Quelltext der Seite Technetium-99m-Generator

[[Datei:Five99mTechnetiumGenerators.jpg|mini|Fünf Technetium-99m-Generatoren]]
[[Datei:Nuclide Generator Schematic-de.svg|mini|Schematische Darstellung eines Nuklidgenerators]]
[[Datei:Technetium-99m Generator Tc-99m-Contend verus Time.svg|mini|Ausbeute eines Technetium-99m-Generators gegen die Zeit]]
Ein '''Technetium-99m-Generator''' ist ein [[Radionuklidgenerator]] zur Extraktion des [[Isomer (Kernphysik)|metastabilen]] [[Isotop]]s [[Technetium]]-99m aus einer Quelle, die zerfallendes [[Molybdän]]-99 enthält. Technetium-99m wird für eine Vielzahl von Anwendungen in der [[Nuklearmedizin]] benötigt.

<sup>99</sup>Mo hat eine [[Halbwertszeit]] von 66 Stunden und kann über größere Entfernungen zu Krankenhäusern und Praxen gebracht werden, wo das Zerfallsprodukt Technetium-99m (mit der für den Transport sehr ungünstigen Halbwertszeit von nur 6 Stunden) extrahiert wird. In der Nuklearmedizin wird die geringe Halbwertszeit, die günstige Strahlenqualität ([[Gammastrahler]]) sowie die günstige Strahlenenergie (140,1 und 140,6&nbsp;keV) des Technetium-99m sehr geschätzt.

== Mechanismus ==
Die Halbwertszeit des Mutter[[nuklid]]s <sup>99</sup>Mo ist mit 66 Stunden viel größer als die des Tochternuklids <sup>99m</sup>Tc mit 6 Stunden. 50 % der Gleichgewichtsaktivität wird innerhalb einer Halbwertszeit des Tochternuklids erreicht, 75 % innerhalb von zwei Halbwertszeiten des Tochternuklids. Daher ist das Entfernen des Tochternuklids ([[Elution]]sprozess) aus dem Generator („Melken“ des Generators) sinnvollerweise etwa alle 6–12 Stunden durchzuführen.<ref name="Elumatic3">{{Internetquelle |url=http://www.cbimedical.ch/pdf/Elumatic_III_D.pdf |titel=Fachinformation Elumatic III Technetium-99m-Generator |hrsg=CBI Medical Products Vertriebs GmbH |datum=2010-04-15 |format=PDF; 216&nbsp;kB |sprache=de |abruf=2010-05-13}}</ref>

Die meisten kommerziellen <sup>99</sup>Mo/<sup>99m</sup>Tc-Generatoren benutzen <sup>99m</sup>Tc-Chromatographie-Säulen, in denen <sup>99</sup>Mo auf saurem [[Aluminiumoxid]] aufgebracht ist. Wenn man eine normale Salzlösung durch die Säulen mit immobilisiertem <sup>99</sup>Mo und löslichem <sup>99m</sup>Tc drückt, entsteht eine Salzlösung, die <sup>99m</sup>Tc enthält, zu der dann das für das jeweilige Organ spezifische Pharmazeutikum in entsprechender Konzentration gegeben wird. Das Isotop kann auch ohne pharmazeutische Markierung für bestimmte Zwecke, die reines <sup>99m</sup>Tc als primäres Radiopharmakon verlangen (z.&nbsp;B. [[Schilddrüsenszintigrafie]]), verwendet werden.

Die nutzbare Lebensdauer eines <sup>99</sup>Mo/<sup>99m</sup>Tc-Generators beträgt etwa drei Halbwertszeiten des Molybdäns, also etwa eine Woche. Danach ist der Gehalt an <sup>99</sup>Mo zu gering. Somit kauft eine Klinik oder Praxis für Nuklearmedizin mindestens einen solchen Generator pro Woche oder mehrere in gestaffelter Form.

