Примеры синтеза меченых наноколлоидных соединений

В общем случае синтезированные меченые продукты должны обладать регулируемыми физико-химическими свойствами, иметь высокую радиохимическую чистоту и заданные размеры. Методики их синтеза должны быть по возможности простыми и эффективными, а исходные компоненты синтеза — доступными.

Наилучшим решением задачи создания меченых PH наноколлоидов могло бы быть использование белков, однако проблемы получения, очистки и последующего введения в их структуру радиоактивной метки делают этот путь малоперспективным. В то же время следует отметить, что синтез структурноподобных белкам соединений реален. На сегодняшний день предлагается два принципиальных подхода к формированию наночастиц на основе органической и неорганической матрицы. Первый подразумевает получение уже готовых частиц с заданными (определенными) размерами и последующей их модификацией путем включения радионуклида. Второй подход заключается в образовании коллоидных нанодисперсных систем, уже предварительно модифицированных меткой (магнитно-контрастной или радиоактивной).

В настоящее время достаточно широко изучается возможность получения на основе фуллеренов Сбо (ОН),-соединений, меченных важными для медицины PH, такими как In, Ga, I, Си, Тс и другими, обладающими хорошей устойчивостью и радиохимической чистотой более 90%. В основном эти радиоизотопы прикрепляются к поверхности углеродных наноматериалов посредством физической абсорбции.

В качестве примера на рис. 7.3 приведена схема получения меченной йодом-125 однорядной углеродной нанотрубки «I-SWNTols, разработанной Т.С. Ran [27].

Рис. 7.3. Получение препарата ¹²⁵I-SWNTols в присутствии хлорамина-Т.

Процедура мечения проводится с помощью хлорамина-Т (молекулярная формула C₇H₇C1N0,S-Na • ЗН, 0), используемого для окисления ^|251, присутствующего в реакционной смеси в виде йодида (Na^l25I), до ¹²⁵12. После этого он легко взаимодействует с материалом мишени, образуя на поверхности комплекс с переносом заряда. Синтез проводится при дополнительном нагревании (130 °С) в течение двух часов. Выход продукта, меченного радиоактивным изотопом, более 94%.

Известны также работы (например, [28]), где демонстрируется создание нового семейства фуллеренов с радиоактивным металлическим атомом, закапсулированным внутри клетки Cg2- ^l59Gd@Cg2 и ^l6lTb@Cg2- иосредством нейтронного облучения в реакторе.

С точки зрения диагностики различных патологий огромный практический интерес представляют наноколлоидные препараты, содержащие в структуре метку короткоживущего «^П1Тс. Например, в последние годы стали доступы коммерческие генераторы «^mTc-Technegas (Vita Medical Ltd., Sydney, Australia) для получения взвеси меченных ^WmTc ультрамелких углеродных частиц при атмосферном давлении в среде высокочистого аргона. Основные частицы технегаза имеют размеры от 5…20 нм, что обеспечивает их хорошее периферийное проникновение в легкие при вдыхании. По этой причине технегаз был признан как главный агент при сцинтиграфических исследованиях легких.

Как показала практика, определяющим фактором для проведения тех или иных диагностических исследований является нс столько химическая природа коллоидных частиц, сколько их размеры. Так, например, установлено, что наиболее «универсальным» размером частиц для проведения исследований в онкологии (лимфосцинтиграфия, определение «сторожевых» лимфатических узлов) является размер менее 100 нм. При этом коллоид менее 20 нм легко проходит в кровяное русло, в то время как частицы более 100 нм медленно мигрируют с места инъекции. Вместе с тем коллоиды крупных размеров могут быть использованы для мечения аутолейкоцитов и проведения исследований в кардиологии.

Следует отметить, что на сегодняшний день в России производится всего один собственный наноколлоидный препарат для медицины — ^99тТс-Технефит. Данные о наноколлоидных препаратах с ^99тТс, производимых в Европе, представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Наноколлоидные препараты на основе «^т Тс, производимые в Европе

Ниже приведены методики приготовления некоторых из известных препаратов.

Наиоцис (Nanocis) представляет собой стандартный набор (лиофилизат) для приготовления коллоидной инъекции [99тТс] - рения сульфид и содержит нерадиоактивные реагенты в двух флаконах, А и В.

Флакон А содержит в атмосфере азота 1 мл стерильного апирогенного раствора следующего состава:

• — сульфид рения (Re?S7) — 0,48 мг (0,15 мг по металлу);
• — желатин — 9,6 мг;
• — аскорбиновая кислота — 7 мг;
• — вода для инъекций qsp — 1 мл;
• — соляная кислота концентрированная — 37,4 мкл.

Во флаконе В содержится в атмосфере азота 1 мл стерильного апирогенного раствора, имеющего состав:

• — пирофосфат натрия десятиводный — 3 мг;
• — хлорид олова дигидрат — 0,5 мг.

