ההפרדה Sr אוטומטי 90ו- Preconcentration במערכת המעבדה-על-שסתום ברמה Ppq
6 ביוני 2018
כאן, אנו מציגים את הפלטפורמה autoRAD נייד מהיר ההפרדה רדיומטרי והנחישות של 90Sr, מוצר ביקוע חשוב מאוד הקשורה פסולת גרעינית.
AutoRad מאפשר לאפיין רדיונוקלידים מטרה יעילים ומהירים יותר מאשר דגימה מסורתית וניתוח מעבדה. היתרון העיקרי הוא ההפרדה והקביעה המקוונת באמצעות ספירת נצנוץ זרימה אוטומטית לחלוטין. לפיכך, הוא מאפשר קביעה באתר של רדיונוקלידים קשים למדידה, כגון סטרונציום-90.
כדי להתחיל בהכנת המערכת, חבר את יציאת יציאת מיקום השסתום המודולרי ליציאת הכניסה של גלאי זרימת קרינה. חבר את קו ההדק הבנוי ממיקרו-בקר לוח יחיד לגלאי זרימת הרדיו. חבר את גלאי זרימת הרדיו למיכל של לפחות 10 מיליליטר נוזל נצנוץ עם נקודת הבזק גבוהה.
הנח מסנן סיבי זכוכית טרי בתעלת העמודים של מכלול שסתום המעבדה. ודא שממקם השסתום המודולרי מחובר הן למיכל פסולת והן למכלול ה-LOV. בדוק את החיבורים של הדגימה האוטומטית ושל מיכלי הריאגנט והפסולת ל-LOV.
ודא שיש נפחים מספיקים של הריאגנטים הנוזליים, כך שצינורות הדגימה הנוזליים יישארו שקועים לאורך כל הניסוי. ודא כי המשאבה הרב-מזרקית מצוידת במזרק זכוכית של 10 מיליליטר בשסתום מזרק תלת כיווני. ודא שמיקום השסתום מחובר למים טהורים במיוחד.
חבר את מצב היציאה לערוץ המרכזי של ה-LOV, באמצעות סליל אחיזה PTFE בנפח 10 מיליליטר. ודא שהדגימה האוטומטית פועלת, וטען דגימה אחת או יותר של 1.3 מיליליטר לתוך הדגימה האוטומטית. הנח תמיסת חומצה חנקתית של 1% במדף הדגימה האוטומטית, לשימוש ברצף הניקוי.
פתח את תוכנת מערכת LOV. משם, פתחו את תוכנת הדגימה האוטומטית ואתחלו את הדגימה האוטומטית. לאחר מכן, ודא שיציאות התקשורת של המכשיר מוקצות כהלכה בתוכנת LOV.
אתחל את התוכנה ופתח את עורך השיטות. השתמש בעורך השיטות כדי ליצור רצף חדש לניקוי המערכת. בשיטת הניקוי, הגדר תחילה את מיקום שסתום המזרק פנימה, כדי לעקוף את ה- LOV.
שאבו 10 מיליליטר מים טהורים במיוחד ישירות למזרק ב-90 מיליליטר לדקה, או 1.5 מיליון ננוליטר לשנייה. לאחר מכן, הגדר את מיקום שסתום המזרק למצב החוצה, והזרם את המים דרך סליל האחיזה ישירות לבזבוז במהירות של 90 מיליליטר לדקה. בשלב הבא, משוך שלושה מיליליטר אתנול לסליל האחיזה, במהירות של שלושה מיליליטר לדקה.
לאחר מכן, הגדר את ה-MVP לסליל הגלאי. הזריק את האתנול לסליל הגלאי במהירות של שלושה מיליליטר לדקה כשלב האחרון. שמור והפעל את רצף הניקוי.
