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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen radioaktiven Chitosan-Komplex, dessen Makroaggregat und ein
Set zur Herstellung des radioaktiven Chitosan-Komplexes, ein Verfahren
zu deren Herstellung und deren Verwendung zur Strahlentherapie.
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Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung einen radioaktiven Chitosan-Komplex, der durch Markieren
von Chitosan mit Radionukliden gebildet wird und ein radioaktives
Chitosan-Makroaggregat, gebildet, indem aus dem Chitosan-Komplex
Partikel erzeugt werden und ein Set zur Herstellung eines radioaktiven
Chitosan-Komplexes.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Verfahren zur Herstellung eines radioaktiven Chitosan-Komplexes
durch Reaktion von Radionuklid-Lösung
mit Chitosan-Lösung
und das Verfahren zur Herstellung des radioaktiven Chitosan-Makroaggregats
durch Hinzufügen
von alkalischer Lösung
zu dem radioaktiven Chitosan-Komplex.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
die Verwendung von radioaktivem Chitosan-Komplex und dessen Makroaggregat zur
inneren Strahlentherapie, wobei die krankhaften Veränderungen
mit Strahlung behandelt werden, die aus dem radioaktiven Material
emittiert wird, das den krankhaften Veränderungen unmittelbar zugeführt wird.
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Stand der
Technik
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Es existieren zwei Arten von Strahlentherapien,
die eine ist die externe Strahlentherapie, bei der krankhafte Veränderungen
mit Strahlen behandelt werden, die von außerhalb des Körpers ausgestrahlt
werden und die andere ist die innere Strahlentherapie, bei der krankhafte
Veränderungen
mit Strahlen behandelt werden, die von in dem Körper verabreichten radioaktiven
Materialien ausgestrahlt werden.
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Bis heute findet die externe Strahlentherapie
umfangreiche Verwendung, aber es tritt das Problem auf, dass normales
Gewebe oder Organe bestrahlt und geschädigt werden, da starke Strahlung
verwendet werden sollte, um die krankhafte Veränderung zu erreichen.
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Daher wurde die innere Strahlentherapie
entwickelt, bei der nur die krankhaften Veränderungen, denen das radioaktive
Material unmittelbar verabreicht wurde, bestrahlt werden.
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Da die Strahlung in der krankhaften
Veränderung
emittiert wird, können
in der inneren Strahlentherapie radioaktive Materialien geringerer
Stärke
verwendet werden und es werden demzufolge nur krankhafte Veränderungen
bestrahlt und andere Organe können
vor der Strahlung geschützt
werden.
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Wegen der ausgezeichneten Wirkung
fand die innere Strahlentherapie in der letzten Zeit umfangreiche
Anwendung.
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Die mit der inneren Strahlentherapie
behandelten repräsentativen
Krankheiten sind Krebs und rheumatoide Arthritis.
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Das Verfahren zur Behandlung von
Krebs und rheumatoider Arthritis kann im wesentlichen eingeteilt werden
in die medizinische Behandlung, die chirurgische Behandlung und
die Strahlenbehandlung, wobei die medizinische Behandlung und die
Strahlenbehandlung bei weitem dominieren. Da aus einem Bericht bekannt ist,
dass lediglich 5% des Leberkrebses mit Hilfe der chirurgischen Behandlung
behandelbar sind, findet die chirurgische Behandlung nur selten
Anwendung.
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Wenn die Antikrebs-Wirkstoffe oral
oder intravenös
verabreicht werden, ist es erforderlich, dass eine große Menge
von Wirkstoffen appliziert wird, da die Wirkstoffe durch den Blutfluss
im ganzen Körper
verteilt werden und lediglich eine geringe Menge in der krankhaften
Veränderung
akkumuliert wird, so dass eine nachteilige Wirkung die Folge ist.
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Unlängst hat die Strahlentherapie,
insbesondere die innere Strahlentherapie zur Behandlung von Krebs
und Arthritis umfangreiche Anwendung gefunden.
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Beispielsweise basiert das Leberarterien-Verfahren
auf der Tatsache, dass Hepatomzellen Nährstoffe aus der Leberarterie
beziehen und normale Leberzellen Nährstoffe aus der Lebervene
beziehen und darauf, dass radioaktive Materialien mit markiertem
Radionuklid anstatt intravenös
direkt in die Leberarierte injiziert werden, um zu verhindern, dass
die Hepatomzellen die Nährstoffe
aufnehmen und um mehr radioaktive Materialien in den Hepatomzellen
zu akkumulieren.
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Die innere Strahlentherapie wird
auch zur Behandlung von rheumatoider Arthritis und Krebs in Form von
Zysten wie beispielsweise Hepatomen, Gehirntumoren, Brusttumoren,
Eierstocktumoren und ähnlichem angewendet.