== Radiopharmaka ==
Technetium-99m ist seit vielen Jahrzehnten das weltweit am häufigsten verwendete [[Radionuklid]] für [[Bildgebendes Verfahren (Medizin) |bildgebende Verfahren]] in der diagnostischen Nuklearmedizin. Es wurden zahlreiche <sup>99m</sup>Tc-[[Radiopharmaka]] entwickelt, z.&nbsp;B. für
* die Herzbildgebung <sup>99m</sup>Tc-MIBI ([[Methoxyisobutylisonitril]]),
* die Knochenbildgebung <sup>99m</sup>Tc-MDP (Methyldiphosphonat),
* die Leukozytenbildgebung <sup>99m</sup>Tc-HMPAO (Hexamethylpropylenaminoxim),
* die Nierenbildgebung <sup>99m</sup>Tc-MAG3 ([[Nierenszintigrafie mit MAG3 |Mercaptoacetyltriglycin]]) und
* die Leberbildgebung <sup>99m</sup>Tc-Mebrofenin.<ref name="IAEA_2021">{{Literatur |Autor= |Titel=Alternative Radionuclide Production with a Cyclotron |Verlag=International Atomic Energy Agency |Ort=Vienne |Datum=2021 |Umfang=69 |Reihe=IAEA Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Reports |BandReihe=4  |Online=[https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/P1937_web.pdf#page=55 Online]}}</ref>

Während <sup>99m</sup>Tc für die [[Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie]]-Bildgebung verwendet wird, wurde angesichts der breiten Palette verfügbarer Technetium-Radiopharmaka auch die Verwendung von <sup>94m</sup>Tc (Beta-Plus-Zerfall, Halbwertszeit 53 m) für die [[Positronen-Emissions-Tomographie]]-Bildgebung untersucht.<ref name="IAEA_2021" />

== Molybdän-99 oder Technetium-99m herstellen ==
<sup>99</sup>Mo kann durch neutroneninduzierte [[Kernspaltung]] von Kernen des Nuklids <sup>235</sup>U gewonnen werden. Molybdän ist ein [[Spaltprodukt]]. Dies kann in einem [[Kernreaktor]], speziell einem [[Forschungsreaktor]], erfolgen. Der Großteil der heutigen Produktion von <sup>99</sup>Mo wird jedoch durch die neutroneninduzierte Kernspaltung, aber von [[Hochangereichertes Uran |hochangereichertem <sup>235</sup>U]] ({{enS |highly enriched uranium – HEU}}) erzeugt.<ref>{{Literatur |Autor= J. L. Snelgrove u.&nbsp;a. |Titel = Development and Processing of LEU Targets for Mo-99 Production–Overview of the ANL Program |Sammelwerk= International Meeting on RERTR, Paris |Datum= 1994|Online=[http://www.rertr.anl.gov/MO99/JLS.pdf Online] |Format=PDF|KBytes=58}}</ref> Die Neutronen werden an Deuteronen- und Protonenbeschleunigern durch (d,n)- und (p,n)-Reaktionen an schweren Targets generiert.<ref>{{Literatur |Autor=Director General |Titel=Nuclear Technology Review 2010 |Verlag=International Atomic Energy Agency |Ort=Vienna |Datum=2010-08-10 |Umfang=40 |Online=[https://www.iaea.org/sites/default/files/gc/gc54inf-3_en.pdf Online]}}</ref>

<sup>99</sup>Mo kann aber auch durch [[Neutroneneinfang]] von <sup>98</sup>Mo produziert werden:

:<math>\mathrm{^{98}Mo(n,\gamma) ^{99}Mo}</math>

Eine andere Methode verwendet die Reaktion <math>\mathrm{(\gamma,n)}</math> mit <sup>100</sup>Mo als Targetnuklid:

:<math>\mathrm{^{100}Mo(\gamma,n) ^{99}Mo}</math>

Hochenergetische Gammastrahlung für diese Reaktion wird durch die Bestrahlung schwerer Targets mit hochenergetischen Elektronen erzeugt, die in einem [[Linearbeschleuniger]] beschleunigt wurden.<ref>{{Literatur |Titel=Non-HEU Production Technologies for Molybdenum-99 and
Technetium-99m |Verlag=International Atomic Energy Agency |Ort=Vienna |Datum=2013 |Umfang=62 |Reihe=IAEA Nuclear Energy Series |BandReihe=NF-T-5.4 |Online=[https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1589_web.pdf Online]}}</ref>

Es ist aber auch möglich, <sup>99m</sup>Tc an einem [[Zyklotron]] durch Bestrahlung von angereichertem <sup>100</sup>Mo in der Kernreaktion