Способ приготовления наноколлоида включает следующие операции. Во флакон В с помощью иглы через резиновую пробку вносят 2 мл воды для инъекций. После чего содержимое флакона В встряхивают до полного растворения вещества. Затем 0,5 мл полученного раствора вводят той же иглой во флакон, А и встряхивают. Флакон, А помещают в свинцовый контейнер и вносят в него, не используя воздушной иглы, 1…2 мл элюата 99тТс из 99Мо/99тТс-генератора с активностью 370. .5550 МБк. После этого флакон переносят в кипящую водяную баню (без свинцового контейнера) на 15…30 минут с последующим его охлаждением под проточной водой.

Полученный наноколлоид [" ^тТс] - рения сульфид используется для лимфосцинтиграфии и исследования пищеварительного тракта (гастро-эзофагальная сцинтиграфия).

тТс-коллоид фторида олова (Австралия) используется для маркировки белых клеток крови при диагностике инфекций и воспалений. Основой комплекта является фторид олова, содержащийся во флаконе в замороженном состоянии в атмосфере азота.

Методика подготовки коллоида ^99тТс — фторид олова включает смешивание фторида олова с водным раствором фторида натрия с последующей фильтрацией продукта через фильтр с диаметром пор 0,2 мкм, после чего часть фильтрата добавляют к раствору натрия пертехнететата, «^П1Тс. Полученную смесь отбирают в шприц и инкубируют в этом состоянии в течение 1 ч. Получаемый радиоактивный продукт представляет собой бесцветный гидрофильный коллоид, невидимый в водной дисперсии. Радиохимическая чистота коллоида ^99тТс — фторид олова превышает 98%. При этом более 96% меченных ^99тТс-частиц имеют диаметр 1…3мкм, что определяют с помощью мембранной фильтрации.

На втором этапе проводят инкубацию РФП с образцом крови пациента с целью проведения мечения лейкоцитов. После взбалтывания (размешивания) смеси в течение 1 ч образец помещают в центрифугу для отделения клеток крови от плазмы. Обычно над осадком присутствует менее 5% начальной радиоактивности. Распределение меченой цельной крови изучают методом авторадиографии, по результатам которой определяют количество меченых эритроцитов. Обычно оно составляет 75% по отношению к белым клеткам и лейкоцитам. Сцинтиграфия с этим препаратом проводится в повседневной клинической практике Австралии около 20 лет.

Для получения 99тТс-наноколлоид сульфида сурьмы получения используется следующая методика. На первой стадии газообразный сероводород барботируют через 100 мл дистиллированной воды, охлажденной до 0 °C, с последующим введением в этот раствор 5 мл 3,5%-го раствора иоливинилиирролидона и перемешиванием в течение 5 мин. Затем добавляют 10 мл 1%-го раствора антимонилтартрата калия и вновь перемешивают 10 мин. Для удаления избытка сероводорода через образованный гидрозоль пропускают азот. После 10 мл полученного наноколлоида сульфида сурьмы смешивают с предварительно подготовленной смесью, состоящей из 60 мл 0,1 М раствора тиоацетомида с 10 мл 1%-го раствора антимонилтартрата калия. Далее смесь нейтрализуют 0,1 М раствором НС1 до pH = 5…6, нагревают на водяной бане в течение 6 ч и охлаждают до комнатной температуры.

На второй стадии проводят мечение полученного коллоида технецием-99т. С этой целью во флакон с 1,5 мл ианоколлоида сурьмы вводят 0,5 мл раствора натрия пертсхнетата, ^99п1Тс, добавляют 0,1 мл 0,1 М раствора НС1 и кипятят на водяной бане 30 мин с последующим введением в охлажденную смесь 0,5 мл ацетатного буфера до нейтральной реакции.

Все приведенные методики являются достаточно сложными. Более простой метод получения меченного технецием-99т наноколлоида с размерами менее 100 нм был разработан в Физико-техническом институте ТПУ.

99тТс-наноколлоид гамма-оксида алюминия получают по следующей методике. На первой стадии готовят водную суспензию из наноразмерного порошка гамма-оксида АЬОз с диаметром частиц 7… 10 нм и концентрацией 0,5…0,7 мг/мл. Доводят pH среды 0,05 М раствором НС1 до 4−5, вводят элюат 99тТс, а затем последовательно аскорбиновую кислоту, SnCh^H^O и желатин в количествах из расчета на 1 мл смеси, мг: 0,20…0,25; 0,875…0,1 750 и 2,5…4,0, соответственно. Полученную смесь нагревают на водяной бане (70…80 °С) в течение 30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры в ультразвуковой ванне и проводят стерилизующую фильтрацию. Выход ианоколлоида «‘''Тс-АЬОз с размерами частиц менее 100 нм в полученном препарате составляет 83…84% при радиохимической чистоте продукта 92%.

Препарат предназначен для выявления сторожевых лимфатических узлов методом сцинтиграфии. Динамика его распределения в организме крысы при подкожном введении животному показана на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Распределение препарата ^99тТс-А1₂Оз в организме крысы: а) сразу после введения препарата; 6) через 30 минут после введения. в) через 60 минут после введения: г) через 120 минут после введения. Цифрами обозначено:

1 — лимфатический узел; 2 — место введения препарата

Исходя из представленных сцинтиграмм следует, что уровень накопления радиоактивной метки ^99тТс в лимфатическом узле / через 120 мин после введения препарата составляет 1,63% от общей введенной активности, что достаточно для его надежной визуализации.