2021 Fiscal Year Annual Research Report
Lab-on-a-Chip for radio isotope purification and probe synthesis
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21H02870
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
大平 慎一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60547826)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 勝伸 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (70400786)
須郷 由美 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (90354836)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 放射性同位体金属 / 分離精製 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、放射性金属を用いた薬剤合成プロセスの第1歩である放射性同位体金属イオンとターゲットとの分離法について検討している。従来、選択的な吸着材料への吸脱着によるカラム分離が主要な方法であるが、本法では溶液内に高選択性配位子を導入し、ワンパスでターゲット金属イオンを除去する短時間かつ高効率な分離手法を考案し、プレート型デバイス上にシステム構築することを目指している。本法は、配位子や溶液条件をうまく制御することで、多様な核種に適用可能なユニバーサルな分離精製手法である。1年目である今年度は、放射性GaをターゲットであるZnから分離する手法について、コールド試験による分離原理の確認、ホット試験により極微量（ag:アトグラムレベル）の放射性Gaを定量的に回収できることを確認した。また、分離ためのフローシステムを構築し、溶解液から放射性Gaを分離精製する一連の流れを5分で実現した。さらに、錯形成した放射性GaからフリーなGaを得る酸化反応について、紫外線照射や光触媒による方法を検討した。これらの内容について、論文として公表した。予定よりも早く分離原理のホット試験における確認ができたため、プレート型デバイスについても試作し、コールド並びにホットでの試験を行った。コールド試験では良好な結果が得られたがホット試験では回収率の低下が見られた。超微量な放射性金属イオンをハンドリング可能なプレート型デバイスのデザインや、材料の選定が今後の課題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は，Ga/Znの分離条件の最適化，放射性同位体によるホットテスト，紫外線照射による分離剤除去プロセスの効率化を目的としていた。分離条件の最適化では，分離剤の選択，シミュレーションによる最適条件の決定と実験による実証を進めた。ホットテストでは，mg/LレベルのZnに含まれるfg/LレベルのGaを定量的に分離することができた。紫外線照射による分離剤の分解除去では，光触媒による分解効率および副生成物を評価した。ストップトフローによる分解では，定量的な分解によるフリーなGaな回収をホット試験でも実証した。当初の予定をすべて達成すると同時に，本研究の成果を２報の査読付き論文として発表した（うち1報は2022年4月にアクセプトされた）。さらに，次年度に予定していたプレート型デバイスの設計・試作・評価にも取り組んだ。プレート型デバイスをインクジェット式3Dプリンタにより製作することで，中空チャネル構造を実現し，無駄な配管体積を極限まで小さくした。現状，ホット試験における極微量放射性同位体金属の回収効率に課題が残っている。今後，デバイスの素材や構造を見直すことで残された課題を解決していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
先述のように，プレート型デバイスの改良を進めていく。3Dプリンタによる中空チャネル構造は，微量な放射性同位体金属イオンをハンドリングするのに最適なものであるが，使用できる素材が限られている。3Dプリンタによるチャネル構造に近いものをより不活性な素材で構築することで，吸着によるロスを低減する。また，分離剤の除去については，光触媒の塗布や光照射の条件，溶液チャネルのディメンジョンの検討を進めていく。また，生体への影響が懸念される分解生成物について，定性・定量を進め，分解条件にフィードバックしながら改良を進める。本手法のユニバーサリティーを実証するため，Zr/Yの系についてシミュレーション並びに分離の実証を進めていく。いずれの評価も，最終的には，年に2回実施するホット試験により極微量放射性同位体金属を用いて行う。一方で，より高濃度の放射性同位体金属を対象とした分離についても評価をすすめていく。極微量金属イオンの場合と同様に分離・精製が可能と考えられるが，高濃度溶液ハンドリングの要望にも応えることができるよう，条件の最適化を進めていく。
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Research Products
(7 results)