:<math>\mathrm{^{100}Mo(p,2n) ^{99m}Tc}</math>

oder von <sup>98</sup>Mo in der Kernreaktion

:<math>\mathrm{^{98}Mo(d,n) ^{99m}Tc}</math>

herzustellen.<ref name="IAEA_2021" />

== Zerfallsprozess ==
[[Datei:Level Scheme Technetium-99 RK01.svg |mini |Zerfallskette von <sup>99</sup>Mo über <sup>99</sup>Tc zum stabilen <sup>99</sup>Ru und vereinfachtes Niveauschema von <sup>99</sup>Tc]]

Die Grafik zeigt die Zerfallskette von <sup>99</sup>Mo über <sup>99</sup>Tc zum stabilen <sup>99</sup>Ru sowie ein vereinfachtes Niveauschema von <sup>99</sup>Tc. Die Beta-Minus-Zerfälle sind blau, die Gamma-Zerfälle rot dargestellt. Der metastabile Zustand <sup>99m</sup>Tc ist mit grüner Farbe besonders hervorgehoben. Beim Betazerfall von <sup>99</sup>Mo sind nur die drei wichtigsten Zweige mit einem Verzweigungsanteil von jeweils über 1 % dargestellt. Auch das Niveauschema des <sup>99</sup>Tc wurde hinsichtlich der hier relevanten Übergänge vereinfacht. Die [[Atomkerndaten |Kerndaten]] stammen aus dem ''Evaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF)'' und basieren auf der Dateneinschätzung vom Juli 2017.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nndc.bnl.gov/ensnds/99/Tc/beta_decay.pdf |titel=<sup>99</sup>Mo β− decay  |werk=NuDat 3.0 |hrsg= [[National Nuclear Data Center]] at [[Brookhaven National Laboratory]] |datum=2017  |abruf=2026-01-05 |abruf-verborgen=ja}}</ref>

Der in einem Technetium-Generator ablaufende Zerfallsprozess kann wie folgt beschrieben werden:

:<math>\mathrm{{}^{99}_{42}Mo^{*}_{57} \longrightarrow ^{99}_{43}Tc^{*}_{56} \ + \ e^{-} \ + \overline{\nu}_e} \ + \ \mathrm{Energie}</math>

:<math>\mathrm{{}^{99m}_{43}Tc^{*}_{56} \longrightarrow ^{99}_{43}Tc_{56} \ + \ \gamma}</math>

Hierbei zerfällt das <sup>99</sup>Mo mit 65,9 Stunden Halbwertszeit in angeregte Zustände des <sup>99</sup>Tc. Rund 14 % des <sup>99</sup>Mo zerfallen mittels Beta-Minus-Zerfall in den Grundzustand des <sup>99</sup>Tc und ca. 86 % in den metastabilen Zustand <sup>99m</sup>Tc. Dieser hat wiederum eine Anregungsenergie von 143&nbsp;keV und zerfällt durch Gammaemission und [[innere Konversion]] mit einer Halbwertszeit von 6,007&nbsp;Stunden in den instabilen Grundzustand des <sup>99</sup>Tc.<ref>{{Literatur |Autor=Hanno Krieger, Wolfgang Petzold |Titel=Strahlenphysik, Dosimetrie und Strahlenschutz, Band 1, Grundlagen |Auflage=3 |Verlag=Vieweg+Teubner Verlag |Ort=Wiesbaden |Datum=1992 |ISBN=3-322-94129-9 |Seiten=74}}</ref>

Der Grundzustand von <sup>99</sup>Tc geht mit einer Halbwertszeit von 211.100 Jahren durch Beta-Minus-Zerfall in das stabile <sup>99</sup>Ru über.

== Siehe auch ==
* [[Gallium-68-Generator]]

== Literatur ==
* H. Krieger: ''Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes'' BG Teubner Verlag, 2007, ISBN 3-519-00487-9.

== Weblinks ==
* [http://www.bnl.gov/bnlweb/history/Tc-99m.asp Webseite des Brookhaven National Laboratory zur Geschichte des Technetium Generators.] (englisch)
* [http://www.chemie-master.de/pse/pse.php?modul=Tc chemie-master.de] – Technetium-99m-Generator: Funktionsmodell und Beschreibung
{{Wikibooks|Physikalische Grundlagen der Nuklearmedizin/ Produktion von Radionukliden}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Nuklearmedizin]]
[[Kategorie:Medizinisches Gerät]]