Sistemas en flujo automatizados para extraer, preconcentrar y determinar tecnecio-99 en muestras biológicas y en residuos de Medicina Nuclear

Abstract

[spa] En los últimos años, el uso de 99mTc como herramienta con fines diagnósticos ha aumentado considerablemente y por consiguiente también lo ha hecho la generación de residuos de 99Tc, considerándose este isótopo como un importante contribuidor a la dosis ambiental debido a su largo periodo de semidesintegración (2,111·105 años), su elevada abundancia y su alta movilidad. En los centros sanitarios con servicio de Medicina Nuclear, en los cuales se emplea 99mTc, existen sistemas de gestión que incluyen el almacenamiento y la posterior supervisión de las actividades de los residuos de 99Tc liberado al medio ambiente. Estos residuos comprenden la orina y las heces de pacientes tratados, ya que son las vías de excreción fisiológicas más frecuentes, además de restos de los eluatos de 99mTc, decaídos a 99Tc. De acuerdo con estos precedentes, es de gran utilidad el desarrollo de diferentes metodologías capaces de monitorear 99Tc en muestras biológicas y residuos hospitalarios. En esta tesis se presentan sistemas parcial y completamente automatizados basados en técnicas de análisis por inyección en flujo que conducen a métodos analíticos de mayor simplicidad, precisión, con un tiempo de análisis menor, con reducción del consumo de muestras y de reactivos, además de una mínima manipulación de muestras y patrones, mejorando así la seguridad del analista. Por otra parte, el uso de resinas selectivas o sistemas de extracción líquido-líquido para extraer y preconcentrar 99Tc permite eliminar la matriz de la muestra (clean-up), evitar las interferencias debido a su elevada selectividad y aumentar el factor de preconcentración, contribuyendo a mejorar la sensibilidad de los métodos. En un primer trabajo, se presenta un sistema completamente automatizado que incluye todos los pasos del protocolo analítico: desde la extracción y preconcentración de 99Tc desde la matriz de la muestra, su derivatización para formar un complejo coloreado hasta su detección espectrofotométrica en línea. La combinación de dos técnicas de análisis por inyección en flujo, i.e. lab-on-valve y análisis por inyección multijeringa (LOV-MSFIA), junto con una celda de largo paso óptico (LWCC) y un espectrofotómetro miniaturizado han permitido alcanzar un alto grado de automatización. El sistema propuesto ha sido aplicado con éxito al análisis de residuos hospitalarios. En el segundo trabajo se presenta un sistema automatizado para la extracción y preconcentración de 99Tc, con posterior detección mediante un contador de centelleo líquido, en muestras biológicas de orina y saliva de pacientes tratados, así como en residuos líquidos. El método se basa en la técnica lab-in-syringe (LIS) y plantea un nuevo enfoque en el cual se emplea la microextracción líquido-líquido dispersiva (DLLME), alcanzando parámetros analíticos altamente satisfactorios. Por último, se presenta una metodología automatizada basada en la técnica de análisis por inyección en flujo (LOV), para la extracción y preconcentración de 99Tc utilizando una resina selectiva, con posterior detección mediante un contador de centelleo líquido. Esta combinación resulta en un método muy sencillo pero con unos resultados sumamente satisfactorios en su aplicación a muestras de orina de pacientes tratados.

