Molybdän-99/Technetium-99m als wichtigstes Radioisotop in der Diagnostik

Das am häufigsten in der Nuklearmedizin eingesetzte Isotop ist Technetium (Tc-99m), das Tochterisotop von Molybdän-99 (Mo-99). In bis zu 80 % der Anwendungen in der in-vivo Diagnostik wird das Radioisotop Tc-99m verwendet. Dies entspricht über 30 Millionen Untersuchungen weltweit jedes Jahr1. Allein in Deutschland werden wöchentlich etwa 60 000 Untersuchungen mit Tc-99m durchgeführt2. Dies entspricht etwa einem Zehntel des weltweiten Bedarfs an Tc-99m. Hauptsächlich findet es Anwendung zur Untersuchung der Schilddrüsenfunktion, aber auch zur Diagnose bei Erkrankungen anderer Organe wie Lunge, Herz, Leber, Galle und dem Skelettapparat.

Mo-99 Gewinnung durch Bestrahlung

Die effizienteste und meist genutzte Methode zur Produktion von Mo-99/Tc-99m ist diejenige mittels Kernspaltung. Die Gewinnung von Tc-99m führt über die Spaltung von U-235 zum Spaltprodukt Mo-99, das mit einer Halbwertszeit von 66 Stunden zu Tc-99m zerfällt. Tc-99m wiederum zerfällt mit einer Halbwertszeit von 6 Stunden unter Aussendung niederenergetischer Gammastrahlung zu dem meta-stabilen Tc-99. Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der die Hälfte eines radioaktiven Stoffes zerfallen ist. Da sowohl Mo-99 mit 66 Stunden als auch Tc-99m mit 6 Stunden nur kurze Halbwertszeiten haben, wird unmittelbar deutlich, dass das in der Medizin meist genutzte Radioisotop Tc-99m nicht gelagert werden kann. Daher müssen die Schritte in der gesamten Produktionskette zügig und gut aufeinander abgestimmt ablaufen, um die Krankenhäuser rechtzeitig mit der notwendigen Menge an Tc-99m zu beliefern.

Molybdän-99 Versorgungskette (Bild: FRM II/TUM)

Nach erfolgter Bestrahlung der Uran Targets (Al-umhüllte Platten oder Röhrchen beladen mit 19,75% angereichertem U-235), typischerweise über einen Zeitraum von sechs Tagen, werden diese anschließend in hierfür spezialisierten Laboratorien (Prozessor) chemisch aufgelöst und das in den Targets gebundene Mo-99 abgetrennt. Zur Verwendung in Krankenhäusern wird das Mo-99 in sogenannten Mo-99/Tc-99m-Generatoren verpackt. In diesen Generatoren zerfällt das Mo-99 mit seiner Halbwertszeit von 66 Std. zu Tc-99m, das dann in einer chemischen Säule vor Ort im Krankenhaus eluiert bzw. „herausgemolken“ wird. Je nach Anwendung kann das Tc-99m anschließend an ein geeignetes, „intelligentes“ Trägermolekül, das später im Patienten entsprechende Strukturen, z.B. Tumorzellen, erkennt und dort andockt, gekoppelt werden. Dem Patienten wird Tc-99m mit oder ohne pharmazeutische Markierung injiziert. Tc-99m sendet bei Zerfall zu Tc-99 Gammastrahlung aus, die dann ortsabhängig vermessen wird. Die kurze Lebensdauer des Diagnose- oder Therapieisotops Tc-99m von 6 Stunden und die geringe Energie der Gammastrahlung minimieren die Strahlenbelastung des Patienten.

Wesentlicher Beitrag des FRM II zur Versorgungssicherheit Mo-99/Tc-99m

Aufgrund der Kurzlebigkeit des Ausgangsisotops Mo-99 und dem großen Bedarf an Mo-99/Tc-99m benötigt Europa – und ebenfalls Deutschland als größter Einzelverbraucher – eine eigene mittel- und langfristig gesicherte Versorgungskette für Mo-99/Tc-99m. Mit der Fertigstellung der zurzeit im Bau befindlichen Mo-99 Bestrahlungsanlage wird der FRM II wesentlich zur Versorgungssicherheit mit Mo-99/Tc-99m in Deutschland und Europa beitragen.

Weltweite Bemühungen zur Sicherstellung der Versorgung mit Mo-99/Tc-99m

Weltweit arbeiten die derzeitigen und zukünftigen Betreiber von Bestrahlungsanlagen zur Produktion von Mo-99 sowie Vertreter aller in der Versorgungskette beteiligten Industriepartner in einer von der OECD/NEA gegründeten Arbeitsgruppe, in der sogenannten HLG-MR (High-level Group on the Security of Supply of Medical Radioisotopes), zusammen, um die nachhaltige Versorgung mit dem Radioisotop Mo-99/Tc-99m auch in künftigen Jahren sicherzustellen. Die Ergebnisse dieser Gruppe werden regelmäßig von der OECD/NEA auf ihren Webseiten veröffentlicht.

Referenzen:

1The Supply of Medical Radioisotopes: The Path to Reliability, ISBN-978-92-64-99164-4, OECD 2011

2Radionuklidengpass: Ursachen und Lehren, A. Bockisch, F. Gründwald, J. Kotzerke; Nuklearmedizin 2009; 48:55-57