לפני העמסת השרף, ודא שהתרחיף של 12 מיליגרם למיליליטר של שרף סטרונציום-90 במים טהורים במיוחד מערבב במיכל שלו. כדי ליצור את רצף טעינת השרף, הגדר תחילה את המערכת לשאוב שלושה מיליליטר של מתלה השרף לתוך סליל האחיזה, במהירות של שלושה מיליליטר לדקה. הגדר את ה-MVP לבזבוז, וטען את השרף לתעלת העמודים במהירות של 1.2 מיליליטר לדקה.
לאחר מכן, הגדר את שסתום המזרק פנימה, ושאב תשעה מיליליטר מים טהורים במיוחד ישירות לתוך המזרק, ב-90 מיליליטר לדקה. הזרימו את המים דרך סליל האחיזה, ואת תעלת העמודים לבזבוז, במהירות של שלושה מיליליטר לדקה, כדי לשטוף שרף שיורי על העמוד. שמור את שיטת טעינת השרף, והכין שיטה חדשה לניתוח.
ברצף זה, ראשית משוך שני מיליליטר של ארבע חומצה חנקתית טוחנת לתוך סליל האחיזה, במהירות של שישה מיליליטר לדקה. הזרימו את החומצה החנקתית דרך העמודה לבזבוז, במהירות של 1.2 מיליליטר לדקה, כדי לרכך את העמודה. לאחר מכן, צייר דגימה של 1.3 מיליליטר מהדגימה האוטומטית לתוך סליל האחיזה, במהירות של שישה מיליליטר לדקה.
טען את הדגימה על העמודה במהירות של 1.2 מיליליטר לדקה. לאחר מכן, שאב 0.5 מיליליטר של ארבע חומצה חנקתית טוחנת לסליל האחיזה, בשישה מיליליטר לדקה. שטפו את העמוד בחומצה חנקתית זו ב -1.2 מיליליטר לדקה, כדי לחשוף הפרעות מטריצה.
לאחר מכן, שאב חמישה מיליליטר מים טהורים במיוחד לסליל האחיזה, במהירות של שישה מיליליטר לדקה. הגדר את ההדק עבור גלאי זרימת הרדיו כדי להתחיל את המדידות. בתוכנת הגלאי, הגדר את קצב זרימת נוזל הנצנוץ לשני מיליליטר לדקה, ואת זמן השהות ל-10 שניות לפחות עבור המדידות המופעלות.
לאחר מכן, בשיטה, הגדר את ה-MVP לגלאי, והוציא את הדגימה לסליל הגלאי עם המים האולטרה-טהורים במהירות של 1.2 מיליליטר לדקה. שמור את הרצף. צור שיטה חדשה לשטיפת העמוד.
בשיטה זו, משוך 0.6 מיליליטר של 1% חומצה חנקתית לסליל האחיזה, בשישה מיליליטר לדקה מהדגימה האוטומטית, ואחריו 0.6 מיליליטר אוויר באותו קצב זרימה. שטפו את תערובת האוויר הנוזלי ישירות לפסולת, בשישה מיליליטר לדקה. צור שיטה נוספת להחלפת השרף.
כדי להיפטר מהשרף, טען תחילה 0.2 מיליליטר אתנול לסליל האחיזה, במהירות של שלושה מיליליטר לדקה. שוטפים את העמוד עם האתנול בחום של 1.2 מיליליטר לדקה. לאחר מכן, יש לשטוף 0.5 מיליליטר מים טהורים במיוחד דרך העמוד, במהירות של 0.45 מיליליטר לדקה.
הגדר את ה-MVP למצב הדחה כדי לפרוק את השרף המשומש ישירות לפסולת. שמור את הרצף בסיום. סדר את הרצפים לפי הסדר, והפעל את הרצפים עבור כל דגימה כדי להעריך את פעילות הסטרונציום-90.
