Voor het eerst in de V.S. Wetenschappers van Argonne hebben 3D-printen gebruikt om de recycling van de voorlopers van een belangrijke medische isotoop op te schalen.

Molybdeen-99 (Mo-99) is een belangrijke medische isotoop die wordt gebruikt om radiologen te helpen bij het opsporen van hartaandoeningen, botverval en sommige soorten moeilijk te vinden kankers. Wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben een nieuwe manier ontdekt om er nog meer uit te halen.

Verrijkt molybdeen, waaruit Mo-99 kan worden gemaakt, is duur, kost ongeveer $ 1, 000 per gram. Commerciële producenten misten een gemakkelijke, kosteneffectieve manier om het verrijkte materiaal te recyclen - tot nu toe. (Merk op dat Mo-99 vervalt tot technetium-99m, die radiologen vervolgens gebruiken om de eigenlijke geneesmiddelen te ontwikkelen die in medische procedures worden gebruikt.)

Voor het eerst in de V.S. Wetenschappers van Argonne hebben de recycling van isotopisch verrijkt molybdeen opgeschaald, Mo-98 of 100, op technische schaal met behulp van nieuwe 3D-geprinte onderdelen. Deze nieuwe aanpak maakt de recyclingmethode van het laboratorium, die in 2015 werd ontwikkeld door Mo-99-programmamanager Peter Tkac en anderen, sneller, betrouwbaarder en voordeliger.

De voordelen van 3D-printen ontsluiten

Toen Tkac en collega's voor het eerst ontdekten hoe verrijkt molybdeen kon worden gerecycled, het proces bleek vervelend. Het team heeft het gebruikte verrijkte molybdeen omgezet, samen met andere chemicaliën, tot een zure oplossing. Vervolgens zuiverden ze het verrijkte molybdeen in meerdere stappen met behulp van trechters en reageerbuizen.

"Onze oorspronkelijke methode zou heel moeilijk te automatiseren zijn geweest, ' zei Tkac.

Een jaar later, Tkac begon samen te werken met Peter Kozak en anderen om het proces te automatiseren, die afhankelijk is van bijtende chemicaliën. Het team verving trechters en reageerbuizen door 3D-geprinte acrylcontactoren, die chemicaliën draaien en scheiden met behulp van middelpuntvliedende kracht. De onderzoekers zeiden dat deze contactoren de recycling van verrijkt molybdeen goedkoper en efficiënter maken.

"We hebben elke contactor als één stuk geprint met gestroomlijnde functies en minder externe verbindingen, " aldus Kozak. "Hierdoor kunnen we de vloeistof zo snel en betrouwbaar mogelijk door het systeem duwen."

Het nieuwe proces scheidde het verrijkte molybdeen effectief van kalium en andere verontreinigingen, zoals beschreven in een artikel van 26 december in de Journal of Solvent Extraction and Ion Exchange.

Nog, er ontstond een probleem. Het zoutzuur corrodeerde het 3D-geprinte plastic na ongeveer 15 uur gebruik.

"Ons experiment was succesvol, "zei Kozak. "Maar als je wilt overstappen op volledige productie, je hebt materiaal nodig dat veel langer meegaat."

Op zoek naar PEEK-prestaties

Kozak en Tkac vonden al snel een duurzamer materiaal genaamd polyetheretherketon (PEEK). PEEK is een betere keuze omdat het bestand is tegen de minerale zuren van de recyclingmethode en veel organische oplosmiddelen.

Maar PEEK-materiaal, het team vond, krimpt ook zoals het wordt afgedrukt, waardoor het materiaal kromtrekt. Compenseren, Kozak heeft de ventilatorsnelheid en temperatuur van de printer aangepast, wat hem hielp PEEK-materialen te printen die sterker en flexibeler zijn dan het originele acrylplastic. Met PEEK-materiaal, vond het team het beste van twee werelden:efficiënt, snel, en kosteneffectieve recycling van verrijkt molybdeen dat sterk genoeg is om bestand te zijn tegen de chemicaliën die molybdeen scheiden van andere materialen.