Mikrodalga ışınlamaları ile sudaki doğal oksijen-18 izotopunun zenginleştirilme imkanının incelenmesi ve bunun ticari açıdan kullanılabilirliğinin araştırılması

Autor: Ekim, Selen
Přispěvatelé: Ünak, Turan, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizikokimya Anabilim Dalı
Jazyk: turečtina
Rok vydání: 2012
Předmět:
Popis: Doğal Oksijen-18 (18O) izotopu açısından zenginleştirilmiş su, Medikal Siklotron'larda radyoaktif Fluor-18 (18F) üretimi için hedef madde olarak kullanılmaktadır. 18F Nükleer Tıp'ta sıklıkla kullanılan, etkin bir görüntüleme ajanı olan 18F ile işaretli 2-Fluoro-2-deoksi-D-Glukoz'un (18FDG) sentezlenmesinde kullanılan son derece önemli bir radyoizotoptur. Medikal siklotronlarda 18F üretmek üzere, 18O (p, n) 18F nükleer reaksiyonunun gerçekleştirilmesi için hedef madde olarak kullanılan ?18O'li Ağır Su?yun zenginlik oranının % 97'ler düzeyinde olması gerekmektedir. Bu durum, ?18O'li Ağır Su? üretiminin önemini ortaya koymaktadır. 18FDG, başta kanser olmak üzere, birçok hastalığın erken dönemde teşhis edilmesini sağlayan, önemli bir görüntüleme ajanıdır. Fakat, üretimi sırasında gerek Medikal Siklotron'larda yürütülen işlemler, gerekse hedef madde olarak kullanılan ?18O'li Ağır Su?yun üretimi için, endüstride en uygun teknik olarak uygulanan Fraksiyonlu Destilasyon tekniği ile, suyun 18O açısından zenginleştirilmesi, oldukça yüksek maliyeti olan bir uygulamadır. Bu nedenle de, sağlık sektöründe 18FDG oldukça pahalı bir görüntüleme ajanıdır. Eğer, ?18O'li Ağır Su?yun maliyetinin düşürülebilmesi halinde, 18FDG'nin maliyeti de büyük ölçüde düşecektir. Bunun için de, 18O açısından zenginleştirilmiş su üretimi için daha etkin ve daha ucuz bir izotop zenginleştirme tekniğinin geliştirilmesine imkan sağlayacak çalışmalar büyük önem taşımaktadır. İşte bu çalışmada, mikrodalga ışınlamaları kullanılmak suretiyle, doğal suyun ışınlanarak 18O izotopu açısından bir zenginleşme sağlanıp sağlanamayacağının ortaya çıkarılması ve olumlu sonuçlar alınması halinde ise, bunun ekonomik açıdan bir değerlendirmesinin yapılması amaçlanmış bulunmaktadır.Çalışmada, 20,000 mL saf su aşama aşama 5 mL kalana dek mikrodalga ışınlaması altında buharlaşmaya tabi tutulmuştur. Her aşamada elde edilen su örneklerinin 18O ölçümleri, Isotope Ratio ? Mass Spectrometry (IR-MS) kullanılarak yapılmıştır. Bu ölçümler, kararlı izotop ölçümleri alanında Dünya genelinde tanınan ve bir İngiliz firması olan ?Iso-Analytical Ltd.? tarafından gerçekleştirilmiştir. Önemli bir sonuç olarak belitmek gerekir ki doğal su olarak kullanılan saf suyun başlangıçta % 0.19874 doğal 18O zenginlik oranının, ışınlamaların son aşamasında elde edilen su örneklerinde % 0.21959'e kadar yükseldiği gözlenmiştir. Bu da, başlangıçtaki zenginlik oranının % 10'lar mertebesine ulaşmış olması anlamını taşımaktadır.Aynı buharlaştırma işlemleri paralel olarak hot-plate üzerinde ısıtma yapılmak suretiyle de tekrarlanmıştır. Bu işlemler sonucunda elde edilen zenginleşme oranı ise % 9'lar mertebesine bulunmuştur ki bu da, açık şekilde mikrodalga ışınlamalarının sudaki 18O zenginleşmesini arttırdığını ortaya koymaktadır.Bunun yanında, zenginleşme faktörleri ise, mikrodalga ışınlamaları ve termal ısıtma için sırasıyla 1.1049 ve 1.0976 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar da, mikrodalga ışınlamalarının sudaki 18O izotopunun zenginleştirilmesi üzerine olumlu etkisini daha belirgin bir şekilde ortaya koymaktadır.Bu çalışmadan çıkarılabilecek genel değerlendirme ise, mikrodalga ışınlamalarının en azından, sudaki 18O izotopunun zenginleştirilmesinde alternatif bir zenginleştirme yöntemi olarak kullanılabileceğinin kanıtlanmış olmasıdır. Buradan hareketle, diğer kararlı izotopların zenginleştirilmesi üzerinde de, benzer çalışmaların yapılması önem kazanmış bulunmaktadır. Heavy water containing the Oxygen-18 isotope has been used as a target material in medical cyclotrons for production of radioactive Fluorine-18 isotope, which is used for labelling of glucose. 18F-labelled 2-Fluoro-2-Dexy-D-Glucose (18FDG) is an effective imaging agent in routine nuclear medicine applications and is generally used for early detection of cancer in the human body, especially in the brain. For this reason, 18O heavy water is a very important precursor for production of 18F and consequently for the synthesis of 18FDG. 18O heavy water should have at least 97 % enrichment for 18O isotopic ratio for these applications. This results in a high cost for 18O heavy water and this also affects the cost of 18FDG. In the case of development of more practical and cheaper techniques for enrichment of 18O in water, the cost of 18FDG applications in nuclear medicine will surely decrease. In this study, the enrichment possibility of 18O isotopic ratio in natural water was investigated using microwave irradiation technique of water and the results obtained were evaluated for economical application potential of this technique in industry.About 20,000 mL of natural pure water was evaporated up to about 5 mL by microwave irradiation step by step. 18O isotopic ratios of these water samples were measured by the use of isotope ratio mass spectrometry (IR-MS) technique. These measurements were realised by a competent company in the UK that is well known for stable isotope measurements. For this, the samples were sent by an international parcel service to the UK in the same time intervals. As an important result, it was observed that while the natural 18O isotopic ratios of natural pure water was measured to be 0.19874 %, that of water samples obtained at the last evaporation steps were measured to be 0.21959 %. This means that the natural 18O isotopic ratio of pure water was enriched to be about 10 % as a result of microwave irradiation of water.The same evaporation operations were also repeated using conventional heating on a hot plate. In this case, the enrichment level was found to be about 9 %. This has clearly demonstrated the microwave irradiation effect on the 18O enrichment in water.On the other hand, the enrichment factors, which mean the rates of final and initial 18O enrichment ratios as atom percent, corresponding to microwave irradiation and conventional heating were found to be 1.1049 and 1.0976, respectively. This also clearly indicates the positive microwave effect on the 18O enrichment ratio of water.The final conclusion of this study may be summarised as follows: the results obtained in this study have verified that the microwave irradiation process may be used as an alternative potential process, at least for 18O enrichment of water. Starting from this study, the enrichment of other stable isotopes in different natural samples may also be studied using microwave irradiation technique. 86
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: