CN1315208A - 166ho－dtpa,其制备方法和它作为液体辐射源的应用 - Google Patents

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Abstract

166Ho－DTPA被用作液体辐射源,用于防止血管狭窄疾病的血管成形术手术后再狭窄的发生,其具有长时间维持稳定型和当166Ho－DTPA在体内泄漏时可迅速被排泄的优点。还包括制备166Ho－DTPA的方法。

Description

166Ho-DTPA，其制备方法和它作为液体辐射源的应用
本发明涉及166Ho标记的二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)和其制备方法。更特别地，本发明涉及166Ho-DTPA，其被用作液体辐射源，用于防止血管狭窄疾病的血管成形术手术后再狭窄的发生，其具有长时间维持稳定形态和当166Ho-DTPA在体内渗漏时可迅速被排泄出的优点。
当由于胆固醇、不溶性钙等的累积而造成血管变窄时，通常引起血管狭窄疾病(是一种冠状动脉疾病)。当冠状动脉由于动脉硬化变窄时，血液的流动被阻碍，不能提供氧气和营养物，这样就会导致心肌坏死，引起心肌梗塞和心绞痛。
冠状动脉血管狭窄疾病主要应用经皮经管腔冠状血管成形术(PTCA)治疗，其中插入气囊导管使血管变宽。自从Gruentzig在1977年第一次对人进行手术，PTCA已广泛应用。据报导目前超过500,000人已经从PTCA受益(Holmes,D.R.等，美国心脏病学杂志(Am.J.Cardiol.),53:77C-81C,1984)。血管成形术表明临床成功率大约为95％。
然而，应用PTCA治疗的主要问题是再狭窄。在应用气囊导管的血管成形术中或之后，会发生急性闭合或再狭窄。据报导30-45％接受该手术治疗的患者在血管成形术手术后六个月内会出现再狭窄。
在经管腔冠状血管成形术手术后产生再狭窄的机制通常可以解释为血管的重新塑造，平滑肌细胞(SMC)的增殖和细胞外基质的形成(Withers,H.R.等，癌症(Cancer)34:39-47,1974；Thames,H.D.等，Int.J.Radiat.Onco.Biol.,Phys.,7:1591-1597,1981)。通常血管内SMC不会进行活性细胞分裂，但是当血管被物理性损伤或受到刺激时，SMC转移进入血管内膜，进行增殖，形成组织基质。
因此，再狭窄的防止和使狭窄血管变宽一样重要。为了防止再狭窄，已经进行过很多努力，包括给药如抗血栓形成药、抗凝血药、甾体药物、钙通道阻滞剂、cholchicine和基因治疗。然而，通过这些药物的给药不能得到足够的防止效果。因为药物在血管内流动，很难在所需血管内部位维持持续的药物作用。因此，不像肿瘤治疗，给药对血管内细胞增殖抑制作用不明显。
还已知防止再狭窄的其它方法，包括粥样硬化斑切除术、应用经管腔提取导管(TEN)、激发激光冠状血管成形术和扩张植入。特别地，最近发展了一种应用辐射的血管成形术，其中所需部位周围的细胞因为辐射引起坏死，以基本抑制SMC的增殖。
用于放射性治疗的放射性核为可发射αβ射线或αγ射线的放射性核。发射β射线的放射性核包括32P、Sr、90Y、109Pd、131I、153Sm、165Dy、166Ho、169Er、188Re、198Au和99mTc。发射γ射线的放射性核为192Ir、57Co、60Co、48V、和125I。它们中，具有高β射线能量的放射性同位素，如188Re和166Ho用于血管成形术。188Re可以从188W/188Re发生器很容易地得到，但是它需要一个中子流量为1015n/cm2·秒或更高的原子反应器，和高的制备成本。相反，166Ho在制备成本方面具有优越性，因为它可以在中子流量为1014n/cm2·秒的小型研究反应器中大量被制备。
本发明者发展了一种应用166Ho(NO3)3作为液体辐射源的气囊导管，将其应用于血管成形术的患者，这些患者由于冠状动脉狭窄至少进行过一次气囊血管成形术或扩张植入手术，但是仍遭受狭窄痛苦。应用166Ho(NO3)3作为液体辐射源的手术说明166Ho可高度防止再狭窄的发生。
