Transcript Nanocząstki jako nośniki emiterów alfa w celowanej terapii

NANOCZĄSTKI JAKO NOŚNIKI EMITERÓW
ALFA W CELOWANEJ TERAPII
Edyta Leszczuk
Centrum Radiochemii i Chemii Jądrowej
Instytut Chemii i Techniki Jądrowej
”- LIFE SCIENCES -” , Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów, UW
9.04.2014 , Warszawa
Zalety cząstek alfa
•
duża wartość LET (≈ 100 keV/μm)
•
powodują podwójne pęknięcia w nici
DNA (energia cząstek α: 4 - 10 MeV)
•
w mniejszym stopniu oddziałują na
zdrowe komórki otaczające nowotwór
•
izotopy emitujące cząstki α są idealne
do leczenia małych guzków,
przerzutów nowotworowych
Wybrane emitery cząstek α dla celowanej terapii
Izotop
T1/2
225Ac
10 d
213Bi
45,6 min
212Bi
60 min
Produkcja
229Th/225Ac
Produkcja w cyklotronie: 226Ra(p,2n)225Ac
225Ac
228Th
(10 d) / 213Bi generator
(1,9 y) → 212Pb(10,6 h)/212Bi
211At
7,2 h
Produkcja w cyklotronie : 209Bi(α,2n)211At
Energia < 30 MeV
226Th
30 min
230U/226Th
149Tb
4,1 h
223Ra
11,4 d
Ta (p,spall)
152Gd
227Ac/223Ra
(p,4n)
Nanostruktury
Glukoza
Micele
Peptydy
Wirusy
Liposomy
Dendrymery
http://wichlab.com/research
Komórki
Nanocząstki typu Kropki
core-shell
kwantowe
Kryształy
soli
Polimery
Piłka do
tenisa
Nanocząstki jako potencjalne radiofarmaceutyki
Radiofarmaceutyk
Zastosowanie
Bibliografia
PET/CT
Devaraj et al. 2009
198Au-NP
terapia
(βmax = 0.96 MeV;
t. = 2.7 d)
Katti et al. 2006
64Cu-DOTA-SWNT-RGD
PET/Raman spectroscopy
Liu et al. 2007
64Cu-DOTA-QD-RGD
PET/NIRF
Cai et al. 2007
198Au-dendrymer
terapia
Khan et al. 2008
223Ra-liposom
Alfa-terapia
Henriksen et al. 2003
18F-CLEO
(nanocząstki tlenku
żelaza)
Zalety zastosowania nanocząstek
jako nośników radionuklidów
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Stosunkowo nieskomplikowana synteza nośnika – nanocząstek
Możliwość syntezy nanocząstek o określonych rozmiarach
Łatwość znakowania wybranym izotopem
Trwałe znakowanie nanocząstek izotopem (znikomy wyciek izotopów pochodnych z nośnika)
Możliwość przyłączenia wielu radionuklidów oraz różnego rodzaju radionuklidów do jednej
nanocząstki
Możliwość pokrycia powierzchni nanocząstek związkami organicznymi np. polietylenoglikolem
Wykorzystanie mechanizmu EPR (ang. enhanced permeability and retention) w celu
dostarczenia nanocząstek do guza
W Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej prowadzone są badania nad następującymi
rodzajami nanocząstek:
•
Nanozeolity
•
Nanocząstki dwutlenku tytanu
•
Nanocząstki złota
Nanozeolity
Mex/n [(AlO2)x(SiO2)y]· zH2O
Selektywność jonowymienna różnych
zeolitów
Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ > Ra2+
labilne kationy
Szkielet zeolitu
(ładunek -1)
Ca2+ > Sr2+ > Mg2+ > Ba2+ > Ra2+
Ca2+ > Mg2+ > Sr2+ > Ba2+ > Ra2+
Ra2+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+