תנאי הניסוי עברו אופטימיזציה בתחילה על ידי צימוד המערכת ל-ICPMS, והערכת פרופילי הפליטה של האיזוטופ היציב סטרונציום-86 כתחליף לסטרונציום-90. סטיית התקן היחסית של שטח השיא הייתה פחות מ-4% עבור שלוש ריצות חוזרות ונשנות בטווח של 10 עד 120 פיקוגרם לגרם. מכלול המעבדה על השסתום הצליח להפריד ביעילות סטרונציום-90 בדגימות מימיות, עם שיעור התאוששות כולל של כ-70%זמן השהייה של סטרונציום-90 בסליל גלאי זרימת הרדיו היה 40 שניות.
חקירה של טכניקות עצירת זרימה להארכת זמן השהייה, ולכן לשיפור הרגישות, נמשכת. התלות של אות גלאי זרימת הרדיו בריכוז סטרונציום-90 בדגימות מימיות הוכחה כליניארית בטווח הריכוז המעניין. גבול הזיהוי הנגזר היה כ-320 פמטוגרמים לגרם, עם סטיית תקן יחסית של כ-30% בטווח הריכוז הנחקר.
הניתוח יכול להיעשות באתרו, ולוקח רק עשר דקות. AutoRad יכולה לספק עזרה רבת ערך בתחום הפירוק הגרעיני ותיקון סביבתי.
סקירה כללית
פלטפורמת ה-autoRAD הניידת מאפשרת הפרדה רדיומטרית וקביעה מהירות של strontium-90, תוצר ביקוע משמעותי בניהול פסולת גרעינית. מערכת זו משפרת את היעילות של אפיון רדיוניקלידים בהשוואה לשיטות מסורתיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- ניהול פסולת גרעינית
- ניתוח רדיומטרי
- מערכות גילוי אוטומטיות
רקע
- סטרונציום-90 הוא תוצר לוואי של ביקוע גרעיני.
- שיטות דגימה מסורתיות הן לרוב גוזלות זמן ופחות יעילות.
- מערכות אוטומטיות יכולות לשפר את יכולות הניתוח במקום.
- ספירת סינטילציה בזרימה מציעה יתרונות של גילוי בזמן אמת.
מטרת המחקר
- פיתוח מערכת ניידת לניתוח מהיר של strontium-90.
- אוטומציה של תהליך ההפרדה והקביעה.
- שיפור הדיוק והיעילות של זיהוי רדיוניוקלידים.
שיטות שהשתמשו בהן
- שילוב של מיקדם מיקום שסתום מודולרי עם גלאי זרימה קרינתי.
- שימוש בספירת סינטילציה של זרימה לצורך קביעה מקוונת (online).
- רצפי הכנה וניקוי עבור המערכת.
- אופטימיזציה של תנאי הניסוי באמצעות ICPMS.
תוצאות עיקריות
- הפרדה יעילה של strontium-90 עם שיעור התאוששות של כ-70%.
- סטיית תקן יחסית של שטח הפסגה הייתה פחות מ-4% לאורך הרצות חוזרות.
- זמן השהייה של strontium-90 בסליל הגלאי היה 40 seconds.
- מחקרים נמשכים על טכניקות לשיפור הרגישות.
מסקנות
- פלטפורמת ה-autoRAD משפרת באופן משמעותי את הניתוח של strontium-90.
- אוטומציה משפרת את המהימנות ואת המהירות של זיהוי רדיונוקלידים.
- עבודות עתידיות יתמקדו בטיב המערכת להשגת ביצועים טובים יותר.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הפרדה וזיהוי אוטומטיים של רדיוסטרונטיום ברמות ppq נותנים מענה לצרכים קריטיים בפירוק מתקנים גרעיניים ובניטור סביבתי, על ידי מתן אפשרות לכמתור רפידה מהירה באתר של רדיונוקלידים שקשיי מדידתם גבוהה. המערכת מפחיתה את ההסתמכות על ניתוחים במעבדות חיצוניות, ומאיצה את קבלת ההחלטות בניהול אתרים מזוהמים ובאפיון זרמי פסולת. יכולת זו תומכת בהערכת סיכונים חזויה ובתעדוף מאמצי שיקום במגזרים סמוכים לביופארמה העוסקים בחומרים רדיואקטיביים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של התנהגות רדיו-סטרונציום במערכות ביולוגיות לצורך מחקרים מכניסטיים של ספיגה ושימור של רדיוניוקלידים.