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Bei der Behandlung von rheumatoider
Arthritis kann eine chirurgische Synovektomie oder eine Strahlen-Synovektomie
angewendet werden. Die Strahlen-Synovektomie ist eine plausible
Technik um die chirurgische Synovektomie zu ersetzen und es ist
ein Verfahren zum einfachen Entfernen der entzündeten Region des Synoviums
durch β-Strahlung, indem
radioaktive Materialien, die mit β-emittierenden
Radionukliden markiert sind, direkt injiziert werden. Die Strahlen-Synovektomie
hat den Vorzug, dass es eine einfache Operation ist und keine postoperativen
Komplikationen auftreten. Bei der Behandlung von Krebs oder Arthritis
mit Strahlung, die aus radioaktiven Materialien in der krankhaften
Veränderung
emittiert wird, sollten die der krankhaften Veränderung verabreichten radioaktiven
Materialien nur in der krankhaften Veränderung verbleiben und nicht
aus der krankhaften Veränderung
austreten.
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Wenn die in die krankhafte Veränderung
verabreichten radioaktiven Materialien aus der krankhaften Veränderung
austreten, werden die radioaktiven Materialien durch den Blutfluss
im gesamten Körper
verteilt und in anderen Geweben, insbesondere im Knochenmark, akkumuliert,
was zu verhängnisvollen
Schäden führt.
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Bei der inneren Strahlentherapie
sollten die verabreichten radioaktiven Materialien in der krankhaften Veränderung
verbleiben und es werden zu diesem Zweck Radionuklide in Kombination
mit Trägern
verwendet.
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Ein Träger wird unter der Maßgabe, dass
der Träger
in vivo und in vitro eine hohe Affinität in Bezug auf Radionuklide
hat, ein idealer Träger,
dass er gleichmäßig in der
krankhaften Veränderung
verteilt werden kann, dass er ohne Entzündung in der krankhaften Veränderung
absorbiert werden kann, dass dessen Halbwertszeit größer als
die des Radionuklids ist und dass er nach Zerfall des Radionuklids
zersetzt und ausgeschieden werden kann.
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Um ideale radioaktive Materialien
zu entwickeln wurden einige Techniken vorgeschlagen.
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Zuerst gab es einen Bericht, der
die anhaltende Freisetzung von radioaktiven Materialien, die durch Suspendieren
von 131I in hochviskosem Lipiodol erhalten
wurden, betraf.
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In Lipiodol suspendiertes 131I hat keine breite Anwendung gefunden,
da Schäden
an anderen Organen oder Geweben durch relativ hochenergetische γ-Strahlen,
die zusammen mit den β-Strahlen
emittiert werden, verursacht werden können und dass in die Leberarterie
eingeflößte 131I in Lipiodol in großen Mengen akkumuliert werden
kann, insbesondere in der Lunge.
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Anschließend wurden kolloidales Y-90
(Yttrium 90) oder Au-198 (Gold 198) entwickelt.
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In diesem Fall besteht das Problem,
dass normales Gewebe geschädigt
werden kann, da die radioaktiven Materialien aus der krankhaften
Veränderung
austreten, da die Partikelgröße zu klein
ist, um in der krankhaften Veränderung
zu verbleiben. Darüber
hinaus emittieren sie hochenergetische γ-Strahlen von relativ hoher
Halbwertszeit [Fellfinger et al., Weinz Inn. Med., 33, 351 (1952)].
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Es wurde berichtet, dass Harz [Turner
et al., Nucl. Med. Comm., 15, 545 (1994)], Keramik und Glasperlen
als Träger
verwendet werden können
[Andrews et al., J. Nucl. Med. 35, 1637 (1994)].
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Da sie nicht abbaubar sind, treten
sie nicht aus, aber es bleibt das Problem, dass sie vom Körper nach dem
Zerfall der Radionuklide nicht ausgeschieden werden.
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Es wurden 165Dy-FHMA
(165Dysprosium-Eisenhydroxid-Makroaggregate),
in Eisenhydroxid-Makroaggregaten enthaltene 165Dysprosium-Partikel
entwickelt [Haling et al., Nucl. Sci. and Eng., 110, 344 (1992)].
Es besteht jedoch das Problem, dass die Verfahren zur Herstellung
kompliziert sind und das Eisen im Körper akkumuliert werden kann.
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Unlängst wurde 165Dy-HMA
(165Dysprosium-Hdroxid-Makroaggregate), 165Dysprosium-Partikel, die kein Eisen enthalten,
entwickelt [McLaren et al., Eur. J. Nucl. Med., 16, 627 (1990)].
