) この記事を引用

432 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

52Mn は、半減期が 5.6 日、平均陽電子エネルギーが 242 keV の有望な PET 放射性金属です。 通常、天然同位体が豊富に存在するクロムは、nat/52Cr(p,n)52Mn 反応を通じてこの同位体を生成するためのターゲット材料として使用されます。 天然 Cr は適切なターゲット材料ですが、長寿命の 54Mn (t1/2 = 312 日) の同時生成を防ぐために、濃縮 52Cr ターゲットに移行することで、より高純度の 52Mn を生成することができます。 残念ながら、52Cr ターゲットは、適切なリサイクル プロセスがなければ費用対効果が高くありません。したがって、この研究は、リサイクル可能な Cr ターゲットを準備するルートを探索することを目的としています。 この研究では、天然 Cr 箔、金属粉末ペレット、濃縮クロム 52 酸化物、および Cr(III) 電気めっきターゲットが調査されました。 これらのサイクロトロンターゲットのそれぞれが照射され、生成された 52Mn は、可能であれば半自動システムを使用して精製されました。 エタノール-HCl 混合物からの固相陰イオン交換による改良された精製により、94.5 ± 2.2% の 52Mn が回収されました。 リサイクル可能なターゲットを製造するための最も有望なターゲット構成は、電気メッキされた Cr(III) でした。 この研究は、高純度 52Mn の生産のために濃縮 Cr ターゲットを最適化するためのいくつかの経路を示しています。

マンガン 52 (52Mn) は、陽電子放出放射性金属であり、陽電子放出断層撮影法 (PET) を使用した長寿命研究に使用できます。 さらに、非放射性マンガンはマンガン増強 MRI（MEMRI）の造影剤として以前に使用されているため、放射性 52Mn を非放射性マンガンと組み合わせて、PET/MRI によるイメージング用のデュアルモダリティ信号増強造影剤を作成できます1。

52Mn の最も一般的な生産ルートの 1 つは、nat/52Cr(p,n)52Mn です。 数人の研究者が、天然同位体存在量の Cr ターゲット (天然 Cr) の調製と特性評価について報告しています。 （表1）。 他の方法では、バナジウムターゲットを使用して 3He を衝突させて 52Mn を製造していますが、これらの粒子を加速する能力を備えた加速器は限られた数しかありません。

天然 Cr は、50Cr (4.35%)、52Cr (83.79%)、53Cr (9.50%)、および 54Cr (2.37%) を含む 4 つの Cr 同位体で構成されています。 天然 Cr には 52Cr が多く含まれているため、52Mn を製造するのは安価な方法です。 残念なことに、Cr の他の 3 つの安定同位体で起こる反応は、表 2 に示すように、この照射されたターゲット物質を介していくつかの放射性汚染物質の生成につながる可能性があります。これらの反応の断面積と閾値を考慮すると、陽子線はエネルギーが約 13 MeV 以下に保たれると、これらの不純物のうち 2 つ、52mMn と 54Mn だけが天然クロムの照射後のガンマスペクトルで観察されます1,9,10,11。 以前の研究では、断面測定を通じて衝撃パラメータを最適化しました10。 これらの長寿命不純物の生成を防ぐ別の解決策は、濃縮された 52Cr ターゲットを使用することです。

したがって、我々は、ターゲット材料をリサイクルして新しいターゲットを低コストで製造できる、化学を使用した濃縮52Crターゲットの開発を目指しました。 天然 Cr ターゲットは、52Cr への移行前に、生産、精製、リサイクル プロセスの実現可能性研究を実行するために使用されました。 Cr は粉末、箔、棒などのさまざまな形状で購入できますが、52Cr は通常、金属粉末の形状で入手されます。 Cr 粉末は、油圧プレスを使用して粉末ターゲットに押し付けたり、反応させて Cr2O3 や CrCl3 などの他の化学形態を生成したり、電気めっきしてリサイクル可能な濃縮 52Cr ターゲットの可能性を高めることができます。 Cr(VI) は毒性が高いと考えられているため、この研究ではその酸化状態を回避し、毒性の低い Cr(III) に焦点を当てました。 この研究では、リサイクル可能な濃縮 52Cr ターゲットを探索するために、Cr のさまざまな種とターゲット構成を調べました。

