Transcript Radiofarmacja
Radiofarmacja
Radiofarmacja
Radiochemia
ligand łącznik biomolekuła
Chemia organiczna Chemia koordynacyjna Biologia molekularna
Rodzaje rozpadow
Rozpad przyklad zastosowanie g , EC 99m Tc a 211 At b b + 90 18 Y diagnostyczne terapeutyczne terapeutyczne F diagnostyczne Auger 125 I (PET) terapeutyczne
Radionuklidy w medycynie
Otrzymywanie radionuklidów Naturalne np. 226 Ra Reaktor jądrowy Cyklotron Generatory radionuklidów
Reaktor jądrowy
Reaktor jądrowy jest źródłem neutronów
- termicznych - wolnych - niskoenergetycznych
59 Co + n 60 Co
- szybkich - wysokoenergetycznych
47 Ti + n 47 Sc + p
rozszczepienie 235 U 235 U 90 Sr, 99 Mo, 103 Ru 131 I,
Akcelerator
Bombardowanie protonami 18 O + p
18 F + n Bombardowanie cząstkami
a
209 Bi +
a
211 At + 2n
Generatory radionuklidów
99 Mo 2 99m Tc 6 99 Tc Dojenie radionuklidów
Radioizotop 131 I 67 Ga 99 Mo (generator) 99m Tc 111 In 123 I 201 Tl
Radionuklidy diagnostyczne
T 1/2 Typ rozpadu E( g ) keV 8 dni 3,26 d 2,75 d b EC (100%) b (100%) EC (100%) 364 93, 185 181,740 6,0 h 2,8 d 13,2 h 3,06 d EC(100%) EC (100) EC (100) EC (100) 141 173, 247 159 69-82 Reakcja jądrowa syntezy 235 U(n,f) 68 Zn(p,2n) 235 U(n,f) 98 Mo(n,g) 112 Cd(p,2n) 123 Te(p,n) 203 Tl(p,3n) 201 Pb(EC) 201 Tl
Diagnostyczna medycyna nuklearna
Chemia technetu Gamma [ 99m TcO 4 ] [ 99 TcO 4 ] [ 99m TcO 4 ] -
redukcja
[ 99m TcO 3+ ]
redukcja
[ 99m Tc 3+ ] S E O M S S R
(M = Tc;Re; E = N(R'), S)
R OC S O NH 2 Tc O CO CO
Tc -cysteina
Nowe chelaty Tc/Re M(I) tricarbonylkowe H O
Tc(I) konfiguracja 4
d
6 (niskospinowa)
OH 2 H 2 O OH 2 M OC CO OH OH CO P P Cl OH M OC CO CO + R OC S S CH 3 Cl M CO CO OC M CO CO R R OC N N Cl M CO CO
+1 MIBI TBI
TBI pozostaje w mięśniu sercowym przez ponad 1 godz.
Skany mięśnia sercowego
Jak działa pozytonowa tomografia emisyjna (PET) W PET wykorzystuje się nuklidy z niedomiarem neutronów rozpadające się według rozpadu b + . Pozyton emitowany przez nuklid jest natychmiast anihilowany z elektronem e + + e 2x 511 keV
Diagnostyczne - PET E( g ) keV Radioizotop 11 13 15 18 C N 0 F 68 Ge (generator) 68 Ga 82 Sr (generator) 82 Rb T 1/2 20,4 min 10,0 min 2.0 min Typ rozpadu b + (99.8%) EC (0.2%) b + (100%) 109.6 min 271 dni 68 min 25 d 1.3 min b + (99.9%) EC (0.1) b + + (97%) EC (3%) EC (100%) b + (90%) EC (10%) EC (100%) b + (96%) EC (4%) 511 511 511 511 511 1077 511 776 Reakcja jądrowa syntezy 14 N(p, a ) 16 O(p, a ) 14 N(d,n) 15 N(p,n) 18 O(p,n) 20 Ne(d, a ) RbBr(p,spall) Mo(p,spall) 85 Rb(p,4n)
2-Deoxyglucose
HO HO HO
C2
H O OH
HO HO HO
2-Deoxyglucose
OH Glucose O OH HO HO O HO 18 F OH 2-Deoxyglucose (DG) Hexokinase Glucose-6-PO 4 Hexokinase 2-DG-6-PO 4 spułapkowana glycogen Cykl Krebsa
Metabolizm glukozy
C 6 H 12 O Glucose 6 HEXOKINASE C 6 H 11 O 6 -6-PO Glucose-6-PO 4 4 glycolysis + TCA cycle (36-38 ATP) glycogen pentose shunt C 6 H 12 O 5 F [
18 F
]fluoro deoxyglucose FDG HEXOKINASE C 6 H 11 O 5 F-6-PO [
18 F
]fluoro deoxyglucose-6-PO 4 FDG 4 X spułapkowana
Podstawienie nukleofilowe 18 F AcO AcO AcO OTf O 18 F[F ],K222 AcO AcO OAc AcO
18 F
O HCl OAc HO HO HO
1 8 F
FDG O OH
Bioscan FDG aparat do automatycznej syntezy
ACTIVATION STUDIES WITH FDG-PET
Metabolizm glukozy w różnym wieku
FDG diagnostyka nowotworów Ze względu na szybki metabolizm komórki nowotworowe konsumują znacznie więcej glukozy niż zdrowe komórki
CT FDG - PET
67
Ga - cytryniany
• W komórkach nowotworowych jest więcej receptorów transferyny niż w zdrowych • Fe 3+ /Fe 2+ Ga 3+ • O ile Fe 3+ (z transferyną) jest pochłaniany przez komórki to jest także łatwo wydalany w postaci Fe 2+ • Ga nie ma stopnia utl 2+ i nie może być wydalony
1,7 MeV
b
0,30-0,60 MeV
b
-
a
-5,3 MeV Elektrony Augera Zakres mm
Terapeutyczne Emitery Auger 123,125 I, 99m Tc, 101m Rh, a 211 At, 225 Ac, 212,213 Bi, 212 Pb Miękkie i średnie b 131 I, 153 Sm, 169 Er, 177 Lu, 47 Sc, 105 Rh, 186 Re, Twarde b 90 Y, 188 Re, 89 Sr
radionuklid T 1/2 Radionuklidy terapeutyczne typ rozpadu (MeV) max. zasięg
Jakie wymagania musi spełnić radionuklid terapeutyczny?
1. odpowiednia energia emitowanej cząstki, 2. T 1/2 między 1 godz. a 10 dni, 3. duży przekrój czynny reakcji jądrowej syntezy, 4. dobrze, gdy można go otrzymać w reaktorze jądrowym, 5. łatwe wydzielenie z tarczy, 6. możliwość otrzymania w formie beznośnikowej, 7. łatwość wydzielenia z tarczy
radionuklidy beznośnikowe
176 Lu + n 177 Lu - nośnikowy 176 Yb +n 177 Yb 177 Lu - beznośnikowy Zalety radionuklidów beznośnikowych - duża aktywność właściwa, - znakowanie wszystkich centrów aktywnych biomolekuły - duży efekt terapeutyczny
Emitery elektronów Augera • 125 I, 67 Ga, 103m Rh • Ogromna efektywność promieniowania, cala energia jest lokalizowana w pobliżu rozpadu.
• Uszkodzenia podwójnie niciowe DNA • Radiofarmaceutyk musi połączyć się z DNA, np. 125 I DNA prekursor.
Sciana komórki Ściana jądra Przyłączenia do DNA zerwanie nici
Emitery
a • • • 211 At otrzymywany w cyklotronie 209 Bi + a 211 At + 2n 212 Bi, 213 Bi otrzymane z generatorów • Bardzo duży efekt terapeutyczny
Emitery
b Grupa 3 + lantanowce oraz 105 Rh, 186,188 Re Zasięg od 1 do 12 mm
DOTA Połączenia chelatowe lantanowców Ln 3+ DOTP
Radionuklidy w formie prostych jonów •
131
I – terapia tarczycy, • [
32
P]PO
4 -
, [
89
Sr]Sr
2+
, [
90
Y]Y
3+
, terapia kości • Radionuklidy wbudowują się w strukturę hydroksyapatytów Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
Biomolekuły terapeutyczne Peptydy
somastatyna analogi
i.v.
peptidases
S Znakowane peptydy
1. receptor binding 2. internalization
S tumour cell liver
hepatobiliary excretion
kidney
renal excretion
Przeciwcialo monoklonalne z przyczepionym radioizotopem
Terapia wychwytu neutronów Niektóre stabilne izotopy wykazują ogromny przekrój czynny dla neutronów. W medycynie znalazły zastosowanie dwa izotopy 10 B (przekrój czynny 3838 barnów) i 157 Gd (255000 barnów). Przeciwciała znakuje się tymi nuklidami i akumulują się one w chorej tkance. Następnie naświetla się organizm strumieniem neutronów o takiej wielkości aby głównie były pochłaniane przez 10 B lub 157 Gd. Następują reakcje:
10 5 B
n
7 3 Li
α
lub
157 Gd +n
158 Gd +
g Po pochłonięciu neutronu emitowana jest cząstka niszczącej chore komórki lub wysoenergetyczny kwant a g i 7 Li o dużej sile w przypadku 157 Gd.
Metoda terapii 157 Gd może być połączona z obrazowaniem NMR co zwiększa jej efektywność.