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Es besteht jedoch eine Limitierung
in der Verwendung von 165Dy-HMA, da 165Dy-HMA durch Bestrahlen von stabilem 164Dy mit Neutronen in einem Kernreaktor
hergestellt wird. Das bedeutet, dass dessen Halbwertszeit zu kurz
ist, um es in Krankenhäusern
einzusetzen, die von einem Kernreaktor weit entfernt sind.
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Es wurden Partikel entwickelt, die 153Sm, 165Dy, 166Ho, 90Y in Silikatperlen
mit Alkalimetallen enthalten [USP 5,011,797]. 166Ho-Mikrosphärenpartikel
werden hergestellt durch Bestrahlen mit Neutronen im Kernreaktor,
nachdem 165Ho- Microsphärenpartikel in der Größe von 1
bis 15 μm
aus der Mischung von Poly-L-Milchsäure, Poylvinylalkohol,
Acetyllacton und Chloroform erhalten wurden [J. Nucl. Med., 33,
398 (1992)]. Es besteht jedoch das Problem, dass das Polymer während der
Neutronenbestrahlung in dem Kernreaktor zersetzt werden kann und
das Verfahren zur Herstellung ist kompliziert.
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Darüber hinaus wurden bioabbaubare
und biokompatible Partikel aus 153Sm-Hydroxyapatit entwickelt.
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Es besteht jedoch das Problem, dass
sie nicht gleichmäßig in krankhaften
Veränderungen
verteilt werden können
und im Injektor verbleiben können,
wenn sie dem Patienten verabreicht werden, da sie den Zustand von
Partikeln aufweisen und nicht in Form einer Lösung vorliegen.
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Wie aus den oben genannten Fällen bekannt
ist, sollten die der krankhaften Veränderung verabreichten radioaktiven
Materialien zur inneren Strahlentherapie nicht aus der krankhaften
Veränderung
austreten.
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Um das Austreten von verabreichten
radioaktiven Materialien aus der krankhaften Veränderung zu minimieren, wurden
zuerst kolloidale Materialien wie z. B. 198Au
und anschließend
Makroaggregate entwickelt; eine Lösung wurde nie verwendet.
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Im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung
in der krankhaften Veränderung
ist die Reihenfolge für die
Verteilung Lösung > Kolloid > Partikel, wobei die
Lösung
am besten im Hinblick auf die gleichmäßige Verteilung ist.
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In anderen Worten können im
Fall der Verwendung von Partikeln die Partikel nicht gleichmäßig verteilt werden
und der therapeutische Effekt ist daher nicht gut; wenn mehr Partikel
in einem Bereich verteilt werden, wird dieser Bereich überbestrahlt
und wenn weniger Partikel in einem anderen Bereich verteilt werden,
wird die Strahlungsmenge unterhalb der wirksamen Dosis liegen.
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Da die erforderliche Bestrahlungsmenge
in Abhängigkeit
der Krankheiten differiert, sollte die Größe der Partikel gesteuert werden,
um der erforderlichen Bestrahlungsmenge zu genügen.
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So ist beispielsweise die optimale
Größe zum Behandeln
eines Häpatoms
15 bis 40 μm
und zum Behandeln rheumatoider Arthritis 1 bis 5 μm. Es ist
jedoch schwierig Partikel in optimaler Größe herzustellen, da ein kompliziertes
Verfahren wegen des Problems, dass die Beschäftigten bestrahlt werden, nicht
angewendet werden kann.
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Ferner können Partikel zurückbleiben,
nachdem die Partikel in Patienten injiziert wurden.
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Obgleich wir, wie oben dargestellt,
viele Probleme bei der Verwendung von Partikeln sehen, wurden Partikel
verwendet und Lösungen
nie verwendet, da der wichtigste Punkt bei der inneren Strahlentherapie
der Umstand ist, dass die verabreichten radioaktiven Materialien
nicht aus der krankhaften Veränderung
austreten sollen.
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Als ein Ergebnis extensiver Studien
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Partikel-Problem
und das Lösungs-Problem
gelöst,
indem sie den radioaktiven Chitosan-Komplex erfunden haben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der radioaktive Chitosan-Komplex
ist ein neues Agens zur inneren Strahlentherapie; er liegt bei saurem
pH-Wert in Form einer Lösung
und bei dem pH-Wert des menschlichen Körpers im Gel-Zustand vor.
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Das bedeutet, dass er in Säure in Form
einer Lösung
vorliegt, um das Partikel-Problem zu kompensieren und nach Verabreichen
an der krankhaften Veränderung
liegt er im Gel-Zustand vor und tritt nicht aus der krankhaften
Veränderung
aus.
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Ferner ist der radioaktive Chitosan-Komplex
ein natürliches,
biokompatibles und bioabbaubares Produkt, das nach dem Zerfall ausgeschieden
werden kann.