純度 5N の天然 Cr 金属粉末、純度 3N8 の Ta シート、純度 5N の Al シート、純度 5N5 の Cu シート、純度 5N の Au シート、および純度 3N5 の Pt ロッドは、オレゴン州アシュランドの ESPI Metals から入手しました。 98.8% 濃縮の濃縮 52Cr 金属粉末は、カリフォルニア州サンフランシスコの Isoflex から入手しました。 Viton O リングは、イリノイ州エルムハーストの McMaster-Carr から入手しました。 直径 10 mm の ID ドライプレスダイセットは、Across International (ニュージャージー州リビングストン) から入手しました。 純度 98% 以上の塩化クロム六水和物およびフリット付き 1 mL SPE チューブは、Millipore Sigma (バーリントン、マサチューセッツ州) から入手しました。 分析グレード 100 ～ 200 メッシュの塩化物形態の AG1-X8 樹脂は、カリフォルニア州ハーキュリーズの Bio-Rad から入手しました。 高純度ゲルマニウム検出器 (HPGe) の校正に使用される密閉 1.5 mL 遠心分離管内の混合核種源は、Eckert & Ziegler Analytics (ジョージア州アトランタ) によって準備されました。 1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-1,4,7,10-四酢酸 (DOTA) は Macrocyclics (テキサス州プラノ) から入手し、アルミニウム裏打ち Si-60 TLC プレートは Sorbtech technology (ジョージア州ノークロス) から入手しました。 ）。

他のすべての材料は、特に明記されていない限り、Fisher Scientific (ハンプトン、ニューハンプシャー州) から購入しました。

Pyles et al.で報告されているように。 2021 年、以前に Wooten et al. で説明されているように、天然に存在する Cr の電着によって Cr 箔が大規模に製造されました。 2015年11月13日。

Cr 金属粉末ターゲットは、油圧プレスと 10 mm ダイセットを使用して、200 ～ 230 mg の天然 Cr 金属粉末を 5 トンで 5 分間プレスすることによって作成されました。 これらのターゲットは直径 10 mm、公称厚さ 0.4 ～ 0.5 mm でした。 純度 3N8、厚さ 0.06 インチのタンタル (Ta) シートを直径 2.5 cm のコインに切断し、Cr 粉末ターゲットを保持するために中央に深さ 0.5 mm のくぼみを機械加工しました。 さらに、これらのターゲットには、ターゲット材料の損失を防ぐために、ターゲットのディボットの外側にバイトン O リング用のディボットがありました。 最後に、図 1A に示すように、ターゲットと O リングの両方をカバーするために 14 mm のディボットに適合する「プッシュ ボタン」設計の 0.75 mm アルミニウム (Al) デグレーダーでターゲットをキャップしました。

照射前のターゲット構成の写真。 (A) Al「プッシュボタン」デグレーダーを備えた Cr 金属粉末ターゲット、(B) Cr2O3 ターゲット、(C) 電気メッキ Cr(III) ターゲット。

