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Organisationseinheit der BAM
Technetium- and Rhenium-Labelled Fatty Acids as Model Compounds for Myocardial Metabolism Imaging
(2002)
In an attempt to develop new technetium-based radiopharmaceuticals for the non-invasive diagnosis of oxidative myocardial metabolism, rhenium model compounds according to the 3+1' mixed ligand approach as well as the organometallic tricarbonyl-design were synthesized. The geometrical impact of different chelates on the integrity of the fatty acid head structure was determined by single crystal X-ray analyses. To evaluate the diagnostic potential of the analogous Technetium-99m compounds, fatty acid complexes of the 3+1' mixed ligand type were prepared on n.c.a.-level and studied in the isolated constant-flow-perfused guinea pig heart model; compared to established [123I]Iodine-labelled fatty acid radiotracers, the tested Technetium-99m derivatives showed a specific, however significantly lower myocardial extraction rate.
Our group previously synthesized 99mTc-labeled fatty acids suitable for myocardial metabolism and flow imaging. In this set of experiments, 29 new analogues were synthesized according to the 4 + 1 mixed ligand approach with some specific differences. Conventional 4 + 1 99mTc-fatty acids are built in the sequence: Tc-chelate, alkyl chain, and carboxylic group. We developed compounds following a new design with the sequence: carboxylic group, alkyl chain, Tc-chelate, and lipophilic tail. Therefore, the 99mTc-chelate was transferred to a more central position of the compound, aiming toward an improved myocardial profile and an accelerated liver clearance. In this context, several functional groups incorporated in the lipophilic tail section were tested to evaluate their influence on the compound's character. In addition to biodistribution studies in vivo, the myocardial first-pass extraction of the compounds was tested in an isolated Langendorff rat heart model. A satisfactory myocardial uptake of up to 20% of the injected dose (% ID) in the perfused heart and a fast liver clearance in vivo with only 0.29% ID/g at 60 min postinjection demonstrate that the induced molecular modifications affect the kinetics of 99mTc-radiolabeled fatty acid compounds favorably. From the data set, rules for estimating the biodistribution of fatty acids tracers are deduced.
Der Bericht zum Arbeitspaket 3 baut auf den Ergebnissen der internationalen Recherche (AP1) sowie der Zusammenstellung der Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen für die Endlagerbehälter (AP2) auf. Die Anforderungen an die Behälter – regulatorische, betriebliche sowie solche aus der Standortgeologie und den Einwirkungen und Prozessen, denen die Behälter ausgesetzt sind – werden hergeleitet und systematisch dargestellt.
Die für das Endlagersystem zu betrachtenden Nutzungsphasen werden aus den regulatorischen Anforderungen hergeleitet und charakterisiert. Die Einwirkungen auf die Behälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen sowie die sich für die Erfüllung der Sicherheitsfunktionen des Behälters als Teil des Endlagersystems ergebenden Behälterfunktionen werden ebenfalls wirtsgesteins- und zeitphasenabhängig betrachtet. Schließlich werden aus den Einwirkungen auf die Behälter und den Anforderungen an die Behälterfunktionen auch quantifizierbare Behälterfunktionen für alle drei potenziellen Wirtsgesteine abgeleitet.
Bei der Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle (Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle und ausgediente Brennelemente) in Deutschland werden auf Grundlage des Standortauswahlgesetzes von 2017 die drei potenziellen Wirtsgesteine Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein in Betracht gezogen. Die Auswahl eines konkreten Endlagerstandortes steht dabei in engem Zusammenhang mit den für die jeweiligen Wirtsgesteine geeignet erscheinender Endlagersystemen. Zentraler Bestandteil dieser Endlagersysteme sind die Endlagerbehälter, deren Gestaltung und Auslegung maßgeblich die Randbedingungen für die Transport- und Einlagerungstechnik vorgibt und zudem die Nachweise zur Betriebs- und Langzeitsicherheit entscheidend prägt. Daher ist es für die Behälterentwicklung erforderlich, die an Endlagerbehälter zu stellenden Anforderungen systematisch herzuleiten. Auf dieser Grundlage können anforderungsgerechte Endlagerbehälter zielgerichtet für die jeweils zu untersuchenden Endlagerstandorte in unterschiedlichen Wirtsgesteinen entwickelt werden.
Dieser Beitrag fasst die wesentlichen Ergebnisse des von BAM und BGE TECHNOLOGY GmbH im Zeitraum 2017 bis 2020 bearbeiteten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsvorhabens KoBrA zusammen, die in einem Abschlussbericht und vier zugehörigen Teilberichten umfassend dokumentiert sind.
Im Forschungsvorhaben KoBrA werden Anforderungen an Endlagerbehälter für hochradioaktive Abfälle erstmals systematisch und unter Berücksichtigung des internationalen Standes von Wissenschaft und Technik hergeleitet. Parallel werden die behälterrelevanten Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen für Endlagerbehälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein ermittelt. Darauf aufbauend werden die zur Erfüllung der Anforderungen unter den gegebenen Einwirkungen und Beanspruchungen notwendigen Behälterfunktionen bestimmt und erste Konzeptideen für zukünftige Endlagerbehälter diskutiert bzw. entwickelt.
Dieser Bericht untersucht die im ersten Arbeitspaket ermittelten vorhandenen bzw. entwickelten Behälterkonzepte dahingehend, inwieweit die jeweiligen Behälterfunktionen unter den im zweiten und dritten Arbeitspaket ermittelten Randbedingungen und Einwirkungen den im dritten Arbeitspaket ermittelten Anforderungen an endlagerfähige Behälter in einem deutschen Endlager genügen. Zum anderen sollen, basierend auf den im zweiten Arbeitspaket ermittelten Randbedingungen und den im dritten Arbeitspaket hergeleiteten und zusammengestellten Anforderungen an die Endlagerbehälter, Vorschläge für mögliche generische Endlagerbehälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein erarbeitet werden. Die im ersten Arbeitspaket recherchierten Behälterkonzepte, deren Entwicklungslinien und zugrundeliegende Behälteranforderungen bilden hier den Ausgangspunkt für weitergehende Überlegungen hinsichtlich ihrer potenziellen Eignung für ein zukünftiges deutsches Endlager und zur Skizzierung generischer Konzepte für zukünftige Endlagerbehälter.