[cat] En els darrers anys, l'ús de 99mTc com a eina amb finalitat diagnòstica ha augmentat considerablement i per tant també ho ha fet la generació de residus de 99Tc, considerant aquest isòtop com a un important contribuïdor a la dosi ambiental a causa del seu llarg temps de vida mitjana (2,111 · 105 anys), a la seva elevada abundància i a la seva alta mobilitat. En els centres sanitaris amb servei de Medicina Nuclear, en els quals s'empra 99mTc, hi han sistemes de gestió que inclouen l'emmagatzematge i la posterior supervisió de les activitats dels residus de 99Tc alliberats al medi ambient. Aquests residus comprenen l'orina i la femta de pacients tractats, ja que són les vies d'excreció fisiològiques més freqüents, a més de restes dels eluats de 99mTc, decaiguts a 99Tc. D'acord amb això, és de gran utilitat el desenvolupament de diferents metodologies amb la capacitat de supervisar 99Tc en mostres biològiques i residus hospitalaris. En aquesta tesi es presenten sistemes parcial i completament automatitzats basats en tècniques d'anàlisi per injecció en flux que condueixen a mètodes analítics amb més simplicitat i precisió, amb un temps d'anàlisi menor, una reducció del consum de mostres i de reactius, a més d'una mínima manipulació de mostres i patrons, millorant així la seguretat de l'analista. D'altra banda, l'ús de resines selectives o sistemes d'extracció líquid-líquid per extreure i preconcentrar 99Tc permet eliminar la matriu de la mostra (clean-up), evitar les interferències a causa de la seva elevada selectivitat i augmentar el factor de preconcentració, contribuint així a millorar la sensibilitat dels mètodes. En un primer treball, es presenta un sistema completament automatitzat que inclou tots els passos del protocol analític: des de l'extracció i preconcentració de 99Tc des de la matriu de la mostra, la seva derivatització per formar un complex acolorit/ fins a la seva detecció espectrofotomètrica en línia. La combinació de dues tècniques d'anàlisi per injecció en flux, i.e. lab-on-valve i anàlisi per injecció multixeringa (LOVMSFIA), juntament amb una cel·la de llarg pas òptic (LWCC) i un espectrofotòmetre miniaturitzat han permès assolir un alt grau d'automatització. El sistema proposat ha estat aplicat amb èxit a l'anàlisi de residus hospitalaris. En el segon treball es presenta un sistema automatitzat per a l'extracció i preconcentració de 99Tc en mostres biològiques d'orina i saliva de pacients tractats, així com en residus líquids, amb posterior detecció mitjançant un comptador de centelleig líquid. El mètode es basa en la tècnica lab-in-Syringe (LIS) i planteja un nou enfoc en el qual s'empra la microextracció líquid-líquid dispersiva (DLLME), assolint així paràmetres analítics altament satisfactoris. Finalment, es presenta una metodologia automatitzada basada en la tècnica d'anàlisi per injecció en flux (LOV), per a l'extracció i preconcentració de 99Tc utilitzant una resina selectiva, amb posterior detecció mitjançant un comptador de centelleig líquid. Aquesta combinació dona lloc a un mètode molt senzill però amb uns resultats summament satisfactoris en la seva aplicació a les mostres d'orina de pacients tractats.

[eng] In recent years, the use of 99mTc as a tool for diagnostic purposes has increased significantly and therefore the generation of 99Tc waste. This isotope is considered as a major dose contributor to the environment due to its long half-life (2,111 105 years), its high abundance and high mobility. In hospitals with Nuclear Medicine service, where 99mTc is used, there are management systems that include the storage and subsequent monitoring of the activities of 99Tc released into the environment. These residues comprise the urine and feces of treated patients, since they are the most frequent physiological excretion pathways, in addition to 99mTc eluates residues, decayed to 99Tc. Accordingly, the development of different methodologies capable of monitoring 99Tc in biological samples and hospital waste is very useful. In this thesis, partial and fully automated systems based on flow injection analysis techniques are presented, achieving greater simplicity, precision, shorter analysis time, reduction on samples and reagents consumption, besides a minimal sample and standard manipulations, thus improving the analyst's safety. On the other hand, the use of selective resins or liquid-liquid extraction systems to extract and preconcentrate 99Tc allows the clean-up of the sample matrix, in order to avoid interferences and to increase the preconcentration, contributing to improve the sensitivity and selectivity of the methods. In a first contribution, a fully automated system that includes all the steps of the analytical protocol is presented, i.e. 99Tc extraction and pre-concentration from the sample matrix, its derivatization to form a colored complex until its on-line spectrophotometric detection. The combination of two flow injection analysis techniques, i.e. lab-on-valve and multisyringe flow injection analysis (LOV-MSFIA), together with a long wave capillary cell (LWCC) and a miniaturized spectrophotometer have enabled a high degree of automation. The proposed system has been successfully applied to hospital waste analysis. The second work presents an automated system for the extraction and preconcentration of 99Tc in biological samples of urine and saliva of treated patients, as well as in liquid residues, with subsequent detection by a liquid scintillation counter. The method is based on the lab-in-syringe technique (LIS) and presents a new approach in which dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) is used, reaching highly satisfactory analytical parameters. Finally, an automated methodology is presented, based on the LOV flow injection technique, for the extraction and pre-concentration of 99Tc using a selective resin, with subsequent detection by a liquid scintillation counter. This combination results in a very simple method but with extremely satisfactory results on its application to urine samples from treated patients.