163107. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés 14C-zitóppal jelzett anyagok radioktívitásának mérésére gázfázisban
t megoldását igényelte: egy-egy tracer-indikációs vizsgálat-sorozat értékelése általában több ezer, igen gyakran több tízezer radioaktív anyagminta gyors és nagy érzékenységű aktivitásmérését igényli, rendkívül heterogén mintatartományban (vér, vizelet, ürülék, 20—30 különféle szervminta, réteg-, papírkromatogramok, elektroforetogramok stb.). A C-izotóp esetében tehát a kis energiájú j3-részecskék nehéz detektálása mellett az extrém magas mintaszám és a rendkívül heterogén biológiai mintatartomány jelentette a legnagyobb méréstechnikai nehézséget. A szokatlanul magas mintaszám legfontosabb igényként a mérési módszerek nagymértékű automatizálását, az igen kis radioaktív anyagmennyiségek és a kis energiájú 0-részecskék nagy hatásfokú számlálása pedig rendkívüli érzékenységű detektáló módszerek kidolgozását tette szükségessé. Mindkét feladat megoldása külön-külön is igen komoly problémát jelent. A mintamérés automatizálásában a folyadékszcintíllációs számlálási módszer fejlődött a leggyorsabb ütemben. A nemzetközi műszerpiacon beszerezhető teljesen automatizált működésű számláló berendezések (béta spektrométerek) több száz minta befogadására és teljesen automatikus mérésére képesek, és többé-kevésbé megfelelő pontossággal csaknem kielégítően ellátják a lágy ^-izotóp-indikációs vizsgálatok számos területén igényelt aktivitásmérési feladatokat. Közös hátrányuk, hogy a szcintilláció mint fizikai jelenség, amelyre a számlálás épül, mechanizmusában, részfolyamataiban ma még tisztázatlan. Ezért az ilyen berendezések érzékenysége, számlálási hatásfoka a mérendő anyagok fizikai és kémiai tulajdonságaitól függ. Heterodiszperz rendszereknél az önabszorpció, homogén oldatoknál az oldószer és az oldott anyagok fizikai és kémiai tulajdonságaiból eredő - előre ki sem számítható — szín- és koncentrációkioltás csökkenti, más esetekben az ugyanezen tulajdonságokból eredő foszforeszcencia és fluoreszcencia pedig hamisan megnöveli a számlálási hatásfokot. A számlálási hatásfokot csökkentő és növelő tényezők nehezen korrigáihatók, megközelítő számításuk komplikált és költséges segédberendezések (komputerek) alkalmazását igényli. Különösen nehezen tudják biztosítani a folyadékszcintillációs számlálási módszerek a gyógyszerkutatás rutinvizsgálatai által produkált heterogén, rendkívül sokféle biológiai anyagminta izotóp-analízisét. Már maga a számláló oldat elkészítése (szolubilizáció) sokrétű tevékenységből álló hosszadalmas, munkaigényes - mint olyan, automatizálhatatlan — folyamat, amely számos hibaforrást is rejt magában. A biológiai anyagminták nagy része színes, kolloid oldatuk pedig heterodiszperz. A folyadékszcintillátorok kiválasztásakor — beleértve az oldószereket, szolubilizáló anyagokat, az alkalmazott primer és szekunder szcintillátorokat — figyelembe kell venni az anyagok megjelenési formáját, fizikai és kémiai, de elsősorban szcintillációs tulajdonságait, továbbá a szín- és koncentrációkioltás különböző lehetséges eseteit, és ki kell választani a megfelelő korrekciós módszereket. A korrekciós feladatok elvégzése bonyolult és időigényes számítási munkát igényel. A fentiekből következően a folyadékszcintillációs számlálásnál az anyagspektrum széles skálája és a minták változa-5 tossága miatt egy-egy anyagminta mérése sokszor külön előkészítő vizsgálatot igényel. A folyadékszcintillációs aktivitásmérési módszer fentebb ismertetett nehézségeit a lágy 0-sugárzó izotópok, így elsősorban a 14 C-izotóp tartalmú 10 anyagminták esetében a különböző gázfázisú részecskeszámlálási módszerekkel igyekeztek kiküszöbölni. E módszerek a szilárd vagy folyékony anyagminták széntartalmát gázhalmazállapotúvá (C02 , CO, CHU) alakítják át. A gázmintát GM-15 vagy • proporcionális tartományban működő belsőtöltésű számlálócsőbe vagy ionizációs kamrába viszik és radioaktivitását gázfázisban mérik meg. A belsőtöltésű számlálócsővel való részecskeszámlálási módszerek közös előnye, hogy a 20 számlálócső végeffektus nélkül közel abszolút aktivitást mér, számlálási hatásfoka csaknem 100%. A mérést bármilyen minta esetében mindenkor ugyanazon gázzal (pl. C02 vagy CH 4 ) végzik, az értékelés egyszerű, korrekciós számításokat nem 25 igényel, a hibalehetőség kicsi, ugyanakkor a reprodukálhatóság kedvező. Az eddig ismert gázfázisú 14 C számlálási eljárások közös hátránya azonban, hogy a részecskeszámlálást megelőző mintaelőkészítés (a minta széntartalmának 30 számlálógázzá alakítása) hosszadalmas, az előkészítést végző személy ügyességétől és gyakorlatától függő folyamat. A gázmintákat igen gondosan kell tisztítani, ami a széndioxid kifagyasztásával, izolálásával jár együtt. A berendezéseket a 35 következő minta mérése előtt mindig gondosan dekontaminálni kell. Mindez egyedi és szakaszos részfolyamatokra tagolódik, és rendkívül idő- és munkaigényes. A találmány célja olyan eljárás és berendezés 40 megalkotása, amely az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével lehetővé teszi 14 C-izotóp tartalmú anyagminták radioaktivitásának nagy pontosságú és nagy .érzékenységű, adott esetben manuális beavatkozástól mentes, teljesen automa-45 tikus üzemű mérését. A találmány alapját az alábbi felismerések képezik: a) A gázfázisú mérésnél az egyik legnagyobb 50 problémát a szén gázhalmazállapotúvá alakításakor, vagyis az égetéskor keletkező széndioxid tisztítása okozza. A minta széntartalmának kvantitatív elégetéséhez oxigénfelesleget kell alkalmazni, amelynek eltávolítása a gázelegyből feltétlenül szükséges, 55 de a széndioxid átmeneti izolálása nélkül mindezideig megoldatlan probléma volt. Felismertük, hogy a széndioxid mellől az oxigén folyamatosan eltávolítható, ha speciális kontakt jelenlétében hidrogénnel vízzé redukáljuk. 60 b) A gázminta előkészítésének következő lépése a felhasznált oxigénből keletkezett, analitikai eljárásoknál szokatlanul nagy mennyiségű víz eltávolítása. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a keletkezett víz kevéssel forrpontja alatti 65 hőmérsékleten úgy kondenzálható, hogy megfelelő 2