然而，在手术期间，导管的气囊破裂，泄漏出放射性核素，放射性核素会在体内停留很长一段时间，被骨髓或其它器官吸收，这样会对身体产生致命的影响。在进行放射性治疗中，保证放射性物质的安全非常重要。当放射性物质泄漏进入体内时，如果可能，应该迅速从体内排泄出去。66Ho(NO3)3在这方面不利因为它冲洗出体内很慢(因为它在主要器官累积，如肾、脾和骨骼内)。
由于99mTc标记的二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)在体内通过肾或膀胱进行累积和排泄，因此它广泛用于肾功能的诊断。(Majali M.A.,J.Radianal.Nucl.Chem.,170,471)。DTPA的这个优点可以用于检测188Re标记的DTPA在体内的分布(LeeJ.等，Kor.J.Nucl.Med.,1997,31,427)。
如上所述，但是188Re的制备需要一个中子流量为1015n/cm2·秒或更高的原子反应器，因此制备成本高。另外，和人血清混合，表明188Re-DTPA的标记效率在1小时后降至88％或更低。这就是说，该化合物在体内安全性不好。
为了克服上面描述方法的缺点，本发明者对放射治疗的血管成形术进行了深入和全面的研究，坚持不懈，终于发现了一种用于放射治疗的液体辐射源，并发展了166Ho标记的DTPA。166Ho-DTPA可高度防止再狭窄，并且由于它可迅速从体内排泄，它对身体是安全的。
本发明的一个目的是提供166Ho-DTPA作为液体辐射源用于放射治疗。
本发明的另一个目的是提供一种制备166Ho-DTPA的方法。
基于本发明，提供了166Ho-DTPA，其用作液体辐射源，用于防止血管狭窄疾病的血管成形术手术后再狭窄的发生。
还提供一种制备166Ho-DTPA的方法，其中DTPA与Ho(NO3)3、HoCl3或它们的水合物在Ho(166Ho+165Ho)和DTPA摩尔比范围在1∶1到1∶8之间的条件下进行反应。
从下面结合附图的详细描述，将会更清楚地理解本发明上述的和其它的目的、特征和其它的优越性，其中：
图1是示意图，图示了用166Ho-DTPA填充的气囊导管；
图2a是166Ho(NO3)3的液相色谱图；
图2b是166Ho-DTPA的液相色谱图；
图3图示了用166Ho-DTPA注射的家兔的照片，它是用γ照相机按时间顺序拍摄；和
图4图示了在用166Ho-DTPA注射的家兔的右和左肾中检测到的放射性能量相对于时间的变化。
图中主要部分的描述：
1：气囊导管
2：用166Ho-DTPA填充的气囊
3：冠状动脉血管壁
4：狭窄部分
166Ho是一种放射性元素，其半衰期为26.8小时，最大β射线能量为1.86MeV。该放射性同位素被期望表现出良好的放射治疗作用，因为它发射弱的γ射线能量和高的β射线能量。而传统用于放射治疗的188Re的制备需要昂贵的188W/188Re发生器，166Ho可以用小型实验反应器大量制备。166Ho的另一个优点是它可以用于观测到身体的内部位置，因为它还可以发射类似于99mTc的γ射线，其可以用作可见核素。
在体内，已知DTPA转移到肾或膀胱。例如，99mTc-DTPA广泛应用于肾的诊断，特别是用于肾小球滤过功能的诊断。
因此，依照本发明的一个实施方案，提供了一种166Ho标记的DTPA(下文称为“166Ho-DTPA”)，其作为液体辐射源用于放射治疗，结合了166Ho和DTPA的优点。
按照本发明166Ho和DTPA结合时，得到的166Ho-DTPA复合体可以在中性条件(pH7)和不同的酸性条件下存在24小时或更长时间，并且保持稳定。因此，即使它在体内暴露，因为166Ho牢固地被DTPA标记，可以保证液体辐射源的应用安全性。另外，当166Ho-DTPA直接泄漏在体内，它在短时间内向肾或膀胱移动，很难在其它器官累积，从而可以通过尿排泄。因此，166Ho-DTPA作为辐射源的安全性可以被改善。
166Ho发射β射线和γ射线，主要是β射线，这样该核素可以被用于治疗局部损害，而不破坏邻近的正常组织。从166Ho发射的辐射可以使血管的SMC坏死，通常在血管成形术过程中提供了一种解决血管再狭窄的方法。因此，结合了DTPA的生理学优越性，166Ho的放射治疗作用允许166Ho-DTPA作为一种安全的液体辐射源，用于防止血管成形术手术后的再狭窄，如PTCA应用气囊导管，用于血管狭窄疾病，包括动脉硬化的治疗。
当气囊导管用于治疗冠状动脉狭窄疾病时，测定适合于防止冠状动脉再狭窄的辐射源非常重要。辐射吸收剂量的有关实验数据表明，当治疗期的时间限制在150秒时，气囊导管优选含有本发明的166Ho-DTPA的起始剂量为20-100mCi(根据大约20 Gy的治疗辐射量)。
166Ho-DTPA除了可以很容易地被制备作为气囊导管的液体辐射源，不管气囊的大小和形状，它都可以被填充装入气囊。因此，当被包容在气囊中时，本发明的液体166Ho-DTPA只照射需要辐射的部位，而不和血管内壁直接接触。该气囊导管可以用普通方法制备和商业购买。关于图1，它图示了含有本发明的166Ho-DTPA作为液体辐射源的气囊导管的实例。
依照本发明的另一个实施方案，它提供了一种用于制备166Ho-DTPA的方法。DTPA与Ho(NO3)3、HoCl3或它们的水合物反应制备166Ho-DTPA。对于反应，Ho(166Ho+165Ho)和DTPA摩尔比优选范围在1∶1到1∶8之间，更优选从1∶3至1∶6。该标记反应优选维持在中性或酸性条件下，即pH为7或更低。
在本发明的方法中，166Ho对DTPA进行标记的产率大约为100％。
按照下面的实施例可以更好地理解本发明，提出这些实施例是为了说明本发明，而不能理解为限制本发明。
实施例1
166Ho-DTPA的制备1
8.1mg的165Ho(NO3)35H2O通过中子照射得到166Ho(NO3)35H2O。为了得到DTPA∶Ho(165Ho+166Ho)摩尔比为3.98∶1的组合物，将0.1mlHo(NO3)35H2O的2ml HCl(pH为3)溶液加入至12mg的DTPA(在钙三钠盐水合物中，aldrich)中，然后用生理盐水缓冲液加至1.1ml。得到的溶液pH值范围在5.0-5.5，有效的Ho(NO3)35H2O的放射性能量为1.3mCi。
反应组合物进行色谱分析，其固定相为新制备的薄层色谱硅酸(ITLC-SA)，流动相为75％的甲醇水溶液，然后用ITLC扫描仪测定标记产率(EG&G Berthold linear Analyzer)。扫描数据表明DTPA几乎完全被标记为166Ho-DTPA。游离型的166Ho(NO3)3和165Ho(NO3)3被分离，Rf值分别为0-0.2(图2a)和0.9-1.0(图2b)。
实施例2
166Ho-DTPA的制备2
5mg的165Ho2O3通过中子照射得到166Ho2O3，然后将其溶解于2NHCl中。将DTPA加入该溶液中，得到摩尔比为3.98∶1的DTPA:Ho(165Ho+166Ho)。用稀NaOH将得到的溶液pH值调节至5.0-5.5，得到166Ho-DTPA。用和实施例1相同的方法测得标记产率为99.9％。
实验例1
含有166Ho的核素的杂质分析
对‘Hanaro’研究反应器制备的166Ho进行杂质分析。在这点上，采用应用高能量分辨率的Ge检测器(EG&G,Ortec)的γ射线分光镜。分析结果如表1所示。
表1
    核素     半衰期 放射性能量(Bp) 杂质166Ho(10-6)
    166Ho     26.8小时     573,200      -
    166mHo     1200年     1,858     0.564
    177mLu     160.9天     1,550     0.5
    177Lu     6.71天     8.390     10.79
    141Ce     32.5天     457     0.19
    169YB     32.02天     2,488     1.02
    175Yb     4.19天     17.640     54.15
    140La     40.22小时     90     8.91
如表1所示，发现用Hanaro制备166Ho产生的放射性杂质和166Ho相比，放射性已非常小，因此不会影响辐射吸收剂量的测定。
实验例2
166Ho-DTPA按照时间推移的稳定性
用如下方法检测了166Ho-DTPA的稳定性和时间的关系。向冷冻干燥、每个含有12mg DTPA的一组小瓶中分别加入108mCi和202mCi的1ml Ho(NO3)35H2O(pH为3)，随后通过加入0.2ml的醋酸盐缓冲液调节溶液的pH值至6.0-6.3。在30分钟、2小时、3小时、6小时和24小时后，将反应物通过固定相为ITLC-SA、流动相为75％的甲醇水溶液的色谱。然后通过ITLC扫描仪对166Ho-DTPA的辐射量进行测定，得到的结果如下表2所示。
