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新的纯化工艺可快速有效地生产同位素砹-211 有望用于癌症治疗

核药 靶向疗法 放射性同位素 α粒子疗法
发布:2021-02-18 14:42:21    

砹-211,靶向α粒子疗法的候选药物会在数小时内衰变。研究人员已经确定了可以在几分钟内将其提取的纯化过程,从而增加了可用元素的数量。新的纯化工艺可快速有效地生产同位素砹-211,这是有望用于癌症治疗的候选药物。

 

在最近的一项研究中,德克萨斯州A&M大学的研究人员描述了一种纯化砹-211的新工艺,砹-211是用于靶向癌症治疗的有希望的放射性同位素。 来源:盖蒂图片社

与其他复杂的纯化方法不同,他们的技术可以在数分钟而不是数小时内从铋中提取砹-211,从而大大减少了从生产到交付患者的时间。

“ Astatine-211目前正在临床试验中作为癌症治疗剂进行评估。但是问题在于,由于全球只有少数地方可以制造这种元素,因此该元素的供应链非常有限。”德克萨斯A&M工程实验站核工程和科学中心的研究科学家乔纳森·伯恩斯(Jonathan Burns)说。“得克萨斯州A&M大学是世界上少数可以产生砹-211的地方之一,我们已经描绘出一种快速的砹-211分离过程,可以增加这种同位素在研究和治疗方面的可用量。”

在《分离与纯化技术》杂志上详细介绍了化学反应以纯化砹-211。

砹是地球上含量最低的元素之一。此外,它是短命的,通过释放带正电的α粒子来实现核稳定性,从而迅速发生放射性衰变。因此,a,特别是其同位素a 211,是用于癌症治疗的放射疗法的一种有吸引力的候选物,称为靶向α粒子疗法。

与其他形式的辐射可以更深入地渗透到体内,从而损害健康和癌性组织不同,α粒子传播的距离很短,并且会失去能量。当砹-211放置在癌组织中或癌组织附近时,其发出的α粒子移动的深度足以破坏癌细胞,但对健康组织的伤害最小。同样,砹-211的半衰期短,即其一半原子核衰变所花费的时间,意味着它的放射性迅速丧失,并且比其他寿命长的放射性药物毒性更小。

伯恩斯指出,砹的半衰期是一把双刃剑。由于该元素的自然丰度非常低,因此可以通过用高速α粒子轰击铋来人工制作砹-211。他说创建后,砹-211会立即开始衰变,从而开始计时。

伯恩斯说:“每隔7.2个小时,产生的砹-211的一半就会消失,不再可用于治疗。” “因此,从生产到进入患者所需的时间非常关键。例如,如果纯化过程需要四个小时,那意味着它大约是a的半衰期的一半。您已经损失了三分之一的材料。”

为了简化纯化过程,伯恩斯和他的同事们试图使用硝酸从铋中提取the 211。对于他们的实验,他们填充了一个色谱柱,该色谱柱通常用于分离细小的多孔小珠,并注入称为酮的有机化学物质的混合物。

接下来,研究人员在德克萨斯农工大学回旋加速器研究所用α粒子轰击铋,制成了砹-211。然后他们将铋溶解在硝酸中。当他们使这种溶液通过色谱柱时,研究人员发现只有砹-211与酮形成化学键。此外,由于酮是疏水的,因此它们被驱离了硝酸,粘在珠上。最终结果是铋通过了色谱柱,而纯砹-211仍保留在微珠中。

研究人员发现,此过程大约需要10到20分钟,而其他精纯化过程可能要花费数小时。

伯恩斯说,尽管生产医用级a 211时需要回旋加速器,但许多医院已经配备了一台用于生产其他化学药品的机器,例如正电子发射断层扫描所需要的氟脱氧葡萄糖F18。但是,即使对于那些可能需要从异地运送砹-211的医院而言,短的纯化程序也可以提供更多的运输时间。

“例如,得克萨斯州A&M大学地理位置优越,我们位于美国20大城市中的五个城市的中间,而我们紧邻美国主要的癌症中心之一”,伯恩斯说。“我们的目标是大批量生产,纯化和运输a,以进行临床前和临床试验。我们还没有,但通过这种优雅的分离技术我们已经取得了重大进展。”

这项研究的其他贡献者包括德克萨斯A&M回旋加速器研究所的Evgeny Tereshatov,Geoffrey Avila,Kevin Glennon,Andrew Hannaman,Kylie Lofton,Laura McCann,Mallory McCarthy,Lauren McIntosh,Steven Schultz,Gabriel Tabacaru,Amy Vonder Haar和Sherry Yennello。

这项研究由美国能源同位素计划资助,该计划由得克萨斯A&M大学科学办公室通过核科学光明主席,得克萨斯A&M系统国家实验室办公室和美国能源部管理。

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