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Darüber hinaus ist es offensichtlich,
dass der radioaktive Chitosan-Komplex der vorliegenden Erfindung
so wie bisher in Partikelform verwendet werden kann.
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Des weiteren kann der radioaktive
Chitosan-Komplex der vorliegenden Erfindung in einem Set verwendet
werden, in dem die radioaktive Lösung
und lyophilisiertes Chitosan, die im voraus hergestellt werden, vor
der Verabreichung bei dem Patienten gemischt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es einen neuen radioaktiven Chitosan-Komplex, ein radioaktives Chitosan-Komplex-Makroaggregat
und ein Set zur Herstellung des radioaktiven Chitosan-Komplexes
bereitzustellen, so wie ein Verfahren zur Herstellung desselben
und die Verwendung zu inneren Strahlentherapie.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird im
folgenden im Detail erklärt
werden.
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I. Radioaktiver Chitosan-Komplex
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Radioaktive Materialien zur inneren
Strahlentherapie sollten in der krankhaften Veränderung verbleiben und nach
dem Zerfall ausgeschieden werden.
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Zu diesem Zweck werden Radionuklide
in Kombination mit Trägern
verwendet. In diesem Fall sind die Affinität des Radionuklids zu dem Träger und
die Größen desselben
wichtig.
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In der vorliegenden Erfindung wird
Chitosan, das eine ausgezeichnete Biokompatibilität und Bioabbaubarkeit
aufweist, als ein Träger
des Radionuklids verwendet.
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Chitosan kann einfach erhalten werden
durch Hydrolyse von Chitin, ein Polysaccharid von N-Acetylglucosamin
mit β-(1–4)-Bindung,
das im Überfluss
in den Schalen von Hummer, Krabben, Shrimps und Austern oder ähnlichem
vorkommt.
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Chitosan, ein Polymer aus 2-Deoxy-2-amino-D-glucose,
erhalten durch Deacetylierung des Acetamids von Chitin, bildet mit
Schwermetallen Chelate und es wird daher berichtet, dass Chitosan
als ein Mittel zum Entfernen von Schwermetallen verwendet werden
kann (USP 5,336,415) und als ein Mittel zur anhaltenden Freisetzung
von Wirkstoffen.
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Solche Charakteristika werden den
freien Amingruppen des Chitosans zugeschrieben, die mit metallischen
Kationen Chelate bilden und die Bindungsaffinität von Chitosan ist höher als
die von Chitin.
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Chitosan, als eßbares nicht-toxisches Produkt
bekannt, kann als bioabbaubare Nahtseide verwendet werden, da es
bioabbaubar ist und kann als künstliche
Nierenmembran und als Schutzmembran für verbrannte Haut verwendet
werden, da es eine Anti-Geschwür-Wirkung und Antitumoraktivität aufweist
[Kubota et al., Chem. Soc. Jpn., 66, 1807 (1993)].
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Das wichtigste Charakteristikum von
Chitosan ist, dass Chitosan bei saurem pH-Wert in Lösung existiert
und sich bei höherem
pH-Wert in ein Gel und in Partikel verwandelt.
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In der vorliegenden Erfindung wurden
eine radioaktive Chitosan-Komplex-Lösung und ein radioaktives Chitosan-Komplex-Makroaggregat
unter Verwendung der oben genannten Charakteristika entwickelt.
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Das Molekulargewicht von Chitosan,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist zwischen
100.000 und 1.000.000. Das bevorzugte Molekulargewicht von Chitosan
ist zwischen 200.000 und 800.000. Das am meisten bevorzugte Molekulargewicht
von Chitosan ist zwischen 300.000 und 500.000.
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Das Molekulargewicht von Chitosan
kann gemäß dem Verhältnis von
2-Deoxy-2-aminoglucose-Einheiten
und 2-Deoxy-2-acetamidoglucose-Einheiten, die bei der Hydrolyse
von Chitin erhalten werden, im Bereich von Tausenden bis Millionen
verändert
werden.
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Je höher das Molekulargewicht ist,
desto höher
ist die Viskosität.
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Chitosan, das gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, enthält
die Derivate von Chitosan, wie beispielsweise S-Derivate und P-Derivate.
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Das Radionuklid, das in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, kann jedes Radionuklid enthalten,
das zur Behandlung von menschlichen Krankheiten verwendet werden
kann, einschließlich β-Strahlungsemittern.
Das Radionuklid der vorliegenden Erfindung kann β-Strahlungsemitter, γ-Strahlungsemitter
der ein Radionuklid, das β-Strahlung
zusammen mit γ-Strahlung
emittiert, enthalten.