表2
    时间(hrs)     放射化学杂质(％)a
166Ho-DTPA(108mCi) 166Ho-DTPA(202mCi)
    0.5     99％     99％
    2     98％     98％
    3     98％     98％
    6     98％     79.8％
    24     98％     70％
a166Ho-DTPA的放射性能量依赖于166Ho整体的放射性能量
对于108mCi，放射标记的DTPA直到标记后24小时还是稳定的，测得其维持标记产率在98％或更高。对于202mCi,166Ho-DTPA直到标记后3小时维持标记产率在98％或更高，标记后24小时标记产率大约为70％。
不从DTPA分离166Ho,166Ho-DTPA可以在很长一段时间维持其完整性。因此，即使当166Ho-DTPA泄漏进入体内时，复合物也依照DTPA的性质向肾或膀胱移动，很难进入其它器官。因此，下面证明166Ho-DTPA是非常稳定和安全的。
实验例3
166Ho-DTPA对pH值改变的稳定性
用如下方法检测了166Ho-DTPA对pH值改变的稳定性。向冷冻干燥、每个含有12mg DTPA的一组小瓶中分别加入55mCi的0.1ml5 Ho(NO3)35H2O(pH为3)，然后加入0.9ml的生理盐水缓冲液，随后通过加入不同量的醋酸盐缓冲液调节溶液的pH值至1.67,3.1,5.05和6.81。30分钟后，将反应物通过固定相为ITLC-SA、流动相为75％的甲醇水溶液的色谱。然后通过ITLC扫描仪对166Ho-DTPA的辐射量进行测定，得到的结果如下表3所示。
表3
    pH     标记产率(％)
    1.67     99％或更多
    3.1     99％或更多
    5.05     99％或更多
    6.81     99％或更多
如表3所示，166Ho-DTPA在中性或酸性条件下非常稳定。
实验例4
166Ho-DTPA在小鼠体内分布的测定
向8个平均体重257±7.1g的雄性Sprague-Dawley(SD)小鼠，通过尾部静脉注射剂量为200±20μCi的166Ho-DTPA。静脉注射15分钟和90分钟后，分别将4只小鼠用乙醚深度麻醉，解剖。从解剖小鼠摘除主要器官(肝脏、脾脏、肾脏、膀胱、睾丸、肺、心脏、大脑)、肌肉、脂肪和骨骼后，称重，用适当型号的闪烁器(Canberra)计算放射性。根据整个注射剂量计算每个器官和组织的累积放射量，并用它得到每个器官和组织的每克注射剂量百分率。结果如下表4所示
表4
    器官或组织     每克注射剂量百分率(％ID/g)a
15分钟    之后 90分钟    之后
    血液 2.20 0.269  2.22 0.038
    肝脏 5.09 0.719  1.46 0.199
    膀胱 54.71 20.929  1.26 0.355
    肝脏 0.77 0.048  0.25 0.081
    肌肉 0.46 0.067  0.02 0.010
    脂肪 0.44 0.062  0.04 0.037
    骨骼 0.58 0.087  0.05 0.015
    脾脏 0.84 0.087  0.48 0.128
    心脏 0.78 0.107  0.07 0.006
    肺 1.28 0.167  0.15 0.040
    睾丸 0.39 0.029  0.06 0.006
    大脑 0.06 0.004  0.01 0.001
a平均标准偏差
如表4所示，静脉注射后15分钟，检测到膀胱放射性值最高(54.7％ID/g)，肾放射性值其次(5.09％ID/g)，高于血液(2.20％ID/g)。因此，从数据可知，大多数注射的166Ho-DTPA转移到肾和膀胱。静脉注射后90分钟，在肾和膀胱检测到的放射性分别为1.46和1.26％ID/g。综合起来，数据表明大多数注射的166Ho-DTPA转移到肾和膀胱，在很短的时间内从体内排泄。另外，和血液相比，发现其它器官和组织放射性物质的摄取率很低。
