In un recente studio, I ricercatori della Texas A&M University hanno descritto un nuovo processo per purificare l'astato-211, un promettente isotopo radioattivo per il trattamento mirato del cancro. A differenza di altri metodi di purificazione elaborati, la loro tecnica può estrarre l'astato-211 dal bismuto in minuti anziché ore, che può ridurre notevolmente il tempo tra la produzione e la consegna al paziente.

"L'astato-211 è attualmente in fase di valutazione come terapeutico contro il cancro negli studi clinici. Ma il problema è che la catena di approvvigionamento di questo elemento è molto limitata perché solo pochi posti nel mondo possono farcela, " ha detto il dottor Jonathan Burns, ricercatore presso il Centro scientifico e di ingegneria nucleare della Texas A&M Engineering Experiment Station. "La Texas A&M University è uno dei pochi posti al mondo che possono produrre l'astato-211, e abbiamo delineato un rapido processo di separazione dell'astato-211 che aumenta la quantità utilizzabile di questo isotopo per scopi di ricerca e terapeutici".

I ricercatori hanno aggiunto che questo metodo di separazione porterà il Texas A&M un passo avanti verso la capacità di fornire astato-211 per la distribuzione attraverso il National Isotope Development Center del Department of Energy del Programma Isotopi come parte della University Isotope Network.

Dettagli sulla reazione chimica per purificare l'astato-211 nella rivista Tecnologia di separazione e purificazione.

L'astato è uno degli elementi meno abbondanti sulla Terra. Per di più, è di breve durata, subendo un rapido decadimento radioattivo rilasciando particelle alfa cariche positivamente per raggiungere la stabilità nucleare. Quindi, astato, in particolare il suo isotopo astato-211, è un candidato attraente per una forma di radioterapia per il trattamento del cancro, chiamata terapia mirata con particelle alfa.

A differenza di altre forme di radiazioni che possono penetrare più in profondità nel corpo, danneggiando sia i tessuti sani che quelli cancerosi, le particelle alfa percorrono una breve distanza e perdono la loro energia. Così, quando l'astato-211 è posizionato dentro o vicino al tessuto canceroso, le sue particelle alfa emesse viaggiano abbastanza in profondità da distruggere le cellule cancerose ma lasciano il tessuto sano minimamente danneggiato. Anche, la breve emivita dell'astato-211, o tempo impiegato per il decadimento di metà dei suoi nuclei atomici, significa che perde rapidamente la sua radioattività ed è meno tossico di altri radiofarmaci di lunga durata.

Burns ha notato tuttavia che l'emivita dell'astato è un'arma a doppio taglio. Poiché l'elemento ha un'abbondanza naturale molto bassa, l'astato-211 è prodotto artificialmente bombardando il bismuto con particelle alfa ad alta velocità. Una volta creato, l'astato-211 inizia a decadere immediatamente, Egli ha detto, avviare l'orologio su quanto durerà.

"Ogni 7,2 ore, metà dell'astato-211 prodotto decade e non è più utilizzabile per il trattamento, " disse Burns. "Allora, il tempo impiegato da quando viene prodotto a quando può entrare nel paziente diventa molto critico. Se un processo di purificazione dura 4 ore, Per esempio, ciò significa che è circa la metà dell'emivita dell'astato; hai perso un terzo del materiale che hai realizzato."

Nel tentativo di semplificare il processo di purificazione, Burns ei suoi colleghi hanno cercato di utilizzare l'acido nitrico per estrarre l'astato-211 dal bismuto. Per i loro esperimenti, hanno riempito una colonna cromatografica che viene spesso utilizzata per separare le miscele con minuscole perline porose infuse con sostanze chimiche organiche chiamate chetoni.

Prossimo, i ricercatori hanno prodotto l'astato-211 bombardando il bismuto con particelle alfa presso il Texas A&M University Cyclotron Institute. Hanno quindi sciolto il bismuto in acido nitrico. Quando hanno fatto passare questa soluzione attraverso la colonna cromatografica, i ricercatori hanno scoperto che solo l'astato-211 formava un legame chimico con i chetoni. Per di più, poiché i chetoni sono idrofobici, sono stati respinti dall'acido nitrico, attaccandosi alle perline. L'effetto finale è stato che il bismuto è passato attraverso la colonna, mentre l'astato-211 puro è rimasto raccolto all'interno delle perline.

Questa procedura, i ricercatori hanno scoperto, impiega circa 10-20 minuti, a differenza di altri processi di purificazione dell'astato che possono richiedere ore.

Sebbene sia necessario un ciclotrone per produrre astato-211 di grado medico, Burns ha detto che molti ospedali sono già dotati di una macchina per produrre altri prodotti chimici, come il fluorodesossiglucosio F 18 che è necessario per la tomografia a emissione di positroni. Ma anche per gli ospedali che potrebbero fare affidamento sulla somministrazione di astato-211 da un luogo fuori sede, la breve procedura di purificazione offre più tempo per il trasporto.

"Texas A&M University, Per esempio, si trova in una posizione geografica davvero bella, siamo proprio nel mezzo di cinque delle 20 più grandi città d'America e siamo proprio accanto a uno dei maggiori centri oncologici degli Stati Uniti, " ha detto Burns. "Il nostro obiettivo è produrre, purificare, e spedire l'astato in lotti sufficientemente grandi per studi preclinici e clinici. non ci siamo ancora, ma abbiamo fatto progressi significativi attraverso questa elegante tecnica di separazione".

Altri contributori alla ricerca includono il Dr. Evgeny Tereshatov, Geoffrey Avila, Kevin Glennon, Andrea Hannaman, Kylie Lofton, Laura McCann, Mallory McCarthy, Dott.ssa Lauren McIntosh, Steven Schultz, Dott. Gabriel Tabacaru, Amy Vonder Haar e la dottoressa Sherry Yennello del Cyclotron Institute del Texas A&M.

La ricerca è finanziata dal Programma Isotopi del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, gestito dall'Ufficio delle Scienze, Texas A&M University attraverso la Bright Chair in Nuclear Science, L'ufficio dei laboratori nazionali del Texas A&M System, e Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.