この反応により 52Cr2O3 が生成されました。

出発原料として濃縮52Cr金属粉末を使用。

200 ～ 230 mg の 52Cr を 5 mL の 6 M 塩酸 (HCl) に溶解し、約 30 分間または溶解して 52CrCl3 が得られるまで 95 °C に加熱しました。 約１０ｍＬの７Ｍ水酸化アンモニウムを５２ＣｒＣｌ３溶液に加えて、物質を５２Ｃｒ（ＯＨ）３として沈殿させた。 次いで、５２Ｃｒ（ＯＨ）３を３０００ｒｐｍで７分間、または沈殿物が溶液から分離されるまで遠心分離した。 沈殿ペレットを上清から分離し、MQ水ですすいだ。 52Cr(OH)3 を 200 ～ 250 °C で加熱して、52Cr2O3 の最終生成物を得ました。 次に、52Cr2O3 粉末の重量を量り、オーブンに入れて 250 °C で乾燥を保ちました。 粉末ターゲットは、正しいターゲット形状を確保するために、直径 10 mm の ID 乾式プレス ダイセットで 200 ～ 230 mg の 52Cr2O3 粉末をプレスすることによって作成されました。油圧プレスを使用して 5 トンで 5 分間プレスし、照射に使用するプレス ペレットを作成しました。 。 これらのターゲットは直径 10 mm、公称厚さ 0.4 ～ 0.5 mm でした。 ターゲットは、図 1B に示すように、Ta のバッキングと Al の「プッシュ ボタン」ディグレーダーを備え、セクション 1.3 で説明したように構成されました。

塩化クロム六水和物（CrCl3・6H2O）は、Liang et al.14 で以前に記載された手順を応用した電着溶液のクロム源として利用されました。 2 つの開放端を持つように改造された 20 × 150 mm の石灰ガラスの使い捨て培養管を電解セルとして使用しました。 図 1C に示すように、メッキの直径は 10 mm、公称厚さは Cr メッキの量に応じて 0.1 ～ 0.5 mm でした。 純度がそれぞれ 5N5 および 5N で、厚さ 0.75 mm の銅 (Cu) または金 (Au) シートを直径 2.5 cm のコインに切断して、ターゲット バッキング (陰極) として使用し、白金ロッドを回転軸として使用しました。溶液中に浮遊した陽極。 電気めっき装置は、白金ロッドに電圧を印加するためにワニ口クリップを利用するＤＣ電源に接続された。 (図 2) 白金ロッドと電気めっき溶液に印加した電圧は 3.8 V で、平均 0.075 A の電流が供給されました。さらに、これらのターゲットは最終的に 0.75 mm の Al デグレーダーでキャップされました。

CrCl3 溶液から Cr 金属をメッキするために使用される電気メッキ装置。陰極はベース プレートとプラスチック コイン ホルダーの間に配置されます。 アノードは、モーターに接続され、CrCl3 めっき溶液中に浮遊しているのが見えるプラチナ棒です。

物質中のイオンの停止および飛程 (SRIM) は、デグレーダー後のターゲット上の陽子ビームのエネルギーを決定するために使用されました 15。 すべての衝撃は TR-24 Cyclotron (Advanced Cyclotron Systems Inc) で実行されました。 以下の照射では、El Sayed らによって以前に最適化された衝撃パラメータを使用しました。 これらのターゲット構成は、デグレーダー上で 17.5 MeV (Cr ターゲット材料上では 12.8 MeV) の入射陽子ビーム エネルギー、15 μA で 2 ～ 8 時間照射されました。 陽子線は、各ターゲット構成に記載されている裏打ちコイン内で停止されました。 ターゲットの前面は He ガスで冷却され、ターゲットの背面は水冷されました。

電気めっきされたターゲットを SEM で分析して、めっきされた Cr の純度を測定しました。 SEM 分析は、電子分散型 X 線分光分析装置 (EDAX) 分析装置を備えた分光分析用の加速電圧 16 kV で二次電子検出器を備えた SEM FEI Quanta 650 FEG を使用して実行され、サンプルの化学量論を定性的に測定しました。 SEM は xT 顕微鏡制御ソフトウェアを使用し、EDAX は Teams ソフトウェアを使用しました。