实验例5
166Ho-DTPA在家兔体内分布的测定
在给三个雄性家兔(新西兰白色，平均体重2731±52.9g)通过肌内注射氯胺酮(剂量为25mg/kg,Yuhan公司，韩国)和Rumpoon(剂量为6mg/kg，韩国拜尔)麻醉后，分别通过耳静脉注射剂量为2.0±0.2mCi的166Ho-DTPA。之后，用γ射线照相机(Diacam，西门子，德国)拍摄家兔整个身体的图片30分钟，以监控药物注射后的行为。在这点上，照相机配有平行针孔瞄准仪，调节能量值为80keV，窗宽度的20％。通过利用瞄准仪媒介，得到影像，结果如图3所示。从加图的右肾和左肾所需部位，得到时间放射性曲线，然后应用计算机系统(ICON)根据它得到关于肾的最大分布时间(Tmax)和半衰期(T1/2)，如图4所示。
参见图3，大多数注射的166Ho-DTPA在注射后30分钟内通过肾和膀胱排泄。
通过时间-放射性曲线证明了注射166Ho-DTPA的迅速排泄。从图4明显地观察到在肾中的放射性在注射后30分钟减少之类似于背景的活性值。在左肾中检测到的Tmax和T1/2分别为4分钟和22分钟，在右肾中检测到的Tmax和T1/2分别为4分钟和19分钟。因此，认为大多数注射的166Ho-DTPA在注射后30分钟内通过肾和膀胱排泄。
实验例6
治疗的合适吸收剂量的测定
166Ho用作气囊导管的辐射源以防止冠状动脉再狭窄，通过如下方法测定了它适合于放射治疗的起始放射性强度。
应用EGS4编码系统，计算了166Ho在水中发射的β和γ射线的辐射吸收剂量的分布。在该实验中，在假定治疗合适的辐射量为20Gy的情况下，得到辐射源的起始放射性强度。放射源被认为是长度为20mm、直径为3mm的圆柱体。因为是一条线存在于气囊中，20mm长、直径为1mm的管被放置在放射源中。假定放射源是均匀地分布通过圆柱体。10个格子放射状地排列，有规则的间隔0.5mm，以辐射源为中心，对于关于每个小格的每注射剂量的人体辐射吸收剂量百分率，对目标物进行了计算。
通过应用EGS4编码系统，像对液体水的测量那样，在166Ho圆柱体样品的表面距离0.5mm放射状分布的目标物中，发现β和γ射线的辐射吸收剂量分别为10.87cGy/s每GBq和0.29cGy/s每GBq。因此，根据得到的实验结果，计算放射治疗适合的起始辐射剂量为32.31mCi(在治疗时间150秒内，总共治疗辐射量为20Gy)。另外，当起始辐射剂量被表示为放射性体积密度100mCi/mL时，在放射状分布在样品表面距离为0.5mm(误差为1.66％)的目标物中，计算其辐射吸收剂量被为0.0519cGy/s。
如前所述，由于166Ho-DTPA主要发射β射线，它可以用于治疗局部损伤，而不损害邻近的正常皮肤，以及由于166Ho-DTPA是液态，它可以很容易地被处理，而不需要特殊的仪器。另外，当166Ho-DTPA在体内泄漏时，它可以通过肾迅速被排泄，防止放射性物质被正常组织吸收。并且，尿中放射性能量测定表明当166Ho-DTPA在体内泄漏时，注射166Ho-DTPA的泄漏物可以被必要迅速地转移到尿中。因此，本发明的166Ho-DTPA作为一种安全的液体辐射源，用于防止血管成形术手术后的再狭窄，如PTCA应用气囊导管，用于血管狭窄疾病，包括动脉硬化的治疗。
本发明采用举例说明的方法进行描述，应该认为使用的术语是为了特征描述，而不是限制。按照上面的技术，本发明可能进行许多修改和改变。因此，应该认为在后附的权利要求的范围内，本发明可以在不同于具体描述的条件下实施。

Claims (5)

1．166Ho标记的二亚乙基三胺五乙酸(166Ho-DTPA)，其发射β和γ射线。
2．如权利要求1的166Ho-DTPA作为液体辐射源的应用。
3．如权利要求1的166Ho-DTPA，其中该166Ho-DTPA被用作液体辐射源，用于防止血管狭窄疾病的血管成形术手术后再狭窄的发生。
4．一种制备166Ho-DTPA的方法，其中二亚乙基三胺五乙酸与Ho(NO3)3、HoCl3或它们的水合物反应。
5．如权利要求4的方法，其中Ho(166Ho+165Ho)和二亚乙基三胺五乙酸的摩尔比范围在1∶1至1∶8。
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