Automatizado de 90Sr separación y preconcentración en un sistema de laboratorio-en-válvula de nivel de Ppq
6 de junio de 2018
Presentamos la plataforma portátil autoRAD rápida separación radiométrica y determinación de 90Sr, un producto importante de la fisión altamente pertinente para residuos nucleares.
AutoRad permite caracterizar radionúclidos objetivo de forma más eficaz y rápida que el muestreo y el análisis de laboratorio tradicionales. La principal ventaja es la separación y la determinación en línea mediante el conteo de centelleo de flujo totalmente automatizado. Por lo tanto, permite la determinación in situ de radionúclidos difíciles de medir, como el estroncio-90.
Para comenzar la preparación del sistema, conecte el puerto de salida del posicionador de válvula modular al puerto de entrada de un detector de flujo de radiación. Conecte la línea de disparo construida a partir de un microcontrolador de una sola placa al detector de flujo de radio. Conecte el detector de flujo de radio a un recipiente de al menos 10 mililitros de líquido centelleador con un punto de inflamación alto.
Coloque un filtro de fibra de vidrio nuevo en el canal de la columna del conjunto de válvulas del laboratorio. Asegúrese de que el posicionador de válvulas modular esté conectado tanto a un contenedor de residuos como al conjunto LOV. Compruebe las conexiones del muestreador automático y de los contenedores de reactivos y residuos al LOV.
Asegúrese de que haya suficientes volúmenes de reactivos líquidos disponibles, de modo que el tubo de muestreo de líquido permanezca sumergido durante todo el experimento. Confirme que la bomba de jeringa múltiple esté equipada con una jeringa de vidrio de 10 mililitros en una válvula de jeringa de tres vías. Asegúrese de que la posición de la válvula esté conectada al agua ultrapura.
Conecte la posición de salida al canal central del LOV, a través de una bobina de retención de PTFE de 10 mililitros. Asegúrese de que el muestreador automático esté encendido y cargue una o más muestras de 1,3 mililitros en el muestreador automático. Coloque una solución de ácido nítrico al 1% en la rejilla del muestreador automático, para utilizarla en la secuencia de limpieza.
Abra el software del sistema LOV. Desde allí, abra el software del muestreador automático e inicialice el muestreador automático. A continuación, confirme que los puertos de comunicación del instrumento están asignados correctamente en el software LOV.
Inicialice el software y abra el editor de métodos. Utilice el editor de métodos para crear una nueva secuencia para la limpieza del sistema. En el método de limpieza, primero coloque la posición de la válvula de la jeringa en adentro, para evitar el LOV.
Extraiga 10 mililitros de agua ultrapura directamente en la jeringa a 90 mililitros por minuto, o 1,5 millones de nanolitros por segundo. Luego, configure la posición de la válvula de la jeringa hacia afuera y haga fluir el agua a través de la bobina de retención directamente a los desechos a 90 mililitros por minuto. En el siguiente paso, extraiga tres mililitros de etanol en la bobina de retención, a tres mililitros por minuto.
A continuación, configure el MVP en la bobina del detector. Inyecte el etanol en la bobina del detector a tres mililitros por minuto como paso final. Guarde y ejecute la secuencia de limpieza.
Antes de cargar la resina, asegúrese de que la suspensión de 12 miligramos por mililitro de resina de estroncio-90 en agua ultrapura esté agitando en su recipiente. Para crear la secuencia de carga de resina, primero configure el sistema para extraer tres mililitros de la suspensión de resina en la bobina de retención, a tres mililitros por minuto. Ponga el MVP a desperdiciar y cargue la resina en el canal de la columna a 1,2 mililitros por minuto.
A continuación, coloque la válvula de la jeringa en la posición de entrada y extraiga nueve mililitros de agua ultrapura directamente en la jeringa, a 90 mililitros por minuto. Haga fluir el agua a través del serpentín de retención y el canal de la columna para desperdiciar, a tres mililitros por minuto, para enjuagar la resina residual en la columna. Guarde el método de carga de resina y prepare un nuevo método para el análisis.
En esta secuencia, primero extraiga dos mililitros de ácido nítrico cuatro molares en la bobina de retención, a seis mililitros por minuto. Hacer fluir el ácido nítrico a través de la columna hasta el desecho, a 1,2 mililitros por minuto, para acondicionar la columna. A continuación, extraiga una muestra de 1,3 mililitros del muestreador automático y colóquela en la bobina de retención, a seis mililitros por minuto.
