سنتز پلیمر قالب یونی بر پایه نانوذرات مغناطیسی برای کاربرد در جداسازی و تولید رادیو داروی تالوس کلراید (تالیوم-201)

محتوای پایان¬نامه تعریف مسأله، بیان پرسش¬های اصلی پژوهش و بررسی منایع نانوذرات رایج ترین عناصر درعلم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی،الکترونیک وکشاورزی داشته باشند. با توجه به ترکیب شیمیایی، این ذرات به انواع فلزی،سرامیکی، پلیمری و نیمه هادی تقسیم می شوند. سنتز شیمیایی و فرآیندهای حالت جامد نظیر آسیاب کردن و چگالش بخار روش های معمول برای ساخت نانوذرات هستند. یک توده ماده بدون توجه به اندازه آن، خصوصیات فیزیکی ثابتی دارد، اما در مقیاس نانو اغلب خصوصیات وابسته به اندازه آن می¬باشد. بنابراین، خصوصیات مواد با اندازه آنها که نزدیک به مقیاس نانو شود و یا درصدی از اتم¬ها که در سطح یک ماده به طرز قابل ملاحظه¬ای وجود داشته باشد، تغییر می¬کند. در دهه اخیر سنتز نانوذرات مگهمایت بخاطر ساختار وخصوصیات الکترونیکی، مغناطیسی و کاتالیتیکی آنها نه تنها در علوم بنیادی بلکه برای خیلی از کاربردهای تکنولوژی به عنوان مثال در بیولوژی مثل استخراج ژنوم dna، عامل کنتراست در تصویربرداری با تشدید مغناطیسی(mri)، کاربردهای دارویی مثل توزیع هدفمند دارو، جداسازی زیستی، جداسازی و پیش¬ تغلیظ آنیون¬ها و کاتیون¬های مختلف بطور شدید گسترش یافته است. برای تولید نانو ذرات روش های بسیار متنوعی وجود دارد. از جمله روش¬های میکروامولسیون ،روش¬های سل- ژل ، واکنش¬های سونو شیمیایی ، روش¬های هیدرولیز و ترمولیز ، روش¬های تزریق در جریان و غیره. معمول¬ترین روش ساخت نانو ذرات مغناطیسی، روش هم¬رسوبی نمک-های آهن در محیط قلیایی است. روش هم¬رسوبی ساده¬ترین و پر بازده¬ترین روش شیمیایی برای بدست آوردن این ذرات است. همچنین این روش معمولاً کم هزینه و با بازدهی بالا می¬باشد. بنابراین در این پژوهش از این روش سنتزی آسان و پر کاربرد برای ایجاد ذرات نانو استفاده خواهد شد تا بتوانیم با نانو ذرات حاصل شده، خالص سازی¬های بهتر، سریع تر و با راندمان بالاتر را ایجاد نماییم. رادیوداروی تالوس کلراید (تالیوم-201) در مراکز پزشکی هسته ای برای تصویر برداری از قلب جهت آشکار ساختن آنفارکتوس و ایسکمی میوکارد به کار می رود. برای تولید این رادیودارو، تالیوم طبیعی یا تالیوم-203 غنی شده به وسیله پروتون هایی با انرژی 28 mevبمباران شده، در اثر واکنش هسته ای 203tl (p,3n) 201pb، سرب-201 ایجاد گردیده و آن نیز با نیمه عمر 4/9 ساعت به تالیم-201 تبدیل می شود. برای تولید این رادیو دارو دو مرحله شیمی به کار گرفته می¬شود که در مرحله اول تولید رادیو ایزوتوپ سرب-201 و جداسازی آن از دیگر ناخالصی¬هاست و در مرحله دوم تولید رادیو داروی تالیوم -201 می¬باشد. همانطور که تجربه موید آن است هیچ¬کدام از واکنش¬های شیمیایی بازده 100% نداشته و هر چه تعداد مراحل واکنش¬های شیمیایی مورد نیاز افزایش یابد،این مسئله باعث کاهش بازده تولید محصول نهایی و همچنین افزایش یا ورود ناخالصی¬های دیگر در محصول می¬شود. تولیدرادیو داروی تالیوم -201 نیز از این قاعده مستثنی نبوده و تعدد مراحل شیمی چه در فرایند جداسازی شیمی یک و چه در فرایند جداسازی شیمی دو باعث کاهش بازده آن می¬گردد. در این پروژه با استفاده از نانوذرات مگهمایت و جذب سطحی انتخابی سرب-201 تولید شده در مرحله شیمی یک از طریق ساخت پلیمرهای قالب یونی (iip) بر روی آنها می¬توان امیدوار بود که علاوه بر کاهش زمان فرایند شیمی جداسازی و هزینه¬های آن و افزایش بهره جداسازی ،از ورود ناخالصی¬های دیگر جلوگیری نمود. نکته بسیار مهم و حائز اهمیت در این قسمت، جداسازی بسیار آسان نانوذرات مگهمایت از محیط محلول مادر با به کار بردن یک میدان مغناطیسی انجام می¬پذیرد.