Forscher verbessern kurz gesagt die Produktion

14. August 2023

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vom US-Energieministerium

Scandium-Radioisotope sind potenziell nützlich für medizinische Bildgebung wie Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Scans. Allerdings verwenden Gesundheitsdienstleister diese Isotope derzeit nicht zur Bildgebung von Krebs, da es schwierig ist, sie in den Mengen und Reinheiten herzustellen, die für den menschlichen Gebrauch geeignet sind. Insbesondere müssen sie unter Verwendung spezieller isotopenangereicherter Calciumtargets hergestellt werden. Diese Ziele sind selten, teuer und in einem Beschleuniger schwer zu verwenden. Eine neue Studie beschreibt Möglichkeiten zur Herstellung und Bestrahlung von Beschleunigertargets für Scandium. Diese Ziele produzieren genug radioaktives Scandium, um mehr als ein Dutzend diagnostische PET-Untersuchungen an menschlichen Patienten durchzuführen. Der Prozess recycelt das Kalzium-Targetmaterial mit einer Effizienz von mehr als 95 %.

Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Frontiers in Chemistry veröffentlicht.

Die Kombination diagnostischer und therapeutischer Medikamente wird als „Theranostik“ bezeichnet. Diese Technik ist eine der vielversprechendsten Optionen zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs. Scandium-43 und Scandium-44 sind zwei der vielversprechendsten Optionen für die theranostische Medizin gepaart mit therapeutischem Scandium-47. Für die Herstellung dieser Isotope sind kostspielige Titan- und Kalzium-Ausgangsmaterialien erforderlich. Ihre Isolierung erfordert außerdem eine schwierige Bestrahlung und chemische Verarbeitung. Diese Faktoren haben die Entwicklung von Behandlungen auf Scandiumbasis behindert und ihre Verfügbarkeit eingeschränkt.

Diese Arbeit zeigt nachhaltige Methoden, die diese Einschränkungen beseitigen. In der Studie untersuchten Forscher der University of Wisconsin, Madison, fünf Kernreaktionen, die Scandium-43 und Scandium-44 durch Protonen- und Deuteronbestrahlung von Calciumoxid-Beschleunigerzielen bilden. Bei den Experimenten wurden die Mengen und Reinheiten von Scandium-43 und Scandium-44 untersucht, die ausgehend von kommerziell erhältlichen Targets mit Kalzium, angereichert mit den Isotopen Kalzium-42, Kalzium-43 und Kalzium-44, hergestellt wurden. Die größten Ausbeuten und höchsten gemessenen Reinheiten wurden von Scandium-44 erzielt, wenn Calcium-44 mit Protonen bestrahlt wurde; Dies ergab 120 Millicuries in einer Stunde Bestrahlung mit einer Reinheit von mehr als 99,7 %. Die Forscher entwickelten außerdem Verfahren zur chemischen Reinigung von Scandium und zur Rückgewinnung der sehr teuren Kalzium-Zielmaterialien, was dazu beiträgt, dass sie in einer modernen Krankenhausumgebung nachhaltig sind.

Die aus allen untersuchten Reaktionen erzeugten Scandium-43- und Scandium-44-Radioisotope sind rein genug, um als radioaktive Medikamente gegen Krebs eingesetzt zu werden. In modernen diagnostischen medizinischen Verfahren mit PET-Scannern sind die Auflösung und die quantitative Leistung dieser Scandium-Radioisotope dem bestehenden klinischen Standard für die Behandlung des Radiometallisotops Gallium-68 überlegen.

Mehr Informationen: Kaelyn V. Becker et al., Cyclotron-Produktion von 43Sc und 44gSc aus angereicherten 42CaO-, 43CaO- und 44CaO-Targets, Frontiers in Chemistry (2023). DOI: 10.3389/fchem.2023.1167783

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