A medicina nuclear usa tecnécio-99m, entre outras coisas, para diagnóstico de tumores. Com mais de 30 milhões de aplicações em todo o mundo a cada ano, é o radioisótopo mais utilizado. O material precursor, molibdênio-99, é produzido principalmente em reatores de pesquisa. Um estudo da Heinz Maier-Leibnitz Research Neutron Source (FRM II) na Universidade Técnica de Munique (TUM) agora mostra opções para reduzir significativamente os resíduos radioativos produzidos durante o processamento de um produto médico.
Mais de 85 por cento de todos os exames de diagnóstico de medicina nuclear usam tecnécio-99m (Tc-99m). Só na Alemanha, mais de 3 milhões de doses são distribuídas todos os anos. Acoplado a moléculas orgânicas adequadas, o tecnécio é distribuído por todo o corpo através do sangue e se acumula em tumores, por exemplo. Quando decai lá, a radiação liberada revela a localização precisa do tumor.

O tecnécio-99m é produzido pela irradiação de placas de urânio, os chamados alvos, com um alto fluxo de nêutrons que praticamente só está disponível em reatores de pesquisa. Inicialmente, a partir do urânio-235, produz molibdênio-99 (Mo-99), que decai para Tc-99m com meia-vida de 66 horas. Com meia-vida de seis horas, este último converte-se em Tc-99, emitindo radiação gama que pode ser medida.

Mais resíduos de urânio de baixo enriquecimento

A pressão política para substituir o urânio altamente enriquecido por urânio pouco enriquecido também se aplica a alvos usados ​​na área médica. É por isso que a instalação de irradiação Mo-99 atualmente em construção no FRM II é projetada para alvos com urânio de baixo enriquecimento.

"No entanto, isso dá origem a um problema grave:quanto menos as placas de urânio são enriquecidas com urânio-235, menor o rendimento específico de Mo-99 durante a irradiação", diz o Dr. Tobias Chemnitz, cientista de instrumentos da instalação de irradiação médica MEDAPP na FRM II.

Para atender a demanda mundial de Tc-99m, pelo menos duas vezes mais placas de urânio devem ser irradiadas e processadas, dependendo da tecnologia utilizada. Isto produz volumes de resíduos correspondentemente mais elevados. Chemnitz abordou esse problema em sua tese de doutorado na Universidade Técnica de Munique.

Novo processo evita até 15.000 litros de resíduos radioativos líquidos

As placas irradiadas finais compreendem apenas cerca de 0,1 por cento de Mo-99. Para garantir uma pureza suficiente para aplicações médicas, o Mo-99 deve ser cuidadosamente separado do material restante.

Atualmente, existem dois processos padrão em uso, baseados em um processo ácido e um processo alcalino, respectivamente. Na variante alcalina, todo o alvo é tratado inicialmente com soda cáustica. No processo, o Mo-99 é dissolvido preferencialmente, enquanto o urânio é insolúvel nesta solução e permanece como um sólido. Os produtos residuais da fissão são então separados da solução aquosa em um elaborado processo de separação química.

Como os alvos altamente enriquecidos foram substituídos por alvos pouco enriquecidos, o mesmo rendimento de molibdênio dobra o resíduo radioativo aquoso de nível médio resultante para um volume anual de até 15.000 litros em todo o mundo - que além disso precisa ser cimentado para ser adequado para descarte final , para que no final sejam produzidos resíduos radioativos com um volume de 375.000 litros por ano.

A solução:livre-se da água

Para aliviar esse problema, Chemnitz e sua colega Riane Stene desenvolveram um novo método para extrair Mo-99 sem o uso de química aquosa.

Em colaboração com o grupo de química do flúor da Universidade Philipps de Marburg, os pesquisadores desenvolveram um sistema no qual as placas de teste de urânio-molibdênio reagem com trifluoreto de nitrogênio em um plasma. Essas placas tinham o mesmo teor de molibdênio que mais tarde estaria presente em alvos irradiados reais.

Finalmente, eles separaram o excesso de urânio do molibdênio por meio de uma reação controlada pela luz. A separação dos dois elementos dessa maneira é tão eficiente quanto o tratamento com hidróxido de sódio realizado na primeira etapa do procedimento de reprocessamento convencional - com a notável exceção de que não produz resíduos aquosos.

Apenas seis grandes reatores de pesquisa produzem molibdênio-99

"Atualmente, seis grandes instalações de irradiação em todo o mundo produzem Mo-99. Desses reatores de pesquisa, quatro têm mais de 40 anos, o que leva a reparos imprevistos e desligamentos associados - como já aconteceu no passado recente. o FRM II, juntamente com o reator francês Jules-Horowitz, será capaz de garantir a demanda europeia por Mo-99 no futuro", diz Tobias Chemnitz.

A TUM apresentou um pedido de patente para o processo. Independentemente de que ainda seja necessário um trabalho de desenvolvimento adicional, Chemnitz está confiante de que essa nova abordagem fornecerá uma alternativa viável aos processos estabelecidos no médio prazo.

A pesquisa foi publicada no Journal of Fluorine Chemistry . + Explorar mais

A parceria planeja produzir o Mo-99 para atender à demanda global por aplicações médicas