Cargue la muestra en la columna a 1,2 mililitros por minuto. A continuación, extraiga 0,5 mililitros de ácido nítrico cuatro molares en la bobina de retención, a seis mililitros por minuto. Enjuague la columna con este ácido nítrico a 1,2 mililitros por minuto, para eluir las interferencias de la matriz.
Luego, extraiga cinco mililitros de agua ultrapura en el serpentín de retención, a seis mililitros por minuto. Configure el disparador del detector de flujo de radio para iniciar las mediciones. En el software del detector, ajuste el caudal de líquido de centelleo a dos mililitros por minuto y el tiempo de permanencia a al menos 10 segundos para las mediciones activadas.
Luego, en el método, configure el MVP en el detector y eluya la muestra en la bobina del detector con el agua ultrapura a 1,2 mililitros por minuto. Guarde la secuencia. Cree un nuevo método para enjuagar la columna.
En este método, extraiga 0,6 mililitros de ácido nítrico al 1% en la bobina de retención, a seis mililitros por minuto desde el muestreador automático, seguido de 0,6 mililitros de aire al mismo caudal. Enjuague la mezcla de líquido y aire directamente a los desechos, a seis mililitros por minuto. Crea otro método para el reemplazo de resina.
Para deshacerse de la resina, primero cargue 0,2 mililitros de etanol en la bobina de retención, a tres mililitros por minuto. Enjuague la columna con el etanol a 1,2 mililitros por minuto. A continuación, enjuague 0,5 mililitros de agua ultrapura a través de la columna, a 0,45 mililitros por minuto.
Coloque el MVP en la posición de descarga para descargar la resina usada directamente a los residuos. Guarde la secuencia cuando haya terminado. Organice las secuencias en orden y ejecute las secuencias de cada muestra para evaluar la actividad del estroncio-90.
Las condiciones del experimento se optimizaron inicialmente acoplando el sistema a un ICPMS y evaluando los perfiles de elución del isótopo estable estroncio-86 como sustituto del estroncio-90. La desviación estándar relativa del área del pico fue inferior al 4% durante tres ejecuciones repetidas en el rango de 10 a 120 picogramos por gramo. El ensamblaje de laboratorio en válvula pudo separar eficazmente el estroncio-90 en muestras acuosas, con una tasa de recuperación general de aproximadamente el 70%El tiempo de residencia del estroncio-90 en la bobina del detector de flujo de radio fue de 40 segundos.
La investigación de técnicas de parada de flujo para prolongar el tiempo de residencia y, por lo tanto, mejorar la sensibilidad, está en curso. Se demostró que la dependencia de la señal del detector de flujo de radio con la concentración de estroncio-90 en muestras acuosas es lineal dentro del rango de concentración de interés. El límite de detección derivado fue de aproximadamente 320 femtogramos por gramo, con una desviación estándar relativa de alrededor del 30% dentro del rango de concentración estudiado.
El análisis se puede hacer in situ y solo toma diez minutos. AutoRad puede proporcionar una valiosa ayuda en el campo del desmantelamiento nuclear y la remediación ambiental.
Descripción general
La plataforma portátil autoRAD posibilita la separación radiométrica rápida y la determinación del estroncio-90, un producto de fisión importante en la gestión de desechos nucleares. Este sistema mejora la eficiencia en la caracterización de radionucleidos en comparación con los métodos tradicionales.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Gestión de desechos nucleares
- Análisis radiométrico
- Sistemas automatizados de detección
Antecedentes
- El estroncio-90 es un subproducto de la fisión nuclear.
- Los métodos tradicionales de muestreo suelen ser lentos y menos eficaces.
- Los sistemas automatizados pueden mejorar las capacidades de análisis in situ.
- El conteo por centelleo de flujo ofrece ventajas de detección en tiempo real.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un sistema portátil para el análisis rápido de estroncio-90.
- Automatizar el proceso de separación y determinación.
- Mejorar la precisión y eficiencia en la detección de radionucleidos.
Métodos Utilizados
- Integración de un posicionador de válvula modular con un detector de flujo de radiación.
- Uso del conteo por centelleo de flujo para la determinación en línea.
- Secuencias de preparación y limpieza para el sistema.
- Optimización de las condiciones experimentales utilizando ICPMS.