|Na12 (H2O)27|8 [Al12Si12O48]8
•
Skaningowa mikroskopia
elektronowa
•
Transmisyjna mikroskopia
elektronowa
•
Metoda dynamicznego
rozpraszania światła
Przyłączanie biokoniugatu do powierzchni nanozeolitu
O
NH2
O
O
O
+
NaA
NH
NH
O
O
O
NH
NH
O
Si
S
O
NH
NH
NH
O
NH
NH2
NH
n
O
O
O
O
O
O
O
NH2
Woda/etanol (4% v/v)
t=1h
O
NH2
O
O
NaA
O
NH
NH
O
O
O
O
NH
NH
O
Si
S
O
NH
NH
O
NH
NH
NH2
NH
n
O
O
O
O
NaA-silan-PEG-SP(5-11)
NH2
O
O
Stabilność nanozeolitu NaA wyznakowanego 223Ra
223Ra
% wycieku aktywności do roztworu
Roztwór
0,9% NaCl
po 24 h
po 96 h
0,1 % (223Ra)
0,2 % (211Pb, 211Bi)
0,1 % (223Ra)
0,9 % (211Pb, 211Bi)
α, 11.4 d
5.7 MeV
219Rn
α, 3.96 s
6.8 MeV
215Po
α, 1.78 ms
7.4 MeV
0,02 M PBS
10-3 M
EDTA
0,2 % (223Ra)
1,1 % (211Pb, 211Bi)
0,2 % (223Ra)
0,8 % (211Pb, 211Bi)
0,1 % (223Ra)
13,4 % (211Pb, 211Bi)
0,1 % (223Ra)
16,3 % (211Pb, 211Bi)
211Pb
, 36.1 min
0.447 MeV
211Bi
α, 2.17 min
6.6 MeV
207Tl
Surowica
krwi ludzkiej
(223Ra)
0,2 %
3,5 % (211Pb, 211Bi)
(223Ra)
0,2 %
9,8 % (211Pb, 211Bi)
, 4.77 min
1.42 MeV
207Pb
stabilny
Nanocząstki dwutlenku tytanu
OH
OM
• Dwutlenek tytanu wykazuje wysokie właściwości jonowymienne
TiO2
OH
+
nM
MO
TiO2
OH
+
n H+
OH
OH
OH
i tworzy silne wiązania koordynacyjne w wielowartościowymi kationami:
M+ < M2+ < M3+ < M4+
• Synteza nanocząstek o niewielkich rozmiarach ( 5 – 25 nm) jest zazwyczaj prosta do
przeprowadzenia.
• Niektóre rodzaj nanocząstek TiO2 mogą wykazywać duże rozwinięcie powierzchni właściwej
(> 200 m2/g).
OAg
OH
OH
1)Sorpcja Ag+
AgO
2) Redukcja Ag+
Znakowanie
OH At
At -AgO
OH
ORh
OH
OH
1)Sorpcja Rh3+
RhO
TiO2
TiO2
OH
OH
OH
OH
TiO2
TiO2
ORh-At
TiO2
OAg-At
Synteza i znakowanie nanocząstek TiO2-Ag i TiO2-Rh
Znakowanie
OH At
At -RhO
TiO2
OH
OH
OH
OH
OH
Badanie stabilności nanocząstek TiO2-Ag i TiO2-Rh
wyznakowanych 211At
Nanocząstki TiO2-Ag
Roztwór
0,02M PBS
0,9% NaCl
10-3 M Cysteina
10-3 M Glutation
Surowica ludzka
~40 nm
~ 25 nm
~5 nm
0,5
0,6
2,3
3
1,9
0,5
0,6
1,2
2,2
2,8
1,6
0,8
1,4
3,1
5,8
Roztwór
Nanocząstki TiO2-Rh
~40 nm
~ 25 nm
0,02M PBS
1,77
2,86
0,9% NaCl
0,12
0,65
10-3 M Cysteina
17,83
19,62
10-3 M Glutation
14,74
14,46
Surowica ludzka
23,21
7,83
Nanocząstki złota znakowane 211At
•
Nanocząstki zsyntezowane metodą Turkiewicza
•
Średnica ~18 nm (DLS)
Roztwór
% wycieku At-211
Sól fizjologiczna
1,74
PBS
0,65
Glutation 10-3 M
1,1
Cysteina 10-4 M
0,27
Surowica ludzka (osocze)
0,24
DALSZE PLANY
•
•
•
Synteza nowego typu nanocząstek core-shell z wbudowanymi izotopami 211At lub 212Pb
Badania nad znakowaniem 211At nowych ultra małych nanocząstek złota zbudowanych
z 10 atomów złota.
Badania nad znakowaniem nanocząstek złota z przyłączonymi przeciwciałami
monoklonalnymi
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