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新型功能化共价-有机骨架材料的设计、合成及其对176Yb/177Lu的选择性分离行为与机理研究

批准号:
U2067211
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
刘宁
依托单位:
学科分类:
放射化学与辐射化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘宁

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
177Lu是最具临床应用价值和市场前景的肿瘤诊疗核素之一。176Yb-177Lu的高效选择性分离是制备无载体177Lu的关键,但国外现有分离材料与方法仍然存在效率偏低、机理模糊、工艺复杂或引入二次污染物等不足,而国内尚未见相关研究报道。为此,本项目拟以理论计算与实验结合的方式开展新型共价-有机框架(COFs)材料的设计、合成及其对Yb/Lu的分离行为与机理研究。通过COFs单体设计与Yb/Lu螯合能力、材料结构设计与理化性质计算、材料对Lu吸附行为与机理及177Lu柱分离流程构建等内容的开展,确定基于理论计算的COFs设计与制备新方法,获得稳定性高、分离性能优良的新型COFs材料,揭示其对Lu选择性吸附的机理,并在此基础上建立基于COFs材料的无载体177Lu分离工艺流程。项目的实施不仅可为176Yb-177Lu的分离提供新的思路,对我国无载体177Lu的自主化生产也将起到良好的推动作用。
英文摘要
Lutetium-177 has been regarded as one of the most valuable radionuclides which possess highly-promising applications in the tumor-targeted diagnosis and treatment. Selective separation of lutetium-177 from enriched ytterbium-176 with high efficiency is the key to the preparation of non-carrier added 177Lu. However, the previously reported separation methods and the related materials still have some disadvantages, such as low efficiency, ambiguous mechanism, complicated process or contamination of extra pollutants. Motivated by this, the present project is proposing to achieve rational design and synthesis of new covalent-organic frameworks (COFs) by combining theoretical calculation and plenty of experimental studies, which will also determine the adsorption behavior and separation mechanism of 176Yb-177Lu by obtained COFs. The main contents include: 1) theoretical design of the COFs monomers and calculation of their chelating ability with Lu3+, along with the determination of materials’ micro structures and physicochemical properties; 2) preparation, characterization and chemical, mechanical and irradiation stability of the obtained COFs; 3) adsorption behavior and separation mechanism of Lu3+ by COFs; 4) establishment of the chromatography separation process of 177Lu from the solution practical irradiated target. After this project finished, a new preparation method of COFs based on theoretical calculations and practical experiments will be determined, and some novel functional materials with excellent separation performance for Lu will be obtained. Additionally, the adsorption behavior and separation mechanism of Lu will be addressed. More importantly, the chromatography separation process of non-carrier added 177Lu will be established. We believe this project will not only provide new ideas for the separation of 177Lu from enriched ytterbium-176 with high efficiency and excellent selectivity, but also dramatically promote the independent production of non-carrier added 177Lu in China.
177Lu是近年来备受关注的一种诊疗一体化核素,生产无载体(NCA)177Lu的关键是176Yb/177Lu的高效分离。设计合成具有高分离效率、优异选择性、良好化学与辐照稳定性的功能材料是实现高效分离的关键。本项目以COFs材料为基体,通过理论计算与实验结合的方式开展了新型功能化COFs材料的可控制备及其对176Yb/177Lu分离行为和机理研究,取得以下研究进展:1)完成了COFs单体设计及拟合成材料与Yb3+/Lu3+螯合能力的理论研究,开展了不同官能团修饰的功能COFs的制备、表征;2)开展了功能化COFs对Yb3+/Lu3+动态分离行为及材料的化学稳定性、机械稳定性及辐照稳定性研究,探究了材料用于Yb3+/Lu3+的吸附行及配位机理;发现功能化COFs材料的吸附能力受官能团种类、接枝链长及COFs孔径尺寸等因素影响;3)基于单晶自组装、SiO2原位生长和维形碳化法建立了有效调控COFs材料尺寸及形貌的方法,制备出在模拟176Yb/177Lu分离条件下展现出良好分离效果的P507+C272-SiO2@TpBD、COF-CMS900@P507等COFs材料。4)开展了酵母衍生功能化多孔碳、非共价功能化碳微球(720-CHTC-15@P507)、P507-Pst@SiO2的设计、制备及其对Yb3+/Lu3+分离的行为和机理研究,建立了基于这些材料的177Lu分离工艺,模拟开展了实际工况下的分离条件实验;5)基于微纳COFs@P507、COF-CMS900@P507、720-CHTC-15@P507、P507-Pst@SiO2等功能材料,开展了从实际176Yb辐照靶件中分离NCA177Lu的实验研究;6)针对中国先进研究堆(CARR)生产无载体177Lu需求,建立了基于电沉积方法和阳离子交换树脂分离相结合的Yb/Lu分离工艺。.基于本项目,已在国内外发表和交流论文41篇,其中发表SCI收录论文27篇,国内EI期刊论文1篇,另有SCI收录期刊待发表论文5篇;授权国家发明专利10项;多人次参加国际国内学术交流会并进行了邀请或口头报告;先后有6名博士生、8名硕士生参与本课题的研究;令人欣慰的是,本项目研制获得的新型COFs功能材料已成功用于无载体177Lu的实际分离工艺实验,分离获得的百毫居级177Lu产品在放化纯度、核纯度、化学杂质、比活度等关键指标上均达到药典要求。
新型功能化共价-有机骨架材料的设计、合成及其对176Yb/177Lu的选择性分离行为与机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    280万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    刘宁
  • 依托单位:
新型功能化金属-有机骨架材料的配体设计与可控制备及其对Co-60的分离行为与机理研究
  • 批准号:
    21876122
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    刘宁
  • 依托单位:
低浓缩铀辐照后裂片溶液中主要核素对铀形态的影响
  • 批准号:
    U1330125
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    刘宁
  • 依托单位:
微生物和腐殖质对核素的化学行为及其迁移的影响研究
  • 批准号:
    91126013
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    刘宁
  • 依托单位:
国内基金
海外基金