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Da bevorzugte Radionuklid ist ein β-Strahlungsemitter,
wie beispielsweise 198Au, 90Y, 186Re, 32P, 169Er, 166Ho, 153Sm oder 165Dy,
die entsprechend dem Zweck der Behandlung ausgewählt werden können. 198Au emittiert zusammen mit β-Strahlen
hochenergetische γ-Strahlen
und hat eine relativ hohe Halbwertszeit von 2,7 Tagen. 32P
und 90Y emittieren β-Strahlen, aber keine γ-Strahlen
und haben relativ hohe Halbwertszeiten.
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165Dy, 166Ho, 153Sm und 169Er emittieren niederenergetische γ-Strahlen
zusammen mit hochenergetischen β-Strahlen
und haben moderate Halbwertszeiten.
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Von diesen γ-Emittern sind Lanthan-Radionuklide
wie beispielsweise 165Dy, 166Ho, 153Sm und 169Er zur inneren
Strahlentherapie am besten geeignet, da sie zusammen mit niederenergetischen γ-Strahlen
hochenergetische β-Strahlen
emittieren, durch welche das dem Körper verabreichte Radionuklid
einfach detektiert werden kann.
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II. Herstellung von radioaktivem
Chitosan-Komplex
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In der vorliegenden Erfindung kann
der radioaktive Chitosan-Komplex, das neue Agens zur inneren Strahlentherapie,
durch Markieren von Chitosan mit Radionukliden hergestellt werden.
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Die Herstellung von radioaktivem
Chitosan-Komplex wird im folgenden im Detail erklärt werden.
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Der radioaktive Chitosan-Komplex
kann durch Hinzufügen
von Radionuklid-Lösung
zu Chitosan-Lösung
hergestellt werden.
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Die Chitosan-Lösung kann einfach durch Auflösen in saurer
Lösung
hergestellt werden, da Chitosan in saurer Umgebung löslich ist
und in alkalischer Umgebung unlöslich
ist.
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Die bevorzugte Säure kann aus Säuren gewählt werden,
die dem Fachmann bekannt sind, einschließlich Carbonsäure, wie
beispielsweise Essigsäure
oder Ameisensäure.
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Da das Radionuklid, das in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, in Wasser löslich sein sollte, können lösliche Radionuklid-Nitrate
oder Radionuklid-Chloride
wie beispielsweise 165Dy(NO3)3, 166Ho(NO3)3, 165DyCl3 oder 166HoCl3 verwendet werden.
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Wie oben gezeigt, kann die Radionuklid-Lösung durch
Lösen des
Radionuklids hergestellt werden, das durch Bestrahlen des Oxids
oder Nitrats des stabilen Nuklids, wie beispielsweise 164Dy
und 165Ho, mit Neutronen im Kernreaktor
hergestellt wird. Zu dem radioaktiven Oxid wurde HCl hinzugefügt, um es
in das radioaktive Chlorid zu überführen und
das resultierende radioaktive Chlorid wurde anschließend in
Wasser gelöst.
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Die radioaktive Chitosan-Lösung kann
hergestellt werden durch Vermischen der Radionuklid-Lösung und
der Chitosan-Lösung,
die durch Lösen
von Chitosan in Säure
hergestellt wurde.
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Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren,
bei dem Makroaggregate aus dem radioaktiven Isotop hergestellt werden
sollten, hat solch ein neues Verfahren den Vorteil, dass Beschäftigte vor
Bestrahlung geschützt werden
können
und die Zersetzung von Trägern
durch Neutronenbestrahlung kann verhindert werden.
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Im Folgenden werden die Faktoren,
die die Herstellung des Chitosan-Komplexes, wie zum Beispiel der pH-Wert
der Reaktionsmischung, die Reaktionszeit, die Konzentration des
Chitosans, die Konzentration der Radionuklide und die Viskosität des Chitosans
erklärt
werden.
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In Experimenten wurde 166Ho
als Radionuklid und die schnelle Dünnschichtchromatographie (instant thin
layer chromatography, ITLC) an Kieselsäure (ITLC-SA) durchgeführt. Mit
MeOH : H2O : Essigsäure (49 : 49 : 2) als Entwicklungslösung ist
der Rf-Wert
für Holmium
0,8 bis 1,0 und der Rf-Wert für den Ho-Chitosan-Komplex
0,2 bis 0,4.
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<Experiment 1> pH-Wert der Reaktionsmischung zur Bildung
des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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Dieses Experiment wurde durchgeführt, um
den optimalen pH-Wert aufzufinden, bei dem Chitosan Chelate mit
einem Radionuklid bildet.