以下に記載する精製方法は、Pyles et al. から採用されました。 ただし、Pyles et al.13 に記載されている正確な分離プロセスを使用した天然 Cr 箔は除きます。 適応された研究では、1 mL 固相抽出 (SPE) チューブで構成される 3 つのカラムに、次のように AG1-X8 樹脂をロードしました: カラム 1 (C1) - 300 mg、カラム 2 (C2) - 200 mg、カラム 3 ( C3) - 100 mg。 SPE チューブに付属のフリットを AG1-X8 樹脂の上に追加して、精製プロセス中に入ってくる試薬によって樹脂床が乱されるのを防ぎました。 照射したCrターゲットを濃HClに溶解し、EtOH中3%のHClに希釈し、AG1-X8樹脂を含むカラムにロードしました。 Cr をエタノール中の 3% HCl で溶離しました。 Ｍｎを６Ｍ ＨＣｌで溶出した。

3 カラム化学分離の適応手順を表 3 と図 3 に示します。

シリンジ 1 ～ 6 を手動で操作しながら、クロム ターゲット物質、バルブ制御、シリンジ ポンプから 52Mn を分離するように設計された半自動システムの概略図。 B1-3: ビーカー 1 ～ 3; T1-3: 50 mL コニカルバイアル 1-3。 C1-3: 列 1 ～ 3。 V1-5: バルブ 1 ～ 5。 ABCD: 4 方向バルブ。 S1-6: シリンジ 1 ～ 6; SP1-2: シリンジポンプ 1-2; FPV: 最終製品バイアル。 Pyles et al.13 から変更。

照射およびターゲットの溶解後、精製の前後に、溶解した natCr および 52Cr ターゲットの粗溶液からアリコートを収集しました。 Pyles et al.13 に記載されているようにサンプルを分析しました。

誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS、7700 シリーズ、Agilent、カリフォルニア州サンタクララ) を使用して、溶解したターゲット物質および各カラムから溶出する溶液中の Cr の存在を評価しました。 各サンプルのアリコートを採取し、Pyles et al.13 に記載されているように分析しました。

天然クロム金属粉末ターゲットによって生成される 52Mn の化学純度と見かけのモル活性 (AMA) を評価するために、Graves らによって以前に記載されているようにキレート化アッセイを実行しました 4。 簡単に説明すると、52MnCl2を乾燥させ、0.1M酢酸アンモニウム、pH4.5中で再構成した。 0.1 M 酢酸アンモニウム、pH 4.5 中の DOTA (1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-1,4,7,10-四酢酸) 1 mg/mL の 2 倍連続希釈サンプルを調製しました。 緩衝活性物質 100 μL を各 DOTA サンプルと混合し、37 °C で 1 時間インキュベートしました。 サンプルの標識効率は、アルミニウムで裏打ちされた Si-60 TLC プレート上に各サンプル 2 μL をスポットすることによって評価されました。 プレートは 0.1 M HCl 移動相で展開され、52Mn-DOTA は原点に残り、遊離の 52Mn は移動相とともに移動しました。

各ターゲット構成の照射および精製結果の詳細を表 4 に示します。各ターゲットの理論値は、厚いターゲットの収量測定を使用して計算され、実験収量と一致しています。

Pyles et al. で以前に記載された 1 ～ 2 個の天然 Cr フォイルと精製方法の元のターゲット構成では、フォイルはもう入手できず、2 ～ 3 本のカラムが使用されました 13。 放射性精製のバッチあたりの最終製品 [バッチサイズ: 284.9 ± 48.1 MBq (7.7 ± 1.3 μCi)] 中の Cr および非放射性 Mn の量は、それぞれ 5.6 ± 8.6 μg および 1.3 ± 2.3 μg でした。 バッチあたりの放射性精製における鉄および銅の汚染物質は、それぞれ 79 ± 14 μg (1.41 μmol) および 54 ± 2 μg (0.85 μmol) でした。

