مطالعه پارامتر های تولید نانوذرات طلا-199 از طریق تابش هدف پلاتین با استفاده از نوترونهای حرارتی

نوع مقاله : مقاله کنفرانسی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران

2 پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران

چکیده

رادیونوکلئید طلا-199 با نیمه‌ عمر 14/3 روز، دارای یک تابش بتامنفی با انرژی  MeV45/0 (مناسب برای کاربردهای درمانی) و به‌همراه آن، دارای دو تابش گاما با انرژی‌های KeV 73/158 (مناسب برای کاربردهای تصویربرداری) و KeV196/208 است. در این پژوهش، ما به شبیه‌سازی محیطی مشابه قلب راکتور تهران پرداختیم و پارامترهای مسئله را مشابه حالت تجربی تعریف کردیم تا بتوانیم بهره تولید طلا-199 به روش مونت‌کارلو با استفاده از کد MCNP تعیین کنیم. ازجمله پارامترهای محاسباتی در این تحقیق، سطح مقطع واکنش (n,γ) و تابع تحریک این واکنش است که با استفاده از کدهای هسته‌ای ALICE/ASH و TALYS این پارامترها را محاسبه کردیم و با داده‌های تجربی مقایسه کردیم. با پرتودهی دو نمونه 11 و 5/15 میلی‌گرمی پودر پلاتین در شار نوترونی  در راکتور تهران به‌مدت حدود 21 ساعت به‌ترتیب مقدار 55/1 و 98/1 میلی‌کوری طلای-199 در انتهای بمباران تولید گردید. خلوص رادیونوکلئیدی و رادیوشیمیایی محصول نهایی به روش استخراج حلال-حلال با استفاده از دو ماده اتیل‌استات با راندمان 99% وHDEHP با راندمان 80% گزارش گردید. بعـد از تولیـد رادیونوکلئید طلا-199 به‌صورت خالص و بدون حامل، نانوذرات رادیواکتیو طلا-199 را به روش ترکویچ با استفاده از ماده احیاکننده تری‌سدیم‌سیترات سنتز کردیم و درنهایت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، به ارزیابی ریخت‌شناسی نانوذرات پرداختیم. میانگین ابعاد نانوذرات 50 نانومتر محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of the 199Au nanoparticles production parameters via irradiation of platinum target by using thermal neutrons

نویسندگان [English]

  • Amir Hosein Alinejad-Kamalabad 1
  • Tayeb Kakavand 1
  • Mohammadreza Aboudzadeh-Rovais 2
  • Saeed Kakaei 2
1 Department of Physics, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, the 199Au nanoparticles production parameters have been investigated by a two-part study. The first part is about the indirect method for production of non-carrier-added (NCA) 199Au radionuclide which was investigated both theoretically and experimentally. We applied MCNPX-2.6 code, TALYS-1.9, and ALICE code, aiming to simulate the reactor core of Tehran Research Reactor (TRR) and determining the activity of 199Au by MCNPX code using cross-sections calculated by TALYS-1.9 and specifying the production yield of 199Au. Also, the excitation function of 199Au was calculated via  reaction by TALYS-1.9 and ALICE/ASH-0.1 codes. As the corresponding experimental approach, we worked on the reactor production of 199Au by utilizing  thermal neutron flux through irradiation of natural Pt target for a specified irradiation time of 21 hours and 10 minutes in TRR. Regarding our facilities for evaluating the production yield, two samples of 11 mg and 15.5 mg natural Pt targets were bombarded in TRR. Because the natural Pt target, consists of five different stable isotopes (192Pt, 194Pt, 195mPt, 196Pt, 198Pt), some radionuclides as impurities will be produced during the reactor bombardment. So, using an enriched Pt target will increase the production yield together with a reduction of the impurity production. To separate 199Au radionuclide from the impurities mentioned above, and also to calculate both the chemical yield and the radionuclide purity of 199Au, two chemical separation techniques were applied. In the first technique, 199Au radionuclide was separated from impurities by employing liquid-liquid extraction (LLX) using ethyl acetate. As a result of this separation, the chemical yield of 199Au radionuclide was more than 99%. In the second technique, 199Au was separated by employing LLX using liquid cation exchanger, Di-(2-Ethylhexyl) phosphoric acid (HDEHP). By applying this technique, the chemical yield of 199Au radionuclide was more than 80% consequently. We calculated the theoretical findings and compared the results with the related experimental values. In the second part of the present study, the synthesis of radioactive 199Au nanoparticles (199AuNPs) have been investigated by the Turkevich method with the aim of produce citrate-gold nanoparticles with different sizes of approximately 50 nm. Possible uses and applications of 199Au nanoparticles in medicine are also discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Monte Carlo
  • yield
  • thermal neutrons radioisotope
  • 199Au
  • nanoparticle
  • simulation

