Automatisation de la séparation des radionucléides au National Physical Laboratory
22 August 2023
Le Hidex Q-ARE 50 possède deux zones de réactifs pouvant contenir jusqu'à 12 flacons de réactifs d'un litre, ce qui a permis au NPL d'étudier les séparations de grands volumes pour les radionucléides à faible activité dans l'eau potable.
Le Hidex Q-ARE 50 est un système automatisé d'extraction de radionucléides qui a été installé dans le groupe de métrologie nucléaire du National Physical Laboratory
Le premier système de chromatographie d’extraction automatique dédié à la séparation des radionucléides Hidex Q-ARE 50 au Royaume-Uni a été livré au groupe de métrologie nucléaire du National Physical Laboratory (NPL), où il sera utilisé pour effectuer la chromatographie liquide en vue de la séparation des radionucléides. Le NPL est l'institut national de métrologie du Royaume-Uni. Il est responsable de la réalisation, de la maintenance et du développement des principaux étalons de mesure du Royaume-Uni et les utilise pour fournir des étalons, des calibrations, des mesures et des tests aux utilisateurs.
Ben Russell, responsable du domaine scientifique, et les chercheurs Hibaaq Mohamud et Alexandre Tribolet, espèrent réaliser une séparation automatisée des radionucléides en utilisant le Q-ARE 50 pour remplacer l'actuelle chromatographie à vide sur colonne sèche (DCVC). Le Q-ARE 50 a une capacité de traitement simultané de quatre échantillons et deux zones de réactifs pouvant contenir jusqu'à douze flacons de réactifs.
Faire preuve de reproductibilité et d'une méthodologie robuste
Hibaaq a déclaré : "Notre principal intérêt pour le Q-ARE est l'automatisation de nos méthodes manuelles de séparation existantes, qui reposent sur une boîte à vide. Dans nos travaux antérieurs, nous avons dû démontrer la reproductibilité et la robustesse de la méthodologie, ce que le Q-ARE nous permettra d'améliorer."
"Ce que nous avons parfois constaté dans les séparations précédentes utilisant la boîte à vide, ce sont des variations dans les résultats, malgré l'utilisation d'une méthodologie répétée. La médecine nucléaire demande de plus en plus l'utilisation de méthodes automatisées et l'automatisation du Q-ARE nous permettra de manipuler des matériaux de haute activité sans avoir à les séparer manuellement à l'aide de la boîte à vide."
“La boîte à vide exige que nous soyons présents en personne. Le fait de pouvoir transférer la méthodologie de séparation existante dans un processus automatisé réduira le temps nécessaire pour effectuer la chromatographie liquide et nous permettra de mieux contrôler les débits.“
"Le Q-ARE nous permet de traiter un plus grand nombre d'échantillons et de rationaliser le processus de séparation et d'analyse. Il est également très intéressant de pouvoir combiner ce processus avec des mesures par spectrométrie de masse afin d'automatiser davantage nos procédures."
Ben explique : "Lorsque nous effectuons des séparations pour la médecine nucléaire, nous devons contrôler de très près les réactifs et les volumes que nous utilisons. Par exemple, les éléments de la série des lanthanides ont des propriétés chimiques très proches les unes des autres et il est difficile de les séparer proprement. Nous pouvons les séparer à l'aide de boîtes à vide, mais c'est un processus qui demande beaucoup de temps et de main-d'œuvre et qui exige que nous restions sur place pendant toute la durée du processus et que nous le suivions, en pesant chaque échantillon pour vérifier que les volumes et les débits sont corrects. Si nous pouvons automatiser ce processus de manière fiable, le temps des analystes sera beaucoup mieux utilisé."
"Autre exemple, nous avons étudié les séparations à haut volume pour les radionucléides à faible activité dans l'eau potable, ce qui signifie qu'il faut faire passer jusqu'à un litre par une seule pompe. Avant le Q-ARE, nous n'avions pas les moyens de charger un litre et de le pomper à travers une résine. Nous devions constamment revenir en arrière et recharger. Ce n'est plus le cas aujourd'hui."
Chromatographie liquide en tandem automatisée
Le Q-ARE est doté d'un mode de chromatographie simple et d'un mode de chromatographie en tandem. Le mode de chromatographie en tandem permet à l’échantillon et aux réactifs de s’écouler consécutivement à travers deux colonnes. L’élution est effectuée à partir des deux colonnes dans différentes bouteilles d’élution automatiquement sans étapes manuelles. Jusqu’à 5 fractions d’élution peuvent être collectées à partir d’un échantillon et un total de 4 échantillons peuvent être traités en parallèle en mode tandem.
Alex a déclaré : "Lorsque nous utilisons le DCVC, nous devons préparer les colonnes ou les intervertir, mais la chromatographie en tandem du Q-ARE nous permet de séparer deux colonnes différentes et de collecter les éléments qu'elles contiennent. En nous permettant d'effectuer davantage de séparations, il libère les analystes."
Mise au point de procédures de séparation utilisant le comptage des décroissances et la spectrométrie de masse
Ben a expliqué les divers domaines dans lesquels le groupe de métrologie nucléaire utilisera le Q-ARE.
"Nous développons des procédures de séparation pour des analyses ultérieures utilisant le comptage des décroissances ou la spectrométrie de masse pour des applications telles que la médecine nucléaire, y compris les diagnostics et les thérapies pour le traitement du cancer, l'énergie nucléaire, la surveillance de l'environnement, y compris le démantèlement des installations nucléaires, et l'analyse médico-légale. Cela pourrait être utilisé pour identifier les rapports isotopiques afin de déterminer la source de la contamination nucléaire à la suite d'un incident radiologique, ou pour la surveillance à long terme des radionucléides afin d'enregistrer la circulation océanique ou la 'reconstruction du climat'."
Optimisation des méthodes de travail
Le groupe de métrologie nucléaire a été formé par Ari Lehmusvuori, responsable de la ligne de produits Hidex, et Chris Harrison, responsable des opérations de service de LabLogic, avant, pendant et après l'installation, afin de permettre à l'équipe d'optimiser ses méthodes.
Ben se souvient : "Lors du symposium international sur l'analyse radiochimique nucléaire et environnementale qui s'est tenu à York en septembre 2022, Ari nous a fait une démonstration du Q-ARE après que nous l'ayons commandé, mais avant qu'il ne soit livré. Il a pris le temps de nous familiariser avec l'appareil, ce qui s'est avéré très utile."
Hibaaq a déclaré : "Chris a fait une très bonne présentation du Q-ARE et de son logiciel. Il a passé en revue un grand nombre de configurations différentes et nous l'avons depuis approché pour lui parler de certains des protocoles que nous aimerions essayer, et il a eu la gentillesse de passer en revue chaque étape avec nous."
Alexandre ajoute : "Chris était vraiment accessible et facile à interroger. Il a répondu à toutes nos questions et nous a envoyé tous les documents que nous lui avons demandés. Il s'est montré très compréhensif à l'égard du logiciel, que nous devons contrôler à des fins de cybersécurité, et il a été heureux de travailler en tandem avec notre groupe informatique à cet égard."
En Savoir plus
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