このターゲット構成は、全体的な使いやすさの点で最も成功していると判断されました。 8 時間の照射後、336.7 ± 44.4 MBq (9.1 ± 1.2 mCi) という高収率が得られました。 これらのターゲットは組み立てと精製が簡単で、52Mn の回収率が 93.1 ± 2.5% と高かった。 精製システムは、一連の 3 つの 1 mL SPE チューブを使用して、Cr ターゲット材料から Mn を分離しました。 天然クロム粉末の目標精製 [バッチサイズ: 336.7 ± 44.4 MBq (9.1 ± 1.2 μCi)] の結果、Cr (10.5 ± 2.6 μg)、Mn (2.0 ± 0.6 μg)、Fe (7.2 ± μg) の ICP-MS データが得られました。各最終製品には、1.3 μg)、Cu (2.9 ± 0.4 μg)、および Zn (13.2 ± 1.0 μg) が含まれます。 1 つの欠点は、このターゲットはリサイクルできないため、リサイクルが必要でない限り、濃縮 52Cr ターゲットに変換するのに適した候補とはみなされなかったことです。

次に、52Cr2O3 粉末の重量を量り、411.​​5 ± 44.5 mg をオーブンに入れて 250 °C で乾燥を保ちました。 これらのターゲット構成は天然クロム金属粉末に非常に似ていましたが、52Cr2O3 の製造には濃縮された 52Cr 金属が使用されました。 濃縮された物質により、2.5 時間で 318.2 ± 7.4 MBq (8.6 ± 0.2 mCi) というより短い時間でより高い収量が得られました。 残念ながら、この物質は、濃塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、および水酸化ナトリウムのいずれの酸および塩基にも溶解しませんでした。 王水とピラニア溶液を使用して、これらの酸の混合物も試みられましたが、成功しませんでした。 これは、Cr2O3 を溶解するには過酷な条件が必要であるため、このターゲットを精製して精製 52Mn を得ることができなかったという先行文献の報告と一致しています16、17。 適切な溶解が開発された場合、これらのターゲットはリサイクルされ、濃縮された 52Cr ターゲットとして再利用される可能性があります。 リサイクルプロセスでは、リストに挙げた反応を利用して、精製プロセス中に収集される CrCl3 から出発して 52Cr2O3 を製造します。

電気めっき Cr は、電着溶液に酸化クロム六水和物を使用します。 ギ酸と尿素は錯化剤として使用され、塩化アンモニウムと塩化ナトリウムは導電性塩として使用され、最後にメタノールとホウ酸は緩衝剤として使用されました。 これらのターゲットは、走査型電子顕微鏡 (SEM) によってさらに調査されました (図 4)。 分析技術により、Cu を使用した電気めっきターゲットの表面には、重量パーセントで 95.6 ± 1.0%、原子パーセントで 89.3 ± 1.1% の Cr が含まれ、重量パーセントで 3.2 ± 0.2%、原子パーセントで 9.7 ± 0.6% の酸素が含まれていることを確認しました。バッキング。 Au のバッキングを使用した電気めっきターゲットは、表面を研磨する前に、表面に 93.5 ± 1.5 重量パーセントおよび 83.1 ± 3.9 原子パーセントの Cr を含有し、重量パーセントで 5.6 ± 1.2 % および 16.5 ± 3.1 原子パーセントの酸素を含有していました。表面には重量パーセントで９３．７±０．６％および原子パーセントで８２．０±１．４％のＣｒが含まれ、表面を研磨した後、重量パーセントで６．３±０．６％および原子パーセントで１８．０±１．４％の酸素が含まれていた。 Cu 基材では Cr の量がわずかに増加しますが、Cr ターゲット材料の溶解中に Cu がわずかに溶解するため、Cu 基材を使用すると最終製品の Cu の増加が観察されたため、Au の方が実用的です。 めっき収率は 16.8 ± 2.6% であり、濃縮されたリサイクル ターゲットに変換するために改善することができました。

(A) Cu バッキング、(B) Au バッキング、(C) サンディング後の Au バッキングを備えた代表的な電気めっき Cr(III) ターゲットの走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像とエネルギー分散型 X 線分析 (EDAX) スペクトル。

