Генеральный директор АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», доктор физико-математических наук Андрей Говердовский

       Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского – старейшая в атомной отрасли многопрофильная научно-исследовательская организация, 70-летие которой мы будем отмечать в мае 2016 года.

      Основные усилия коллектива направлены на создание новых энергетических технологий, использующих энергию атомного ядра. На счету института ряд серьезных разработок, реализованных в промышленности и обороне. Однако направленность на текущие и подчас неудовлетворенные потребности населения занимают значимую часть научной и производственной стратегии ФЭИ. В первую очередь, это конечно ядерная медицина в самом широком смысле. В этой области мы не ограничиваемся лишь производством изотопов, пусть даже самых дорогих и востребованных, но и создаем на их основе радиофармпрепараты. При этом работаем в тесной кооперации с медиками.

     Последний вполне удачный пример – микроисточники для брахитерапии.  Другое серьезное направление – нейтрон-захватная терапия. Если тридцать лет назад использовался ядерный реактор, то сегодня практически готов ускорительный терапевтический комплекс. На очереди обоснование и создание ускорительного изотопно-терапевтического комплекса.

     Главная ценность института - это люди. В институте сложился очень стойкий профессиональный коллектив с которым можно уверенно смотреть в будущее.

    В настоящее время у радиохимиков ФЭИ имеется большой задел наработанных технологий как по ядерной медицине, так и по общепромышленным технологиям применения изотопов.

    Институт осуществляет широкое научно-техническое сотрудничество с ведущими научными организациями России, СНГ, многих стран мира.

    ГНЦ РФ – ФЭИ вносит существенный вклад в решение целого ряда проблем борьбы за здоровье человека. 

ФЭИ для ядерной медицины

Заместитель директора отделения физико-химических технологий – начальник научно-производственного комплекса изотопов и радиофармпрепаратов АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», кандидат технических наук Николай Нерозин

     Вот уже почти 30 лет в Физико-энергетическом институте им. А.И. Лейпунского проводятся работы, направленные на развитие ядерной медицины в России. Первой ласточкой были генераторы технеция и молибден-99 для их зарядки. Время было интересное: во-первых, перестройка, а во-вторых, дело новое, хотя в рамках того, что делали до сих пор, но по другим программам и для других целей. Буквально через несколько лет было налажено и пущено производство молибдена-99, а за ним и генераторов технеция-99м. Большую поддержку и непосредственную помощь в организации выпуска генераторов оказали сотрудники тогдашнего Института биофизики Минздрава СССР.

     Вслед за генератором технеция-99м стали разрабатывать технологии выделения радиоактивных изотопов из облученного топлива, предназначенных для использования в медицинских целях. Для радиохимиков нашего института задача не новая, однако изотопы нужны совершенно другого уровня качества как по химическим, так и по радионуклидным примесям. Благодаря квалифицированным кадрам радиохимиков и их огромному опыту, накопленному в процессе многолетних работ в области радиохимической переработки облученного ядерного топлива, удалось за короткий срок разработать и внедрить технологии выделения целого ряда таких радиоактивных изотопов. Кроме того, были созданы и внедрены уникальные методы их очистки, чтобы удовлетворить особые требования, предъявляемые к продукции медицинского назначения по уровню химических и особенно радиоактивных примесей.

     В настоящее время АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» производит и поставляет на внутренний и зарубежный рынки более 25 наименований радиоизотопной продукции для ядерной медицины, промышленности и научных исследований (рис. 1). К сожалению, из всего списка выпускаемой продукции российскими потребителями востребованы только некоторые позиции.

     В настоящее время наши усилия направлены не только на расширение номенклатуры продуктовой линейки продукции для отечественного потребителя, но и на продажу за рубеж конечной высокотехнологичной продукции вместо поставок сырья. Возможности для этого у нас есть. Есть большие компетенции с оправданными амбициями, есть высококвалифицированные специалисты, соответствующая инфраструктура и, особенно, имеется большое желание вывести на передовые рубежи в области ядерной медицины не только АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», но и первый Наукоград России г. Обнинск, в котором изначально заложены все предпосылки к этому.

 Перспективные проекты

     Недавно была утверждена Стратегия развития изотопного бизнеса Госкорпорации «Росатом». Она предполагает в ближайшие годы существенный скачок в развитии различных изотопных производств, включая производство изотопов, радиофармпрепаратов, источников ионизирующих излучений, изделий медицинской техники. ФЭИ подготовил перечень проектов, которые, по нашему мнению, внесут существенный вклад в развитие изотопного бизнеса Госкорпорации «Росатом», позволят увеличить выручку и долю изотопной продукции корпорации на мировом рынке.

Микроисточники для брахитерапии

    В первую очередь – это проект, направленный на увеличение производства микроисточников для брахитерапии. В настоящее время более 10 000 россиян нуждаются в этой операции, и участок, который создан сейчас в ФЭИ, не сможет удовлетворить всех нуждающихся своей продукцией, нужен совершенно другой уровень производства, который предполагает создание оборудования для автоматических линий. На разработку такого оборудования и создание высокопроизводительного производства и направлен представленный проект.

Производство альфа-излучателей

    Если представленный проект по микроисточникам не требует НИР, то следующий предполагает инновационную составляющую, прежде чем создавать производство. Это проект по разработке технологии и организации производства альфа-излучателей.

    В последнее время, с ростом числа онкологических заболеваний, активно ведутся поиск и исследование радионуклидов, которые обладали бы оптимальными терапевтическими свойствами, такими как высокая линейная передача энергии и малая длина пробега частицы. Наиболее подходящими по этим свойствам считаются альфа-излучатели по сравнению с бета-излучателями.

    Проведенные в различных странах исследования показали, что альфа-излучатели успешно можно применять для лечения микрометастазов в начальной стадии развития, лейкемии, рака легких и других. Одним из наиболее перспективных альфа-излучающих нуклидов по своим ядерно-химическим свойствам является актиний-225 и висмут-213, дочерний продукт распада актиния-225.

     В развитых странах сейчас интенсивно ведутся исследования, направленные на разработку медицинских препаратов на основе этих изотопов, и по некоторым препаратам уже проводятся клинические испытания. С приходом в практическую медицину альфа-излучающих радионуклидов ядерная медицина перейдет на совершенно иной уровень борьбы с онкологическими и другими заболеваниями – молекулярный, который во много раз эффективнее существующих и не ведет к повреждению здоровых тканей, так как воздействует исключительно на пораженную клетку. В настоящее время потребность в актинии-225 в 10 раз превышает его наличие, и этот дефицит из года в год будет увеличиваться. Проект довольно-таки амбициозный, который не только позволит ликвидировать существующий дефицит, но и даст российским производителям контролировать рынок этого продукта.

 Наработка изотопов на растворном реакторе

     В связи с ситуацией на мировом рынке молибдена-99 в ближайшие годы появится возможность завоевать 20–25% этого рынка, и надо воспользоваться этой возможностью. В качестве альтернативы получения молибдена-99 на реакторе РБМК ФЭИ предлагает воспользоваться идеей по наработке молибдена-99 и других востребованных изотопов на растворном реакторе, проект которого уже более 25 лет прорабатывается в институте. Растворные реакторы, как показывает мировой опыт их эксплуатации, обладают высокой ядерной и радиационной безопасностью.Безопасность обеспечивается в основном за счет пассивных средств – собственной внутренней защитой от любых нарушений нормальной эксплуатации даже без подключения систем безопасности и без вмешательства персонала в управление реактором. Внутренняя защищенность связана с наличием значительного отрицательного эффекта реактивности при уменьшении плотности раствора за счет разогрева (температурный эффект) и при образовании в растворе радиолитического газа (пустотный эффект), что ограничивает рост мощности при возмущениях по реактивности и гасит разгон мощности, выводя ее на безопасный уровень. Для реализации этой технологии предлагается создать производственный комплекс, состоящий из двух или более реакторов (в зависимости от требуемой производительности) и системы радиохимического выделения изотопов. Таким образом можно было бы обеспечить наработку требуемого количества молибдена-99 на низкообогащенном уране (НОУ) и попутно получать наиболее востребованные для ядерной медицины изотопы йод-131, ксенон-133, стронций-89.

     Кроме представленных наиболее крупных проектов по развитию изотопного бизнеса, требующих больших инвестиций, имеются и другие, более мелкие с финансовой точки зрения, но не менее важные по социальной значимости. Такие проекты, как расширение номенклатуры закрытых источников ионизирующего излучения для лечения пациентов с заболеваниями органов зрения, разработка технологии и создание производства генераторов рубидия-82 для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний и другие. Для большинства из них будут создаваться консорциумы из нескольких предприятий, и только после распределения работ возможно выполнение того или иного проекта.

Радионуклидная терапия

Начальник лаборатории радиофармпрепаратов АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» Дмитрий Степченков

В мировой практике для паллиативной терапии костных метастазов сейчас активно используются РФП на основе изотопов ¹⁵³Sm, ⁸⁹Sr, ³²P, ³³P, ¹⁸⁶Re, ¹⁸⁸Re, ¹⁷⁷Lu, ⁹⁰Y, ¹³¹I. Применяется также и альфа-излучатель ²²³Ra. В России сейчас используются только два препарата: на основе ¹⁵³Sm и ⁸⁹Sr; при этом эффективность терапии составляет 60–80%. Для стинтиграфии скелета применяются в основном простейшие дифосфонаты, меченные технецием-99m, и дифосфонаты, меченные рением-186 и рением-188. Радионуклидная терапия в ревматологии также связана с применением довольно широкого спектра РФП на основе изотопов ⁹⁰Y, ³²P, ¹⁶⁹Er, ¹⁶⁵Dy, ¹⁵³Sm, ⁸⁹Sr, ¹⁸⁶Re, ¹⁸⁸Re, ¹⁷⁷Lu.

Генератор рения-188

Достоинством рения-188 как радионуклида для ядерной медициныявляется наличие как бета-, так и гамма-составляющей излучения, первая определяет терапевтический эффект, а вторая – визуализацию распределения препарата в организме. Рений-188 перспективен с точки зрения применения его соединений в бета-лучевой терапии злокачественных новообразований, метастазов, ревматоидных артритов и др. заболеваний открытыми радионуклидными источниками. Проникновение в ткани β-частиц с энергией около 1 МэВ составляет 5 мм, и поэтому характер дозового распределения аналогичен распределению нуклида в ткани. Период полураспада рения-188 хорошо согласуется с требованием равняться нескольким жизненным циклам клетки.

Генератор рения-188 относится к современным отечественным высокотехнологичным изделиям медицинской техники, элюаты которых содержат радионуклид рения-188 и являются основой получения РФП,коллоидов, микросфер, пептидов, антител, разрабатываемых для лечения онкологических и неонкологических заболеваний (рис. 1).Рений обладает способностью к комплексообразованию, что позволяет синтезировать радиофармпрепараты (РФП) для диагностики и терапии злокачественных новообразований, костных метастазов, ревматоидных артритов и других заболеваний. Специалистами ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна разработан и прошел доклинические исследования наноколлоид с ¹⁸⁸Reдля терапии воспалительных заболеваний суставов. Проходят клинические исследования следующие «холодные наборы»: ¹⁸⁸Re- «Фосфорен», «Золерен» – для радионуклидной терапии метастатических поражений костной ткани. По сравнению с другими странами Россия наиболее близка к началу производства подобных препаратов.

Рис. 1.Область применения генератора рения-188

Специалистами АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» первыми в России создан генератор рения-188 ГРЕН-1 (¹⁸⁸W/¹⁸⁸Reгенератор), генератор применяется для получения стерильного апирогенного раствора перрената натрия (Na¹⁸⁸ReO₄). Качество элюата соответствует требованиям Европейской и Российской фармакопей. Выпуск генераторов осуществляется согласно требованиям системы обеспечения качества – стандартам серии ГОСТ ISO-9001-2011.

В настоящее время в ГНЦ РФ – ФЭИ проводится комплекс работ по реконструкции производственных помещений в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52 249-2009 «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств» (Good Manufacturing Practice).

Для повышения конкурентоспособности ¹⁸⁸W/¹⁸⁸Reгенератора на международном рынке ведущими специалистами АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» проводятся научные исследования в обоснование способов повышения объемной активности радионуклида ¹⁸⁸Reв элюате генератора ¹⁸⁸W/¹⁸⁸Re, новой конструкции генератора со сниженным транспортным индексом, по оптимизации материала защиты (рис. 3). Работы согласуются с государственной политикой, направленной на модернизацию производства и обеспечение населения России современными высокотехнологичными средствами диагностики, лечения различных заболеваний и снижение стоимости этих услуг.

Рис. 3.Генератор рения-188 новой конструкции

С целью увеличения объемной активности раствора перрената натрия выполнены исследования зависимости кривой элюирования от номинала генератора ¹⁸⁸W/¹⁸⁸Re. Установлено, что для генераторов активностью от 100 до 500 мКи по рению-188 объем элюента составляет не более 5 мл; для генераторов активностью от 500 до 1000 мКи – не более 10 мл (рис. 4, 5).

Рис. 4.Профили элюирования генераторов рения-188 номиналом 200 и 100 мКи

Результатом проведенных работ являются разработка стационарного генератора рения-188 номиналом до 5,0 Ки и обоснование способа фракционного (порционного) элюирования генератора рения-188, защищенного патентом РФ на изобретение № 2481660. «Способ получения генераторного радионуклида рений-188». 2011. Баранов Н.Г., Степченков Д.В., Нерозин Н.А., Сулим Е.В., Минко Ю.В., Семенова А.А. В таблице 2представлены сравнительные показатели объемной активности элюатов из генераторов рения-188 ГРЕН-1 на начало эксплуатации и в течение 2,5 месяцев при штатном и фракционном режимах элюирования.

Рис. 5.Профили элюирования двух генераторов рения-188 номиналом 1 Ки

На рис. 6 представлена кривая элюирования стационарного исследовательского генератора рения-188, установленная в течение 4 месяцев эксплуатации генератора номиналом 3,7 Ки.

Рис. 6.Профиль элюирования стационарного генератора рения-188 номиналом 3,7 Ки в течение 4 месяцев

Параметры объемной активности элюатов из генераторов рения-188 ГРЕН-1 на начало эксплуатации и в течение 2,5 месяцев при штатном и фракционном режимах элюирования

Таблица 2

 В соответствии с техническими условиями элюирование генераторов проводится с периодичностью 4,0 суток для достижения 99% накопления радионуклида рения-188, что определяется из уравнения накопления дочернего радионуклида рения-188 в генераторной системе вольфрам-188/рений-188 и получения конечного продукта с максимальной объемной активностью. С целью повышения эффективности извлечения радионуклида рения-188 предложено элюирование генератора с интервалом 24 или 48 часов (рис. 7).

Рис. 7.Выход радионуклида рения-188 при элюировании  генератора вольфрам-188/рений-188

Так, генератор вольфрам-188/рений-188, имеющий номинальную активность 1 Ки вольфрама-188, обеспечивает 750–800 мКи радионуклида рения-188 при достижении равновесия после 4 суток (выход рения-188 более 75%). При последовательном ежедневном элюировании накопление рения-188 достигает 63% (накопление 24 часа, рисунок) и составляет 500 мКи.

«Сухое хранение» колонки генератора ¹⁸⁸W/¹⁸⁸Re минимизирует радиолиз.

249033, Калужская область, г. Обнинск, пл. Бондаренко, д.1

Тел.: (48439) 9-80-76

Факс: (48439) 6-80-08

E-mail: nerozin@ippe.ru

www.ippe.ru