Produção, purificação e radiomarcação otimizadas do par teranóstico 203Pb/212Pb para medicina nuclear

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10623 (2023) Citar este artigo

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O TRIUMF é um dos únicos laboratórios do mundo capazes de produzir chumbo-203 (203Pb, t1/2 = 51,9 h) e 212Pb (t1/2 = 10,6 h) no local por meio de seus ciclotrons de 13 e 500 MeV, respectivamente. Juntos, 203Pb e 212Pb formam um par teranóstico elemento-equivalente que potencializa o tratamento do câncer personalizado e guiado por imagem, usando 203Pb como fonte de tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT) e 212Pb para terapia alfa direcionada. Neste estudo, melhorias na produção de 203Pb foram realizadas através da fabricação de alvos de tálio (Tl) galvanizados e revestidos de prata para melhorar a estabilidade térmica do alvo, o que permite correntes mais altas durante a irradiação. Implementamos um novo método de purificação de duas colunas que emprega precipitação seletiva de Tl (apenas 203Pb) juntamente com extração e cromatografia de troca aniônica para eluir 203/212Pb de alta atividade específica e pureza química em um volume mínimo de ácido diluído, sem a necessidade de evaporação. A otimização do método de purificação traduziu-se em melhorias nos rendimentos de radiomarcação e na atividade molar aparente dos quelantes de chumbo TCMC (S-2-(4-Isotiocianatobenzil)-1,4,7,10-tetraaza-1,4,7,10-tetra( 2-carbamoilmetil)ciclododecano) e Crypt-OH, um derivado de um [2.2.2]-criptando.

No campo da medicina nuclear, os radiofármacos teranósticos (TRPs), onde teranóstico se refere à combinação de um agente terapêutico e de diagnóstico, permitem que imagens diagnósticas e terapia sejam realizadas simultaneamente ou sequencialmente, para permitir o desenvolvimento de métodos guiados por imagem, personalizados planos de tratamento do câncer1. No geral, o objetivo da teranóstica é identificar a opção de tratamento mais compatível para os pacientes melhorarem o resultado clínico1. Os radiofármacos à base de quelante bifuncional (BFC) para teranósticos são compostos por um metal radioativo coordenado a um quelante bifuncional ligado, por meio de um ligante, a um vetor de direcionamento biológico2,3. O vetor procura e se liga seletivamente a biomarcadores celulares únicos nas células cancerígenas para entregar direta e seletivamente uma carga radioativa, compatível com técnicas de imagem ou terapia dependente do tipo de decaimento radioativo que o radiometal sofre, às células cancerígenas .

Sucessos recentes em ensaios clínicos com radiofármacos marcados com isótopo terapêutico chumbo-212 (212Pb) estão despertando um interesse significativo no potencial do par teranóstico 203Pb/212Pb equivalente a elemento como um meio de desenvolver planos de tratamento de câncer personalizados e guiados por imagem para pacientes4. O 203Pb é um isótopo diagnóstico que decai por captura de elétrons, liberando um fóton de 279 keV (81%) compatível com tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT)5. O 212Pb atua como um isótopo terapêutico neste par. Apesar de 212Pb ser um emissor β puro, ele é usado para terapia alfa direcionada, pois atua como um gerador in vivo de suas filhas emissoras alfa 212Bi (t1/2 = 60,5 min, Eα avg = 6,2 MeV, 36%) e 212Po ( t1/2 = 0,3 μs, Eα média = 8,9 MeV, Fig. 1)3,6. Devido à sua meia-vida mais longa em comparação com suas filhas, o uso do 212Pb permite maior tempo de preparo do radiofármaco.

Esquema de decaimento de (A) 203Pb e (B) 212Pb.

Embora todos os componentes dos radiofármacos baseados em BFC afetem o sucesso dos TRPs, a importância da atividade específica do radiometal, que se refere à quantidade de atividade medida por unidade de massa do composto, é frequentemente ignorada7. Impurezas metálicas estáveis ​​(não radioativas) na solução de radiometal podem interferir na marcação radioativa e, dependendo da seletividade do quelante, podem ser coordenadas pelo quelante. A competição com o radiometal pode diminuir os rendimentos radioquímicos (RCYs) e, portanto, a atividade molar aparente (Am) do radiofármaco. Um Am baixo pode afetar a cinética e a captação no local do tumor e pode levar a uma má qualidade do exame ou a um baixo efeito terapêutico8. Portanto, melhorar a pureza química da solução radiometálica e, assim, aumentar a atividade específica, é fundamental para o avanço dos TRPs. Para isótopos produzidos por ciclotron, por exemplo 203Pb, a maior impureza química é frequentemente o material alvo9, exigindo uma separação química eficaz.