精製システムは、一連の 3 つの 1 mL SPE チューブを使用して、Cr ターゲット材料から Mn を分離しました。 放射性精製の結果は、図 5 に示す電気めっき Cr(III) ターゲットを使用して得られました。電気めっき Cr(III) ターゲットのターゲット精製 [バッチ サイズ: 118.4 ± 7.4 MBq (3.2 ± 0.2 μCi)] では、ICP が得られました。 -各最終製品の Cr (1.0 ± 0.5 μg)、Mn (0.6 ± 0.03 μg)、Fe (4.9 ± 1.6 μg)、Cu (4.5 ± 0.3 μg)、および Zn (14.3 ± 2.3 μg) の MS データ。 さらに、改良された精製プロセスにより、電気めっきターゲットとクロム金属粉末ターゲットの両方を考慮すると、52Mn の収率が 70.8 ± 3.3% (n = 3) (Pyles et al.) から 94.5 ± 2.2% に増加しました。

3 カラム半自動システムを使用した 52Mn の放射性精製の ICP-MS および HPGe データ。 結果は平均±SDで表されます。 N = 3。SM 出発物質、C1 カラム 1、C2 カラム 2、C3 カラム 3、W 廃棄物質。

サンプルの放射性核種の純度は、52Mn の精製前、精製中、精製後にサンプルを取得したガンマ線分光法によって検証されました。 52mMn (t1/2 = 21.1 分の 52Mn の準安定状態) および 50Mn は、半減期が短いためスペクトルには存在しません。 検出限界が 1.24 ± 0.32% 未満のスペクトルには 51Cr は存在しませんでした。 最終サンプルで検出された 54Mn の量は、図 6 の上部のガンマ スペクトルに表示されているサンプル全体の 0.125 ± 0.124% でした。濃縮された 52Cr ターゲットが使用された場合、54Mn は検出限界の 0.01 ± 0.001% 未満でした。図6の下のガンマスペクトルに表示されます。

上。 天然Cr金属粉末ターゲットの52Mn精製プロセス後に得られた代表的なガンマスペクトル（議論されたすべての天然ターゲットは、同じピークを持つ同様のスペクトルを示しました）は、51Crピーク（320.1keV）の欠如を示しています。 ただし、天然 Cr ターゲットを使用した場合、赤で強調表示された 54Mn ピーク (835.85 keV) と 52Mn の多くの特徴的なピーク (345.8、744.23、847.7、935.54、1246.28、および 1333.65 keV) が依然として観察されます。 底。 52Mn 精製プロセス後に得られた代表的なガンマ線スペクトルは、濃縮 52Cr 金属粉末ターゲットを使用した場合には 54Mn ピークが存在しないことを示しています 1,13。

天然クロム金属粉末ターゲットを使用して、0.1 M 酢酸アンモニウム、pH 4.5、37 °C 中で 52 Mn を含む大環状キレート剤 DOTA のさまざまな標識効率が観察されました。 見かけのモル活性は、特に天然クロム粉末ターゲットの場合、溶離液の濃度に依存することが判明しました。 52Mn を 0.1 M HCl で溶出した場合、見かけのモル放射能 (AMA) は 185 ± 22.2 MBq/μmol (5.0 ± 0.6 mCi/μmol) で、6 M HCl を使用した場合、AMA は 999 ± 88.8 MBq/μmol に増加しました ( 27.0 ± 2.4 mCi/μmol）を図 7 に示します。

溶出溶液の濃度の関数としての 52Mn の見かけのモル放射能。

提示された Cr ターゲット構成では、52Mn の生成を向上させる濃縮 52Cr ターゲットの可能性に関する追加技術が検討されました。 新しいターゲットには課題がありますが、さらなる調査によって改善される可能性があります。