همچنین این مسئله باعث شده است فرایند جداسازی به سهولت و در زمانی بسیار کوتاه انجام شود. برای سنتز پلیمر قالب یونی سرب(iip) از یک لیگاند مثل کاربازون به عنوان عامل کمپلکس دهنده یک شروع کننده، یک مونومر ، یک پروژن و سپس عمل پلیمریزاسیون استفاده می شود. در آماده سازی iip ها از چهار روش استفاده می کنند که عبارتند از تثبیت شیمیایی، گیراندازی، اتصالات خطی و قالب گیری سطحی. روش کار به این صورت است که ابتدا یک کمپلکس بین یون مورد نظر و لیگاند ایجاد می¬شود سپس آغاز کننده همراه با عامل پلیمریزاسون به آن اضافه شده و یک قالب پلیمری اطراف کمپلکس ایجاد می شود. سپس با استفاده از حلال مناسب یون مورد نظر را از این قالب بیرون آورده و قالب خالی از یون به یک گیرنده ویژه برای یون مورد نظر هم به خاطر اندازه یون و هم به خاطر شکل سه بعدی ایجاد شده در قالب تبدیل می شود. مطالعات تئوری صورت گرفته بر روی این پروژه بدین صورت است که بعد از تابش دهی هدف(target) تالیوم و شستشوی آن با اسید مرحله شیمی یک شروع شده و سرب-201 تولید شده در فرایند تابش دهی در این مرحله با استفاده از روش هم¬رسوبی با سرب اضافه شده به شکل نیترات (pb(no3)2) و بوسیله اسید سولفوریک رسوب دهی می¬شود. در این مرحله ناخالصی¬های موجود در بالک شامل مس ، تالیوم-203 و دیگر ایزوتوپ¬ها و رادیو ایزوتوپهای تالیوم نیز می¬باشند که جداسازی این ناخالصی¬ها از سرب-201 محوریت این فرایند در مرحله شیمی یک می¬باشد. روش معمول امروزی برای جدا کردن این ناخالصی¬ها شامل مراحل هضم رسوب، صاف کردن و سپس حل کردن آن در edta، دمیدن گاز so2 برای کاهش هم¬رسوبی تالیوم، تنظیم ph و عبور از رزین تعویض کاتیونی می¬باشد. همانطور که می¬دانیم تمام این مراحل علاوه بر زمان¬بر بودن و بالا بردن هزینه تولید خود می¬توانند منشأ ورود ناخالصی و کاهش بازده در هر مرحله به علت کامل نبودن واکنش¬های شیمیایی باشند. در ادامه می¬توانیم نگاهی به مرحله شیمی دو در تولید رادیو داروی تالوس کلراید داشته باشیم که در این مرحله نیز مثل مرحله یک شامل مراحلی از جمله کاهش تالیوم-201 با دمیدن گاز so2، تنظیم ph، جذب تالیوم بر روی رزین تبادلگر کاتیونی، اکسید کردن تالیوم-201 به تالیوم-203 با دمیدن گاز اوزون، استخراج با dipe و در نهایت حذف dipe می¬باشد. تأثیر این مراحل نیز مثل بالا علاوه بر کاهش بازده تولید باعث بالا بردن هزینه و زمان¬بر بودن تولید نیز می¬شود. لازم به ذکر است در این روش با به کار بردن نانوذرات مگهمایت و کاهش مراحل و فرایندهای شیمیایی تا حد زیادی از بروز خطاهای انسانی و دستگاهی (سیستماتیک) جلوگیری می¬شود. اما با به بکار بردن نانوذرات مگهمایت می¬توان پس از تبدیل سرب-201 به تالیوم-201 آن را از روی سطح نانوذرات واجذب کرد و سپس با تنظیم ph آن را برای مصارف بعدی به کار برد. نکته قابل توجه دیگر توانایی استفاده مجدد از نانوذرات استفاده شده برای تولید بعدی می-باشد. همانطور که در بعضی از مقالات ذکر شده است این نانوذرات به علت پایداری خوب خود تا 10 بار نیز می¬توانند برای استفاده مجدد به کار گرفته شوند.