Denne artikkelen er produsert og finansiert av De regionale forskningsfondene - les mer.

De delene av kroppene som injiseres med kontrastmiddel, «lyser opp» og blir tydeligere på røntgenbildet.
De delene av kroppene som injiseres med kontrastmiddel, «lyser opp» og blir tydeligere på røntgenbildet.

Forskerne fant en bedre måte å lage kontrastmiddel til røntgen

I dag blir konstrastmiddel laget som en gryterett i en reaktor, men det kan være mer effektivt å lage det i rør.

Publisert

Hvert eneste sekund, døgnet rundt, settes flere doser med kontrastmiddel til røntgen rundt om i verden. Dette er stoff som brukes i medisinske bildeundersøkelser for å øke kontrasten mellom ulike vev og organer i kroppen. De delene av kroppene som får sprøytet inn kontrastmiddel, lyser opp og blir tydeligere på bildet.

Ny forskning viser at kontrastmiddel kan lages mer effektivt ved å flytte deler av produksjonsprosessen fra tradisjonelle reaktorer og inn i rør.

Når hele røret fylles med væske og settes under trykk, er det enklere å øke temperaturen. Da tar de kjemiske reaksjonene kortere tid, uten at viktige ingredienser fordamper.

Stor etterspørsel

De viktigste virkestoffene i kontrastmidler, iohexol og iodixanol, ble utviklet av norske Nycomed. Verdens største produsent av røntgenkontrastmidler ligger også i Norge, GE Healthcare på Lindesnes.

– Behovet for slike kontrastmidler øker betydelig etter hvert som flere land får bedre utbygd helsevesen, og det er en utfordring å holde tritt med etterspørselen. Samtidig leter vi etter en produksjonsmåte som er raskere, mindre energikrevende og mer miljøvennlig, sier Torfinn Håland, som er forskningskoordinator i GE Healthcare.

Han har doktorgrad i kjemi fra Universitetet i Bergen. Og da var det nettopp hvordan kontrastmidler kan produseres mer effektivt, som var temaet for forskningen hans.

Nå har han ledet et forskningsprosjekt som ser på det samme. Prosjektet fikk støtte fra Regionale forskningsfond Agder (RFF Agder).

– I de fleste næringer og bedrifter er forskning en nødvendig del av innovasjonsprosessen. Utvikling og omstilling krever ny kunnskap, og den mest effektive måten å frembringe dette på, er gjennom forskning, sier sekretariatsleder Tone Haraldsen i RFF Agder.

Torfinn Håland og kollega Heidi Hjelmen Kvande på laboratoriet.
Torfinn Håland og kollega Heidi Hjelmen Kvande på laboratoriet.

Fra gryterett til kontinuerlig flyt

– I dag produserer vi i batch. Det er litt som å lage gryterett hjemme på kjøkkenet. Vi putter ingredienser som skal reagere med hverandre oppi gryta, setter på varmen og koker til det er ferdig, forklarer Håland.

– Etterpå må gryteretten avkjøles. Vi må skille ut de stoffene vi skal ha med videre, vaske dem, tørke dem i en trommel, knuse dem og flytte dem til neste trinn i produksjonen.

Denne produksjonsmetoden krever mye tid og energi. Derfor har forskerne forsøkt å gjøre produksjonen løpende, slik at de ikke trenger å skru «plata av og på» hele tiden. De bygde en modell i laboratoriet. Den har rør som kan varmes opp og kjøles ned.

Opp med temperaturen

I det som kalles kjemisk syntese reagerer ulike molekyler med hverandre for å skape nye molekyler med bestemte egenskaper. En av de største utfordringene med en slik syntese er å få ned reaksjonstiden, men uten at det dannes uønskede biprodukter.

Og for å få ned reaksjonstiden, økes temperaturen. Det meste i atomenes og molekylenes verden skjer hurtigere jo varmere det er.

– Vi snakker om kostbare ingredienser, og hvis reaksjonstiden er for lang, kan mye verdifullt stoff degradere, sier Håland.

Når de gjorde forsøk med høy temperatur, så fungerte rør mye bedre.

– I batch bruker vi en reaktor, og der gikk mer av det viktigste stoffet over i gassform og da er det tapt, sier han.

– I løpende produksjon er hele røret fylt med væske, og da går ikke stoffene så lett over i gassform.

Verdens største produsent av røntgenkontrastmidler ligger på Lindesnes.
Verdens største produsent av røntgenkontrastmidler ligger på Lindesnes.

Fortsatt utfordringer

Når forskerne sammenligner rør med dagens metode, byr kontinuerlige syntese på utfordringer. Både med biprodukter og at det er vanskelig å få til stabil produksjon over tid.

Den nederlandske forskningsinstitusjonen TNO bidro i studien. Seniorforsker Leon Geers forteller at den kontinuerlige prosessen i rør egentlig ganske enkel, fordi alle stoffene er i væskefase. Det er ingen faste stoffer eller gasser involvert.

– Det som gjorde den løpende prosessen kompleks, var strenge krav til å holde pH-verdien i riktig område. Derfor måtte vi ha mange tilsatspunkter for de ulike kjemikaliene.

Tilsatspunkter er åpninger i røret der ingrediensene kan tilsettes.

– Det var utfordrende å få til god nok miksing i disse punktene. Dersom det oppstod ustabilitet i ett av dem, påvirket det hele systemet negativt, sier Geers.

Produksjonen vil fungere bedre i full skala

Han mener at når produksjonsutstyret går fra laboratoriestørrelse til ordentlig størrelse, vil det fjerne en del av utfordringene de hadde i forsøkene.

– Når dimensjonene er små, er det utfordrende å få blandet væskestrømmene ordentlig, og det fører til uønskede biprodukter. I større skala er det mye lettere å skape turbulens og dermed få mikset ingrediensene skikkelig, sier seniorforskeren.

Han synes det var utfordrende å jobbe med syntesen i løpende prosess.

– Den kommer på topp-ti-lista over de mest krevende prosessene vi har studert hos oss, sier Geers.

Fra forsøkene med å produsere røntgenkontrastmidler i rør i stedet for i «gryte».
Fra forsøkene med å produsere røntgenkontrastmidler i rør i stedet for i «gryte».

Nøyaktige steg

Å lage kontrastmiddel er ingen enkel jobb. Det omfatter mange og kompliserte kjemiske prosesser som må gjennomføres nøyaktig og steg for steg.

For å ende opp med riktig produkt, må en gjennomføre kjemiske reaksjoner i flere trinn med rensetrinn mellom hver nye reaksjon.

– Å hive alle ingrediensene oppi gryta på én gang går ikke, da får vi helt andre kjemiske reaksjoner enn vi ønsker oss, sier Håland.

Konklusjonen fra forskningsprosjektet er at kontinuerlig filtrering, vasking og tørking er en suksess.

Sparer mellomlagring og tørker bedre

Vanligvis skjer tørking i store tørketromler, men i den nye produksjonsmodellen blir fuktig stoff i stedet transportert direkte inn i et tørkekammer, hvor det møter varm luft.

Ut igjen fra tørkekammeret går tørket produkt og fuktig luft. Dette skjer kontinuerlig.

– Tørking ved å blåse varm luft inn i et tørkekammer er effektivt. Det er også mindre energikrevende enn å bruke de store tørketromlene, som må gå i ganske mange timer. Stoffet vi får ut av røret, kan gå lettere inn i neste syntesetrinn og da sparer vi både tid og plasskrevende mellomlagring.

– I løpet av et års tid går vi over fra forsøk i labskala til forsøk i pilotstørrelse. Jeg er overbevist om at dette kommer til å bli realisert i industriell skala; altså i reell produksjon, sier Håland.

Ingen eierinteresser

Ingen som er intervjuet i saken har eierinteresser i GE Healthcare eller økonomiske interesser i forskningen. Torfinn Håland er ansatt forskningssjef og forsker i GE Healthcare, Leon Geers er ansatt i det nederlandske forskningsselskapet TNO.