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Eine Chitosan-Lösung wurde hergestellt, indem
30 mg Chitosan in 4 ml 1%-iger Essigsäure aufgelöst wurden. 0,5N HCl oder 0,5
NaOH wurden hinzugefügt,
um den pH-Wert der Lösung
von Chitosan auf einen pH-Wert von 1,47, 2,00, 2,78, 3,53, 4,03,
5,00 bzw. 6,00 einzustellen. Zu der Chitosan-Lösung wurden 0,1 ml 10%-iges
166Ho(NO3)3·5
H2O hinzugefügt und die Lösung wurde
gerührt
und für
30 Minuten gehalten.
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, ist
die Markierungsausbeute des Radionuklids abhängig vom pH-Wert der markierenden
Chitosan-Lösung.
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Die Markierungsausbeute war bei einem
pH-Wert von 2,5 bis 3,5 höher
als 99% und unterhalb eines pH-Wertes von 2,5 oder oberhalb eines
pH-Wertes von 3,5 20 bis 30%, wo das Holmium annähernd zurückblieb ohne Bildung eines
Chelats. Ferner ging die Chitosan-Lösung oberhalb eines pH-Wertes
von 6,0 in den Gel-Zustand über.
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Folglich ist der bevorzugte pH-Wert
zur Bildung eines Chelats 2,0 bis 4,0, der besonders bevorzugte pH-Wert
ist 2,5 bis 3,5.
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<Experiment 2> Reaktionszeit zur Bildung des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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0,1 ml (3,74 mg) 10%-iges 166Ho(NO3)3·5
H2O wurden zu einer Lösung von Chitosan (30 mg/4
ml) hinzugefügt,
der pH-Wert wurde auf 3,0 eingestellt und gerührt. Die Proben wurden bei
5, 10, 20, 30, 60 Minuten genommen und es wurde die Markierungsausbeute
bestimmt.
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Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, ist
die Markierungsausbeute nach 10 Minuten größer als 95%, das heißt die Bildung
des Chitosan-Komplexes war nach 10 Minuten annähernd vollständig.
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Es zeigt sich, dass die Bildungskonstante
des Chitosan-Chelats sehr hoch ist und folglich wird der Chitosan-Komplex
durch Reaktion einer Radionuklid-Lösung mit einer Chitosan-Lösung innerhalb
von 10 Minuten gebildet.
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<Experiment 3> Konzentration von Chitosan zur Bildung
des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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Chitosan-Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen,
deren pH-Wert auf 3,0 eingestellt war, wurden hergestellt, 4 mg/4
ml, 10 mg/4 ml, 20 mg/4 ml, 25 mg/4 ml, 30 mg/4 ml bzw. 35 mg/4
ml. 0,1 ml einer 10%-iges 166Ho(NO)3·5
H2O wurde zu der Chitosan-Lösung hinzugefügt, die
Lösung
wurde gerührt
und für
30 Minuten gehalten.
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Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, ist
die Markierungsausbeute größer als
99%, wenn 35 mg Chitosan in 4 ml 1%-iger Essigsäure enthalten ist. Die Markierungsausbeute
ist sehr niedrig, wenn weniger als 25 mg Chitosan enthalten ist.
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Daher ist es erforderlich, die Chitosan-Lösung in
einer Konzentration oberhalb von 0,75 % herzustellen, um einen Ho-Chitosan-Komplex
mit 3,74 mg Holmium zu bilden.
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<Experiment 4> Die Holmium-Menge zur Bildung des Ho-Chitosan-Komplexes
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166HO(NO3)3·5 H2O in unterschiedlichen Konzentrationen (die
Menge des enthaltenen Holmium: 3,74 mg, 7,48 mg, 11,22 mg, 14,96
mg, 22,44 mg, 29,92 mg) wurde zu einer Chitosan-Lösung (35
mg/4 ml) hinzugefügt
und die Lösung
wurde gerührt
und für
30 Minuten gehalten.
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Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, war
die Markierungsausbeute größer als
99%, wenn 7,48 mg Holmium hinzugefügt wurden. Wenn 11,22 mg Holmium
hinzugefügt
wurden, verblieb unreagiertes Holmium in großer Menge. Die Fähigkeit
zur Bildung des radioaktiven Chitosan-Komplexes war größer als
98%, wenn das Verhältnis
von Chitosan zu Holmium unterhalb von 3,6 : 1 in Chitosan war.
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Daher ist das bevorzugte Verhältnis von
Chitosan zu Holmium zur Bildung des Ho-Chitosan-Komlexes 1–4 : 1, besonders bevorzugt
3–4 :
1.