いくつかの Cr 箔は市販されていますが、Cr 箔は材料が脆いため、ディスクに加工するのが非常に困難です。 Cr 金属粉末は、52Mn の製造用にプレスペレットに加工されました。 このターゲット構成はうまく機能し、52Mn の生産に一貫して使用できますが、濃縮された 52Cr を利用する費用対効果の高い手段として再利用またはリサイクルすることはできません。 濃縮された材料のコストが要因でなければ、この目標構成では 52Cr を天然 Cr に交換して 54Mn の生成を防ぐことができます。 理想的には、濃縮された材料は 100% リサイクルされ、ターゲットは複数回再利用でき、追加の Cr ターゲット構成の探索につながります。

精製後の最終的な Cr 種は CrCl3 であるため、Cr2O3 ターゲットはリサイクルできる可能性があります。 CrCl3 は反応してさらに Cr2O3 を生成し、新しいターゲットを作成する可能性があります。 しかし、この物質を溶解することができず、精製の問題が発生しました。 最後に、電気めっき Cr(III) ターゲットは、リサイクルの可能性があり、溶解/精製可能であり、よく知られている Cr(VI) 電着よりも毒性が低いため、最も有望です。 Au 表面上の Cr(III) の収率を改善するには、0.2 mm を超える厚さで 90% を超える収率を目指した新しい技術を探求する必要があります。

溶出液の濃度は生成する 52Mn の AMA に大きく影響します。 より高濃度のHCl酸は、樹脂床から52Mnを選択的に放出した。

収量を増加させ、照射時間を短縮するリサイクル可能なターゲットを得るために、52Mn 生成用の濃縮ターゲットの研究を継続する必要がある。 Cr 箔および Cr 金属粉末ターゲットは 52Mn の製造に日常的に使用されますが、これらのターゲットをリサイクルして、濃縮された 52Cr ターゲット材料に移行することはできません。 Cr2O3 は、溶解の問題のため、天然または濃縮されたターゲットに使用するのは現実的ではありません。 このターゲットは、濃縮された材料を使用すると高い収率が得られ、CrCl3 から Cr2O3 への反応を通じてリサイクルすることが可能ですが、52Mn を溶解して Cr から分離するのは困難でした。 最後に、Cr 電気めっきターゲットは、52Mn 生産用の濃縮 52Cr ターゲットの将来にとって最も有望です。 これらのターゲットは、新しい電気めっき溶液の最終 CrCl3 を使用することでリサイクルできる可能性があり、めっきされた Cr は、ここで説明する他のターゲットよりも多くの電流に耐えることができ、歩留まりの向上につながります。

現在の研究中に生成されたデータセット、および/または現在の研究中に分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

ルイス、ＣＭら。 二価金属トランスポーター 1 (DMT1) を発現するヒト幹細胞の PET/MRI 追跡のための 52Mn 生成。 セラノスティクス 5、227–239。 https://doi.org/10.7150/thno.10185 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Saar, G. et al. 陽電子放射断層撮影用のマンガン放射性トレーサの解剖学的構造、機能性、およびニューロンの接続性。 モル。 画像。 バイオル。 20、562–574。 https://doi.org/10.1007/s11307-018-1162-6 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Topping, GJ, Schaffer, P., Hoehr, C., Ruth, TJ & Sossi, V. マンガン 52 陽電子放出断層撮影トレーサーの特性評価とファントムおよび生体内での初期結果。 医学。 物理学。 40、042502。https://doi.org/10.1118/1.4793756 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Graves, SA et al. ImmunoPETイメージング用の52Mnの新しい調製方法。 バイオコンジュグ。 化学。 26、2118–2124。 https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.5b00414 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Fonslet, J.、Tietze, S.、Jensen, AI、Graves, SA & Severin, GW マンガン 52 の最適化された手順: 製造、分離および放射性標識。 応用ラディアット。 イソット。 121、38–43。 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.11.021 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

ビアンキ、F.ら。 天然クロムへの重陽子照射による 52gMn の生成とその放射性核種純度について。 応用ラディアット。 イソット。 166、109329。https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109329 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Brezovcsik, K.、Veres, S.、Molnár, J.、Fenyvesi, A. & Szűcs, Z. ミニ PET カメラによるトウモロコシ苗のマンガン摂取と輸送の比較。 Appl.Radiat。 イソット。 160、109127。https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109127 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

