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[[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.

99Mo 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 keV) des Technetium-99m sehr geschätzt.

== Mechanismus ==
Die Halbwertszeit des Mutter[[nuklid]]s 99Mo ist mit 66 Stunden viel größer als die des Tochternuklids 99mTc 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 kB |sprache=de |abruf=2010-05-13}}</ref>

Die meisten kommerziellen 99Mo/99mTc-Generatoren benutzen 99mTc-Chromatographie-Säulen, in denen 99Mo auf saurem [[Aluminiumoxid]] aufgebracht ist. Wenn man eine normale Salzlösung durch die Säulen mit immobilisiertem 99Mo und löslichem 99mTc drückt, entsteht eine Salzlösung, die 99mTc 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 99mTc als primäres Radiopharmakon verlangen (z. B. [[Schilddrüsenszintigrafie]]), verwendet werden.

Die nutzbare Lebensdauer eines 99Mo/99mTc-Generators beträgt etwa drei Halbwertszeiten des Molybdäns, also etwa eine Woche. Danach ist der Gehalt an 99Mo 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 99mTc-[[Radiopharmaka]] entwickelt, z. B. für
* die Herzbildgebung 99mTc-MIBI ([[Methoxyisobutylisonitril]]),
* die Knochenbildgebung 99mTc-MDP (Methyldiphosphonat),
* die Leukozytenbildgebung 99mTc-HMPAO (Hexamethylpropylenaminoxim),
* die Nierenbildgebung 99mTc-MAG3 ([[Nierenszintigrafie mit MAG3 |Mercaptoacetyltriglycin]]) und
* die Leberbildgebung 99mTc-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 99mTc für die [[Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie]]-Bildgebung verwendet wird, wurde angesichts der breiten Palette verfügbarer Technetium-Radiopharmaka auch die Verwendung von 94mTc (Beta-Plus-Zerfall, Halbwertszeit 53 m) für die [[Positronen-Emissions-Tomographie]]-Bildgebung untersucht.<ref name="IAEA_2021" />

== Molybdän-99 oder Technetium-99m herstellen ==
99Mo kann durch neutroneninduzierte [[Kernspaltung]] von Kernen des Nuklids 235U gewonnen werden. Molybdän ist ein [[Spaltprodukt]]. Dies kann in einem [[Kernreaktor]], speziell einem [[Forschungsreaktor]], erfolgen. Der Großteil der heutigen Produktion von 99Mo wird jedoch durch die neutroneninduzierte Kernspaltung, aber von [[Hochangereichertes Uran |hochangereichertem 235U]] ({{enS |highly enriched uranium – HEU}}) erzeugt.<ref>{{Literatur |Autor= J. L. Snelgrove u. 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>

99Mo kann aber auch durch [[Neutroneneinfang]] von 98Mo produziert werden:

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

Eine andere Methode verwendet die Reaktion <math>\mathrm{(\gamma,n)}</math> mit 100Mo 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, 99mTc an einem [[Zyklotron]] durch Bestrahlung von angereichertem 100Mo in der Kernreaktion

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

oder von 98Mo 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 99Mo über 99Tc zum stabilen 99Ru und vereinfachtes Niveauschema von 99Tc]]

Die Grafik zeigt die Zerfallskette von 99Mo über 99Tc zum stabilen 99Ru sowie ein vereinfachtes Niveauschema von 99Tc. Die Beta-Minus-Zerfälle sind blau, die Gamma-Zerfälle rot dargestellt. Der metastabile Zustand 99mTc ist mit grüner Farbe besonders hervorgehoben. Beim Betazerfall von 99Mo sind nur die drei wichtigsten Zweige mit einem Verzweigungsanteil von jeweils über 1 % dargestellt. Auch das Niveauschema des 99Tc 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=99Mo 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 99Mo mit 65,9 Stunden Halbwertszeit in angeregte Zustände des 99Tc. Rund 14 % des 99Mo zerfallen mittels Beta-Minus-Zerfall in den Grundzustand des 99Tc und ca. 86 % in den metastabilen Zustand 99mTc. Dieser hat wiederum eine Anregungsenergie von 143 keV und zerfällt durch Gammaemission und [[innere Konversion]] mit einer Halbwertszeit von 6,007 Stunden in den instabilen Grundzustand des 99Tc.<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 99Tc geht mit einer Halbwertszeit von 211.100 Jahren durch Beta-Minus-Zerfall in das stabile 99Ru 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]]

Technetium-99m-Generator - Versionsgeschichte

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