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<Experiment 5> Viskosität von Chitosan zu Bildung des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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Chitosan-Lösungen, deren pH-Wert auf 3,0
eingestellt war, wurden in verschiedenen Viskositäten hergestellt,
4 cps, 50 cps, 100 cps, 150 cps und 170 cps. 0,1 ml 10%-iger 166HO(NO3)3·5
H2O wurden zu der Chitosan-Lösung hinzugefügt, die
Lösung
wurde gerührt
und für
30 Minuten gehalten.
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Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, verblieb
das Holmium dann, wenn die Viskosität des Chitosans niedriger als
100 cps ist, annähernd
im nicht markierten Zustand. Die bevorzugte Viskosität des Chitosans
ist 100 bis 200 cps und besonders bevorzugt 130 bis 170 cps.
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Da die Viskosität um so höher ist, je höher das
Molekulargewicht ist, kann man es auch so formulieren, dass die
Bildung des Komplexes von dem Molekulargewicht abhängt.
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<Experiment 6> Das Stabilisierungsmittel zur Bildung
des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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Wenn 166Ho(NO3)3·5 H2O (50 mCi) zu der Chitosan-Lösung ohne
Stabilisierungsmittel hinzugefügt
wurde, entstand eine verdünnte
Lösung
und mehr als 70% des enthaltenen Holmiums wurden als freies Holmium getrennt.
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Unter Verwendung von Gelatine als
Stabilisierungsmittel änderte
sich die Farbe der Lösung
in die Farbe Gelb und der Großteil
des Holmiums wurde getrennt.
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Bei Verwendung von 40 mg Ascorbinsäure war
der Komplex über
8 Stunden stabil (die radiochemische Reinheit ist oberhalb von 99%).
Die Stabilität
der Lösung
mit Ascorbinsäure
wurde in den Mengen von 10 mg, 15 mg, 20 mg, 25 mg, 30 mg, 35 mg bzw.
40 mg bestimmt und die radiochemische Reinheit war oberhalb von
99%, wenn 30 mg Ascorbinsäure
hinzugefügt
wurden.
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Gentisinsäure, Gelatine und Ascorbinsäure können als
Stabilisierungsmittel von Chitosan verwendet werden.
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Die bevorzugte Menge an Ascorbinsäure ist
10 bis 30 mg für 166Ho(NO3)3·5
H2O (50 mCi). Die besonders bevorzugte Menge
ist 15 mg.
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Die radioaktive Chitosan-Komplex-Lösung kann über die
folgenden Schritte hergestellt werden; (1) ein aktives Radionuklid
wird durch Bestrahlen des stabilen Nuklids wie zum Beispiel 164Dy oder 165Ho
mit Neutronen im Kernreaktor hergestellt; (2) eine Radionunklid-Lösung wird
durch Auflösen
des Radionuklids in Wasser hergestellt; (3) eine Chitosan-Lösung wird
hergestellt; und (4) die Radionuklid-Lösung und die Chitosan-Lösung werden
gemischt.
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Wenn die radioaktive Chitosan-Lösung in
den menschlichen Körper
appliziert wird, wechselt sie in die Gel-Form, die nicht aus der
krankhaften Veränderung
austritt und die krankhafte Veränderung
kann durch die Strahlung des eingebrachten Chitosans behandelt werden.
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III. Herstellung eines
Sets zur Herstellung eines radioaktiven Chitosan-Komplex-Sets
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Der radioaktive Chitosan-Komplex
kann als ein Set (Baukastensystem) hergestellt werden, das die Radionuklid-Lösung und
die Chitosan-Lösung
umfasst.
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Die Chitosan-Lösung und die Radionuklid-Lösung können unabhängig voneinander
hergestellt und dem Patienten zugeführt werden. Sie können kurz
vor der Verabreichung in den Körper
gemischt werden und der radioaktive Chitosan-Komplex wird in 10
Minuten gebildet.
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Die Chitosan-Lösung kann gefriergetrocknet
werden und sie kann jedes konventionelle Additiv enthalten wie zum
Beispiel ein den pH-Wert regulierendes Mittel, ein isotonisierendes
Mittel (z. B. Natriumchlorid) und ein Konservierungsmittel (z. B.
Benzylalkohol).
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Ascorbinsäure kann als Stabilisierungsmittel
verwendet werden.
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Das Set zur Herstellung des radioaktiven
Chitosan-Komplexes kann über
die folgenden Schritte hergestellt werden: (1) eine Chitosan-Lösung wird
hergestellt und anschließend
gefriergetrocknet; (2) eine Radionuklid-Lösung wird hergestellt und anschließend (1)
und (2) dem Patienten verabreicht; (3) das gefriergetrocknete Chitosan
wird in destilliertem Wasser aufgelöst und die Radionuklid-Lösung hinzugefügt; (4)
nach 10 Minuten kann es dem menschlichen Körper verabreicht werden.