- ערך תפעולי: מספק מדידה כמותית ואוטומטית של סטרונציום-90 לתיקוף מודלים של רדיוטרייסרים במחקר פרה-קליני.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מספק הפרדה מבוססת זרימה הניתנת לשחזור, עם <70% recovery ו- <4% RSD לצורך כימות אמין של רדיוסטרונטיום במטריצות מורכבות.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של הכנת הדגימה והגילוי באמצעות בקרת שסתומים משולבת וספירת סינטילציה, להכנה לסריקה בעלת תפוקה גבוהה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: תומך במידול רלוונטי למחלה של התפלגות ביולוגית של רדיוניוקלידים באמצעות תגובה לינארית של האות על פני טווחים של ריכוזים בעלי משמעות סביבתית.
- ערך תפעולי: מאפשר מעקב אורך של strontium-90 בדגימות ביולוגיות עם זמן שהייה של 40 שניות לצורך מחקרי קינטיקה.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
המערכת משתלבת בתהליכי עבודה של גילוי על ידי אספקת כימות אוטומטי של רדינוקלידים, הגשירה בין הערכת חשיפה סביבתית לבין מחקרים בטוקסיקולוגיה מכניסטית.
- ביולוגיה של הגילוי: מאפשרת בדיקת היפותזות בנושא הזמינות הביולוגית של strontium-90 והצטברות ספציפית ברקמות באמצעות קביעה מקוונת.
- סריקה: מבטיחה שחזוריות של הבדיקה באמצעות אופטימיזציה של תהליכי הניקוי, טעינת השרף ורצפי האלוציה עם מינימום שאריות (carryover).
- אנליטיקה: מייצרת מדידות כמותיות של שטח שיא באמצעות ספירת סינטיגציה בזרימה לצורך ניתוח השוואתי בין תנאי חשיפה שונים.
- מחקר תרגומי: מקשר בין זיהוי רדיונוקלידים סביבתיים לתיקוף פרה-קליני באמצעות התאוששות עקבית וגבולות גילוי מוגדרים.
- שימוש חוזר ארגוני: מאפשר התאמה של הפלטפורמה לסוגי דגימות שונים באמצעות תכנות שסתומים מודולרי והגדרה מחדש של רצף הריאגנטים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: ביטחון חיזוי במודלים של התנהגות רדיוניקלידים באמצעות כימות מדויק ואוטומטי של strontium-90.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה ויכולת הרחבה באמצעות זמן ניתוח של פחות מ-10 דקות ופריסה ניידת לשטח.
- ערך אסטרטגי: הפחתת סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים על ידי מתן אפשרות לגילוי מוקדם של זיהום ברדיו-סטרונטיום בסביבות מו"פ.
- השפעה על הפורטפוליו: תעדוף של תרכובות או מודלים מותאם לסיכון, בהתבסס על פרופילי אינטראקציה של רדיוניקלידים שכוונתו.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות ברדימיקמיסטריה ובמערכות גילוי מבוססות זרימה לצורך פיתוח השיטה ופתרון תקלות.
- תלוי בתאימות של גלאי זרימת הקרינה לנוזלי סינצילציה ובבקרה מדויקת של קצב הזרימה.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של טיפול בשרף, פינוי פסולת ופרוטוקולי כיול.
- כולל שיקולי התאמה למטריצות דגימה משתנות ולריכוזי רדיונוקלידים בדגימות סביבתיות או ביולוגיות.
- מוגבל על ידי הצורך במתקנים לטיפול בחומרים רדיואקטיביים והיצמדות לפרוטוקולי בטיחות קרינה במהלך העבודה.
![היבט טכני של סינתזה אוטומטי הערכה בזמן אמת קינטי של [11ג] הצמד-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)
