サイクロトロンによるスカンジウム放射性核種の製造と天然チタン金属および二酸化チタンターゲットからの分離

Cyclotron Production and Separation of Scandium Radionuclides from Natural Titanium Metal and Titanium Dioxide Targets.

• Christopher S Loveless
• Jose R Blanco
• George L Diehl
• Rawdah T Elbahrawi
• Tommaso S Carzaniga
• Saverio Braccini
• Suzanne E Lapi

抄録

診断薬と治療薬を組み合わせたセラノーシス戦略は、同じ患者の画像診断と個別化された放射性核種治療を可能にする選択された放射性核種を使用しています。FDA承認のセラノーシス対の例は、神経内分泌腫瘍の画像化、治療反応の予測、および疾患の治療に使用されるGaおよびLu標識DOTATATATEペプチドである。しかしながら、２つの異なる元素の放射性核種を使用する場合、薬剤の薬物動態および薬力学的プロファイルに違いが生じ得る。Sc、Sc/47ScまたはSc/47Scのマッチドペア放射性核種を用いた治療薬は、同一の化学的性質と薬理学的プロファイルを保証するものと考えられる。本研究の目的は、24MeVサイクロトロンを用いたTi核のプロトン誘起核反応によるScの生成を調べることである。 Al, Nb, TaターゲットホルダーをTi箔とプレスしたTiOを用いて、24MeVまでの陽子エネルギーでSc放射性核種を生成させた。照射したターゲットは、NHHFとHClを用いて、閉鎖型パーフルオロアルコキシアルカン容器中で90分で消化した。スカンジウム放射性核種は、分岐型N,N,N,N',N'-テトラ-2-エチルヘキシルジグリコールアミド(BDGA)を用いたイオン交換クロマトグラフィーにより精製した。アンモニア水溶液を用いたアルカリ沈殿により、Tiターゲット物質を回収した。 チタン箔とTiOの平均消化効率はそれぞれ(98±3)%と(95±1)%であった。典型的な消化時間は、Ti箔が45分、TiOが75分であった。平均Sc回収率は(94±3)%であり、消化したTi箔からの平均Sc回収率は(108±8)%、TiOをTiOとして沈殿させた後の平均Ti回収率は(104±5)%であった。 本研究では、天然又は濃縮TiOターゲット材を用いたサイクロトロンによるSc放射性核種の製造方法を実証した。

Theranostic strategies, which combine diagnostic and therapeutic agents, involve select radionuclides that allow diagnostic imaging and tailored radionuclide therapy in the same patient. An example of an FDA-approved theranostic pair are the Ga and Lu labeled DOTATATE peptides, which are used to image neuroendocrine tumors, predict treatment response, and treat disease. However, when using radionuclides of two different elements, differences in the pharmacokinetic and pharmacodynamic profile of the agent can occur. Theranostic agents that incorporate the matched-pair radionuclides of Sc, Sc/47Sc or Sc/47Sc, would guarantee identical chemistries and pharmacological profiles. The aim of this study was to investigate production of Sc via proton-induced nuclear reactions on Ti nuclei using a 24MeV cyclotron. Al, Nb, and Ta target holders were used with Ti foils and pressed TiO to produce Sc radionuclides with proton energies up to 24MeV. Irradiated targets were digested using NHHF and HCl in a closed perfluoroalkoxy alkane vessel in 90min. Scandium radionuclides were purified via ion-exchange chromatography using branched N,N,N',N'-tetra-2-ethylhexyldiglycolamide (BDGA). The Ti target material was recovered via alkali-precipitation with ammonia solution. Titanium foil and TiO were digested with an average efficiency of (98±3)% and (95±1)%, respectively. The typical digestion time was 45min (Ti foil) and 75min (TiO). The average Sc recovery was (94±3)% and the average Ti recoveries from digested Ti foil and TiO post-precipitation as TiO were (108±8)% and (104±5)% of initial mass, respectively. This work demonstrated a robust method for the cyclotron production of Sc radionuclides that could be used with natural or enriched TiO target material.

Copyright © 2020 by the Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, Inc.