シャッカ、G.ら。 固体ターゲットを溶解するための汎用カセットベースのシステム。 分子 https://doi.org/10.3390/molecules26206255 (2021)。

記事 Google Scholar

バレット、KE et al. 加速器ターゲット用の (nat)Cr から (52g)Mn を生成するための放射化学的単離方法。 応用ラディアット。 イソット。 146、99–103。 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2019.01.025 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

El Sayed, R.、Masicano, AVF、Queern, SL、Loveless, CS & Lapi, SE 最大 20 MeV の天然クロムターゲットの照射によるマンガン 52 生成断面積の測定。 応用ラディアット。 イソット。 147、165–170。 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2019.02.017 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

アラバマ州ウーテン、ブリティッシュコロンビア州ルイスおよび南東部ラピ (52,52m,54)Mn 放射性同位体製造のための天然クロムの (p, x) 反応の断面図。 応用ラディアット。 イソット。 96、154–161。 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2014.12.001 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

NuDat 2.8。 ブルックヘブン国立研究所のウェブサイト。 https://www.nndc.bnl.gov/nudat2/。 2022 年 5 月 24 日にアクセス。

パイルズ、JM et al. 半自動モジュールを使用した 52Mn の生産。 応用ラディアット。 イソット。 174、109741。 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109741 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Liang, A.、Ni, L.、Liu, Q. & Zhang, J. Cr(III) 電解液から電着された厚いクロム コーティングの構造特性とトライボロジー特性。 サーフィン。 コート。 テクノロジー。 218、23–29。 https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.12.021 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Ziegler, JF、Ziegler, M. & Biersack, JP SRIM: 物質中のイオンの停止と範囲。 Nucl. インストラム。 方法 物理学。 解像度 B. 268、1818–1823 (2010)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Seo, M.、Furuichi, R.、okamoto, G.、Sato, N. 酸性溶液中の含水酸化クロムの溶解。 トランス。 日本研究所金属 16、519–525。 https://doi.org/10.2320/matertrans1960.16.519 (1975)。

記事 CAS Google Scholar

Zydorczak, B.、May, PM、Meyrick, DP、Bátka, D. & Hefter, G. Cr2O3 の溶解と濃 NaOH 溶液におけるクロムの挙動。 工業工学化学。 解像度 51、16537–16543。 https://doi.org/10.1021/ie302096e (2012)。

記事 CAS Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

このプロジェクトは、補助金 DESC0015773 (PI: Lapi) に基づくエネルギー省同位体プログラムによって支援されました。 著者らは、ラピ博士のグループおよび UAB サイクロトロン施設のチームメンバー全員のサポートに感謝します。

アラバマ大学バーミンガム校放射線学部、米国アラバマ州バーミンガム

ジェニファー・M・パイルズ、ジェームス・M・オムウェリ、スザンヌ・E・ラピ

アラバマ大学バーミンガム校化学科、バーミンガム、アラバマ州、米国

ジェニファー・M・パイルズ、ジェームス・M・オムウェリ、スザンヌ・E・ラピ

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

JMP は、見かけのモル活動を除くすべての実験を実施し、主原稿を書き、図を作成しました。 1、2、3、4、5、6 とすべてのテーブル。 JMO は見かけのモル活動実験を実施し、原稿の対応する部分を執筆し、図 7 を作成しました。SEL はコンセプトの提供、実験計画と分析に関するフィードバック、およびこの作業の監修を提供し、原稿を編集しました。

スザンヌ・E・ラピ氏への通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Pyles、JM、Omweri、JM & Lapi、SE マンガン 52 の生産のための天然および濃縮 Cr ターゲットの開発。 Sci Rep 13、1167 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-27257-w

引用をダウンロード

受信日: 2022 年 10 月 24 日

受理日: 2022 年 12 月 28 日

公開日: 2023 年 1 月 20 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-27257-w

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。