مراجع

  1. ب. گوپال. مبانی داروسازی هسته‌ای، ترجمه: م. قنادی مراغه، ر. گلی‌پور و ع. بهرامی سامانی، چاپ و نشر نقش ونگار ایرانیان. 1387.
  2. G. Hevesy. The absorption and translocation of lead by plants. J. Biochem. 17 (1923) 439-445.
  3. S. D. Bunge. Gold Chemistry: Applications and Future Directions in the Life Sciences. J. Am. Chem. Soc. 131 (42) (2009) 15565.
  4. S. M. Hasany, I. Hanif, I. H. Qureshi. Production of Carrier-free 199Au From Irradiated Platinum using I-Phenyl-3-methyl-4 trifluoroacetyl-pyrazolone-5 as an Extractant. Int. J. Appl. Radiat. Isot. 29 (1978) 145-149.
  5. M. U. Khandaker, H. Hiromitsu, A. K. Hasan, Production of radio-gold 199Au for diagnostic and therapeutic applications. AIP Conf. Proc. 1704 (1) (2016) 030008.
  6. R. L. HEATH, Gamma-ray Spectrum Catalogue. 3rd ed., Vol. 2. U.S. Atomic Energy Commission, ANCR-1000-2, 1974.
  7. M. Kniseleyr, G. A. Anderw, C. L. Edwards, R. Tanida, Medical Radioisotope Scanning Vol. II, p. 207. STI/PUB/IZ IAEA, Vienna,1964.
  8. E. N. McMillan, M. Kamen, S. Ruben. Neutron-induced radioactivity of the noble metals. Phys. Rev. 52 (1937) 375-377.
  9. C. Cutler, P. Kan, N. Chanda, S. Jurisson, L. D. Watkinson, J. R. Lever, J. C. Smith, K. V. Katti, R. Kannan, K. Katti. Preparation and use of 198Au/199Au for potential applications in cancer therapy and imaging. Trans. Am. Nucl. Soc. 103 (2010) 1123-1124.
  10. P. Anderson, A. T. Vaughan, N. R. Varley. Antibodies labeled with 199Au: Potential of 199Au for radio immunotherapy. Nucl. Med. Biol. 15 (3) (1988) 293-297.
  11. J. L. Humm. Dosimetric aspects of radiolabeled antibodies for tumor therapy. J. Nucl. Med. 27 (9) (1986) 1490–1497.
  12. Y. Zhao, B. Pang, H. Luehmann, L. Detering, X. Yang, D. Sultan, S. Harpstrite, V. Sharma, C. S. Cutler, Y. Xia, Y. Liu. Gold nanoparticles doped with 199Au atoms and their use for targeted cancer imaging by SPECT. Adv. Healthcare Mater. 5 (8) (2016) 928-935.
  13. J. L. Humm. Dosimetric aspects of radiolabeled antibodies for tumor therapy. J. Nucl. Med. 27 (9) (1986) 1490-1497.
  14. Y. Fazaeli, O. Akhavan, R. Rahighi, M. R. Aboudzadeh, E. Karimi, H. Afarideh. In vivo SPECT imaging of tumors by 198, 199Au-labeled graphene oxide nanostructures. Mater. Sci. Eng. C 45 (2014) 196-204.
  15. K. V. Vimalnath, S. Chakraborty, A. Dash. Reactor production of no-carrier-added 199Au for biomedical applications. Royal Soc.Chem. 6 (2016) 82832–82841.
  16. S. M. Sadeghi, M. R. Aboudzadeh Rovais, N. Zandi, M. Moradi, K. Yousefi. Production assessment of non-carrier-added 199Au by (n,γ) reaction. Appl. Radiat. Isot. 132 (2018) 67-71.
  17. M. Vagheian, N. Vosoughi, M. Gharib. Enhanced finite difference scheme for the neutron diffusion equation using the importance function. Ann. Nucl. Energy 96 (2016) 412-421.
  18. AEOI. Tehran Research Reactor Amendment to the Safety Report. Tehran-Iran, 1989.
  19. AEOI. Safety Analysis Report for the Tehran Research Reactor (LEU). Tehran-Iran, 2001.
  20. S. F. Hosseini, M. Sadeghi, M. R. Aboudzadeh, M. Mohseni. Production and modeling of radioactive gold nanoparticles in Tehran research reactor. Appl. Radiat. Isot. 118 (2016) 361-365.
مجله سنجش و ایمنی پرتو
دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 44
ششمین کنفرانس سنجش و ایمنی پرتوهای یونساز و غیریونساز
اسفند 1401
صفحه 143-151

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار