Химический элемент стронций - описание, свойства и формула. Ияи ран - инновационные проекты. Химические и физические свойства

Заведующий Лабораторией радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН, доктор химических наук Борис Жуйков

Уже с момента образования Института ядерных исследований РАН в 1970 году и принятия решения о сооружении линейного ускорителя протонов средних энергий - Мезонной фабрики (г. Троицк) - возникла идея о получении изотопов для научных и прикладных целей. В 1991-1992 годах на основе проведенных разработок в кратчайшие сроки и с минимальными затратами была сооружена установка по наработке радионуклидов на пучке протонов 160 МэВ, которая на тот момент оказалась самой мощной в мире по энергии, аккумулированной на получение изотопов. Установка специально создавалась для производства c максимальной эффективностью. При ее сооружении использовался ряд новых оригинальных разработок. Системы управления и системы безопасности надежны и соответствуют высшему мировому уровню. Установка, пройдя несколько стадий усовершенствования, и сейчас является одной из крупнейших в мире и пока единственной такого типа из действующих в Европе и Азии.

В развитии производства медицинских изотопов особенно большую роль сыграло тесное сотрудничество с канадскими коллегами (Национальный центр ТРИУМФ в Ванкувере) и американскими специалистами из Лос-Аламосской (ЛАНЛ) и Брукхэвенской (БНЛ) национальных лабораторий. Зарубежные коллеги принимали участие в формировании изотопной программы. США обеспечили существенную материальную поддержку для развития производства медицинских изотопов в России через программу нераспространения оружия массового поражения Initiatives for Proliferation Prevention (IPP). С другой стороны, когда в конце 90-х возник кризис производства стронция-82 для медицинских целей ввиду прекращения эксплуатации изотопной установки на пучке протонов 800 МэВ в Лос-Аламосе и возникла угроза прекращения непрерывного производства этого важнейшего радионуклида, именно ИЯИ РАН сыграл решающую роль в разрешении кризиса. Институт обеспечил поставки мишеней, облученных на нашем ускорителе, для переработки в США по российской технологии. По оценкам, уже около 200 тыс. пациентов прошли диагностику только с использованием изотопов, полученных на ускорителе ИЯИ РАН и выделенных в США. Причем выделенный в Лос-Аламосе изотоп поставляется в Россию для проведения медицинских исследований на некоммерческой основе. Кроме того, американские партнеры поддерживают создание в России независимого производства выделенных радионуклидов, а также радиофармпрепаратов на их основе.

Среди изотопов медицинского назначения, которые можно производить только на пучке протонов средних энергий, стронций-82 (период полураспада 25,5 дн.) занимает, безусловно, первое место. Его используют для изготовления медицинского генератора рубидия-82 (период полураспада 1,3 мин.), применяемого при кардиологической диагностике с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Медицинский генератор стронций-82/рубидий-82 - новое и чрезвычайно эффективное устройство. Получаемый из генератора короткоживущий изотоп рубидий-82 вводится в кровеносную систему человека, и с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) определяется кровоснабжение различных органов, что позволяет эффективно диагностировать ишемическую болезнь сердца и другие заболевания. Пока такой генератор Cardiogen ® регулярно производится только в Северной Америке фирмой GE Healthcare. Генератор, разработанный в ИЯИ РАН с участием канадских ученых, по своим характеристикам значительно лучше американского аналога. Он успешно прошел клинические испытания с пациентами в РНЦ радиологии и хирургических технологий (Санкт-Петербург) в лаборатории, оборудованной по классу GMP. В России успешно продиагностированы уже сотни пациентов. Последние исследования продемонстрировали эффективность генератора для диагностики также ряда онкологических заболеваний. С учетом того, что в России сооружаются десятки ПЭТ-центров, этот метод имеет большие перспективы. Однако многочисленные бюрократические проблемы сильно тормозят процесс его массового внедрения.

ИЯИ РАН получает еще целый ряд других радионуклидов для медицинского и технического применения: олово-117м, актиний-225 и радий-223, селен-72, палладий-103, германий-68, медь-64 и 67, натрий-22, кадмий-109, рубидий-83 и др.

Ускоритель ИЯИ РАН - эффективный инструмент для наработки самых различных радионуклидов. Однако это сложная и дорогая установка, которая проектировалась в основном для других целей - исследований в области фундаментальной физики. Установки такого типа к тому же не могут эксплуатироваться круглогодично и обеспечить достаточную регулярность поставок короткоживущих радиоизотопов. Массовое производство радионуклидов целесообразно осуществлять на специальном циклотроне. Такой ускоритель может быть установлен в уже существующем здании ИЯИ РАН. Он будет иметь несколько выводов пучка для производства сразу несколько изотопов. Рядом планируется построить радиохимическую лабораторию для выделения чистых изотопов, проектирование которой уже завершено, и все разрешения на сооружение получены. Научные и технологические проблемы вполне решаемые.

Однако для реального продвижения в этой области необходимо решить ряд проблем на государственном уровне, в частности:

1. Обеспечение основополагающего государственного финансирования. Ни в одной стране мира, где успешно осуществлялись подобные проекты (США, Канада, Франция, Южная Африка), финансирование не базировалось на частных инвестициях.
2. Создание эффективной системы распределения фондов для НИР ОКР, преодолевающей ведомственные барьеры. Государственная корпорация «Росатом» и НИЦ «Курчатовский институт», которые имеют значительные средства, заинтересованы в финансировании прежде всего собственных предприятий. Российская академия наук, Минздравсоцразвития и частные предприятия средств, достаточных для реализации подобных проектов, не имеют. ОАО «Роснано» ориентировано на задачи другого рода и оказалось не в состоянии продвигать и финансировать наш проект.
3. Создание достаточно независимого и квалифицированного международного комитета, который давал бы рекомендации о распределении средств по реализации изотопных проектов. Этот вопрос не должен решаться на бюрократическом уровне.
4. Развитие системы по доставке радионуклидной продукции, которая все еще является слабой и монополизированной. ОАО «В/О Изотоп» не вполне эффективно справляется с этой задачей.
5. Преодоление жестких бюрократических барьеров, вовсе не нужных для безопасности, в том числе таможенных.
6. Ограничение растущих гос. расценок на электричество, тепло, аренду, захоронение отходов.
7. Пересмотр государственной политики по монополизации изотопного бизнеса, развитие конкуренции между производителями, а не принятие централизованных решений.
8. Обеспечение общего подъема ядерной медицины в России. Настоящий уровень ее развития заставляет серьезных производителей ориентироваться прежде всего на внешний рынок.
9. Развитие системы подготовки квалифицированных кадров в области ядерной медицины и радиохимии, которая в настоящий момент отстает от современных требований.

При реализации этой перспективы Россия могла бы стать ведущим производителем многих важнейших радионуклидов, обеспечивающих диагностику и терапию многих сотен тысяч пациентов в год.

Генератор рубидия-82 предназначен для получения короткоживущего радионуклида рубидия-82 (период полураспада 1,3 мин.). Этот радионуклид вводится в кровеносную систему пациента, и кровоток анализируется методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Метод наиболее эффективен для бесконтактного изучения перфузии миокарда при диагностировании и прогнозировании пациентов с подозрением на заболевание коронарной артерии. Использование генератора рубидия-82 позволяет проводить оценку перфузии миокарда с высокой чувствительностью. Генератор рубидия-82 может применяться также при изучении функций головного мозга, желудочно-кишечного тракта, печени и почек.

Преимущества применения генератора рубидия-82:
а) обеспечивает более высокую точность изображения, чем при применении изотопов распространенных радионуклидов таллий-201, технеций-99m;
б) позволяет осуществлять диагностику заболеваний коронарных сосудов сердца и выбор стратегии лечения заболевания на ранней стадии. Радионуклид рубидий-82 может применяться в качестве количественного маркера омертвения или жизнеспособности тканей миокарда;
в) сокращает время последовательного воспроизведения изображения при обследовании пациента; позволяет каждые 10 минут осуществлять последовательное сканирование исследуемого органа;
г) минимизирует дозу излучения, получаемую пациентом при обследовании;
д) позволяет различным медицинским организациям проводить клинические ПЭТ-исследования без необходимости иметь дорогостоящие циклотроны.

Рубидий-82 является радиофармацевтическим препаратом для позитрон-эмиссионной томографии, получаемым в генераторе из материнского радионуклида стронция-82. Радионуклид стронция-82 (период полураспада 25 дней) в виде его хлорида находится внутри генератора в генераторной колонке на специальном сорбенте. Изотоп рубидия-82 в виде его хлорида выделяется из генератора путем элюирования через него изотонического раствора хлорида натрия. При этом материнский радионуклид стронций-82 остаётся на сорбенте внутри генератора. Наработка исходного радионуклида стронций-82 может осуществляться только на уникальных высокоточных ускорителях средних энергий. ИЯИ РАН - единственное место в Европе и Азии, где реально осуществляется наработка стронция-82 в больших количествах. Установка такого типа в ИЯИ РАН - крупнейшая в мире.