Resultados Principales
- Separación eficaz del estroncio-90 con una tasa de recuperación de aproximadamente el 70 %.
- La desviación estándar relativa del área del pico fue inferior al 4 % en corridas repetidas.
- El tiempo de residencia del estroncio-90 en la bobina del detector fue de 40 segundos.
- Investigaciones en curso sobre técnicas para mejorar la sensibilidad.
Conclusiones
- La plataforma autoRAD mejora significativamente el análisis del estroncio-90.
- La automatización aumenta la fiabilidad y la velocidad de detección de radionúclidos.
- Los trabajos futuros se centrarán en perfeccionar el sistema para lograr un mejor rendimiento.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La separación y detección automatizadas de radioestróncio a niveles de ppq abordan necesidades críticas en la desactivación nuclear y el monitoreo ambiental, al permitir la cuantificación rápida y en el lugar de radionúclidos difíciles de medir. El sistema reduce la dependencia del análisis en laboratorios externos, acelerando la toma de decisiones en la gestión de sitios contaminados y la caracterización de corrientes de desechos. Esta capacidad apoya la evaluación predictiva de riesgos y la priorización de esfuerzos de remediación en sectores adyacentes a la biofarmacéutica que manipulan materiales radiactivos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite investigar el comportamiento del radioestroncio en sistemas biológicos para estudios mecanicistas de la absorción y retención de radionúclidos.
- Valor operativo: Proporciona una medición automatizada y cuantitativa del estroncio-90 para validar modelos de radiotrazadores en investigaciones preclínicas.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Proporciona una separación reproducible basada en flujo con recuperación <70% y RSD <4% para la cuantificación fiable de radioestróncio en matrices complejas.
- Valor operativo: Estandariza la preparación de muestras y la detección mediante control integrado de válvulas y conteo por centelleo para listo para ensayos de alto rendimiento.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Valor Científico: Apoya la modelización relacionada con enfermedades de la biodistribución de radionucleidos mediante una respuesta lineal de la señal en rangos de concentración ambientalmente significativos.
- Valor Operativo: Permite el seguimiento longitudinal del estroncio-90 en muestras biológicas con un tiempo de residencia de 40 segundos para estudios cinéticos.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
El sistema se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento al proporcionar una cuantificación automatizada de radionúclidos que conecta la evaluación de la exposición ambiental con estudios de toxicología mecanicista.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la comprobación de hipótesis sobre la biodisponibilidad del estroncio-90 y su acumulación en tejidos específicos mediante determinación en línea.
- Detección: Asegura la reproducibilidad del ensayo mediante secuencias optimizadas de limpieza, carga de resina y elución con mínima retención residual.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas del área de los picos mediante recuento de centelleo por flujo para análisis comparativo entre diferentes condiciones de exposición.
- Investigación Traducional: Conecta la detección de radionucleidos ambientales con la validación preclínica mediante límites de recuperación y detección consistentes.
- Reutilización Empresarial: Permite la adaptación de la plataforma a distintos tipos de muestras mediante programación modular de válvulas y reconfiguración de secuencias de reactivos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en los modelos de comportamiento de radionúclidos mediante la cuantificación precisa y automatizada del estroncio-90.
- Valor operativo: Normalización y escalabilidad mediante un tiempo de análisis de menos de 10 minutos y despliegue portátil en campo.
- Valor estratégico: Reducción del riesgo biológico en fases tardías al permitir la detección temprana de contaminación por radioestroncio en entornos de I+D.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo de compuestos o modelos según perfiles cuantificados de interacción con radionúclidos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en radioquímica y sistemas de detección basados en flujo para el desarrollo y solución de problemas del método.
- Depende de la compatibilidad del detector de flujo de radiación con líquidos centelleadores y del control preciso del caudal.
- Necesita la estandarización entre equipos en el manejo de resinas, eliminación de residuos y protocolos de calibración.
- Implica consideraciones de adaptación para matrices de muestra variables y concentraciones de radionucleidos en especímenes ambientales o biológicos.
- Limitado por la necesidad de instalaciones para el manejo de materiales radiactivos y el cumplimiento de los protocolos de seguridad radiológica durante la operación.
![Aspecto técnico de la síntesis automatizada y evaluación cinética en tiempo real de [11C]SNAP-7941](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F59557.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A20.746Z&w=384&q=75)