В настоящее время генератор рубидия-82 не производится ни в Европе, ни в Азии. Генератор может использоваться в любом медицинском учреждении, оснащенном позитронно-эмиссионным томографом, как в России, так и за ее пределами на всей территории Евразии. Аналогичные генераторы производятся пока только в США и Канаде и не экспортируются.

Параметры радиофармацевтического препарата - элюата из предлагаемого генератора рубидия-82 (выход рубидия-82, проскок радионуклидов стронция-82 и примесного стронция-85, стерильность и апирогенность), а также характеристики генератора соответствуют всем существующим в настоящее требованиям, предъявляемым к изделиям и препаратам подобного типа. Это обеспечивается совершенной технологией изготовления генератора.

Фонд развития промышленности, подведомственный Минпромторгу, планирует выделить заем в размере 500 млн руб. на создание производства расходных материалов для кардиологической диагностики. Проект ООО «Центр развития ядерной медицины» предполагает создание в России производства радионуклида стронция-82. Общая стоимость проекта компании должна составить более 1,9 млрд руб.

В ближайшее время Фонд развития промышленности планирует выступить инвестором в проекте по производству расходных материалов для кардиологической диагностики. Сумма займа Фонда развития промышленности может составить 500 млн руб. при стоимости проекта более 1,9 млрд руб.

Напомним, Фонд развития промышленности был основан в конце 2014 года по инициативе Минпромторга путем преобразования Российского фонда технологического развития. Его основная цель - модернизация российской предприятий, организация новых производств и обеспечение импортозамещения. Фонд предлагает льготные условия софинансирования проектов, предполагающий выпуск высокотехнологичной продукции. Для реализации промышленно-технологических проектов фонд на конкурсной основе предоставляет целевые займы по ставке 5% годовых сроком до семь лет в объеме от 50 млн до 500 млн руб.

Проект ООО «Центр развития ядерной медицины» предполагает создание в России производства радионуклида стронция-82, необходимого для внедрения передовых методов кардиологической диагностики. Радионуклид стронций-82 - основной компонент стронций-рубидиевых генераторов, которые используются для проведения процедур позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). ПЭТ-диагностика, в свою очередь, позволяет повысить выявляемость заболеваний и выживаемость пациентов с установленным диагнозом, снизить совокупные расходы на диагностику и лечение онко- и кардиологических заболеваний.

Компания надеется не только удовлетворить потребность российского здравоохранения в процедурах кардиологической ПЭТ-диагностики, но и выйти со своей продукцией на мировой рынок, так как на нем сейчас наблюдается дефицит предложения стронций-рубидиевых генераторов из-за нехватки радионуклида стронция-82. Планируется, что к 2020 году около 16% продукции проекта будет продаваться в России, остальные 84% пойдут на экспорт. Создаваемый в рамках проекта на предприятии циклотрон также позволит производить и другие типы радионуклидов для диагностики (германий-68) и лечения (астат-211, актиний-225) онкологических заболеваний.

Прежде чем фонд выделит средства под 5% годовых, с компанией должен быть подписан договор займа, фиксирующий обязательства сторон. Проект должен также получить одобрение Наблюдательного совета ФРП, поскольку сумма займа превышает 250 млн руб.

Необходимо отметить, что благодаря долгой истории ядерных исследований Россия традиционно имеет достаточно разветвленную систему производства радиоактивных изотопов, в том числе для медицинских целей. При этом значительная часть таких изотопов уходит на экспорт - в частности из-за того, что отечественная ядерная медицина развита относительно слабо (параллельно ряд радиоактивных материалов Россия, наоборот, импортирует, так как они не производятся в стране). Принято считать, что ключевую роль в российском секторе производства медицинских изотопов играют предприятия «Росатома» (продвижением этой продукции занимается ВО «Изотоп»). Наиболее известной и масштабной программой госкорпорации в этой области была попытка наладить в Димитровграде на мощностях ВНИИАР производства изотопа молибдена-99, используемого в мире как источник короткоживущего технеция-99, применяемого для диагностических процедур. «Росатом» в 2010 году декларировал намерение занять до 20% мирового рынка Mo-99 - этому способствовала остановка ряда зарубежных мощностей по производству этого изотопа, спровоцировавшая его дефицит и рост цен. Параллельно в России государство реализовывало программу по созданию специализированных центров ядерной медицины. Впрочем, тогда добиться быстрого завоевания рынка Mo-99 не удалось (в частности, потому, что добиться нужной чистоты изотопа было сложно).

Анастасия Мануйлова, Владимир Степанов