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<Experiment 7> Stabilität eines Sets zur Herstellung
des 166Ho-Chitosan-Komlexes
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Die Markierungsausbeute des radioaktiven
Chitosan-Komplexes eines Sets, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung,
wurde in Intervallen von einem Monat für ein Jahr bestimmt und war
oberhalb von 99%.
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IV. Herstellung eines
radioaktiven Chitosan-Komplex-Makroaggregats
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Der radioaktive Chitosan-Komplex
kann in der Form eines Makroaggregats als auch in der Form einer Lösung verwendet
werden. Ein Makroaggregat bildet sich durch Verdünnen der Chitosan-Komplex-Lösung mit destilliertem
Wasser und anschließendem
Hinzufügen
einer alkalischen Lösung.
Das Makroaggregat fällt
bei einem pH-Wert von 9 bis 10 aus.
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Wenn in diesem Verfahren die Chitosan-Komplex-Lösung ohne
Verdünnen
mit destilliertem Wasser alkalisiert wird, bildet die Lösung einen
großen
Klumpen und es ist daher schwierig die feinen Partikel zu erhalten.
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Eine Verbindung der Lanthan-Serie
bildet im alkalischen Milieu Hydroxide. Da die Bildungskonstante der
Chitosan-Lösung
mit Lanthan-Radionukliden größer als
die mit Lanthanhydroxid ist, ist der Chitosan-Komplex in alkalischer
Lösung
sehr stabil.
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Daher bildet sich ein Makroaggregat,
wenn die Chitosan-Komplex-Lösung
alkalisiert wird und das Makroaggregat ist sehr stabil. Das bevorzugte
alkalische Mittel ist NaOH.
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Die bevorzugte Größe des Makroaggregats ist 1
bis 50 μm.
Die bevorzugte Größe der radioaktiven Makroaggregate
variiert mit den Krankheiten, 1 bis 5 μm für rheumatoide Arthritis und
10 bis 40 μm
für Leberkrebs.
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Praktische und gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den folgenden Beispielen veranschaulicht.
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Es kann der Fachmann jedoch unter
Berücksichtigung
der vorliegenden Offenbarung Modifikationen und Verbesserungen innerhalb
des Sinns und des Umfang der vorliegenden Erfindung vornehmen.
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<Beispiel 1> Herstellung des 166Ho-Chitosan-Komplexes
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- (1) Herstellung einer Lösung von 166Ho(NO3)3·5 H2O 200 mg von 165Ho(NO3)3·5 H2O wurden in einen Polyethylenschlauch dispensiert.
Es wurde mit thermischen Neutronen von 1,0 × 1013 n/cm2·sec
für 10
Minuten im Kernreaktor bestrahlt und anschließend in 2 ml Wasser gelöst.
- (2) Herstellung einer Lösung
von Chitosan 300 mg Chitosan (Molekulargewicht etwa 500.000; die
Hydrolyse ist etwa 85 %) wurde in 40 ml 1%-iger Essigsäure gelöst.
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Die 166Ho-Chitosan-Komplex-Lösung wurde
hergestellt durch Hinzufügen
von 0,1 ml der 166Ho(NO3)3·5 H2O zu der Chitosan-Lösung, gutes Mischen und Rühren bei
Raumtemperatur.
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Die Markierungsausbeute wurde nach
30 Minuten durch ITLC-SA [MeOH (49) H2O
(49) : HAc (2)] bestimmt. Die Markierungsausbeute war über 99%.
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<Beispiel 2> Herstellung eines 153Sm, 165Dy, 169Er-Chitosan-Komplexes
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Ein 153Sm, 165Dy und 169Er-Chitosan-Komplex
wurde wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
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Es wurde die radiochemische Reinheit
der Mischung bestimmt und sie betrug über 99%.
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<Beispiel 3> Herstellung eines Sets zum Herstellen
eines 166Ho-Chitosan-Komplexes
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40 mg Chitosan und 30 mg Ascorbinsäure wurden
in 4 ml 1%-iger Essigsäure
gelöst.
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Der pH-Wert der Lösung wurde mit 0,5N HCl auf
3,0 eingestellt, und die Lösung
wurde im sterilisierten Zustand gefiltert und gefriergetrocknet.
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Die gefriergetrocknete Chitosan-Lösung wurde
bei 4°C
gehalten.
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Zur Anwendung beim Patienten wird
der radioaktive Chitosan-Komplex hergestellt durch Auflösen des gefriergetrockneten
Chitosans in destilliertem Wasser und Hinzufügen der Radionuklid-Lösung.
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<Beispiel 4> Herstellung eines Chitosan-Komplex-Makroaggregats
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Eine 166Ho-Chitosan-Komplex-Lösung wurde,
wie in Beispiel 1 beschrieben, durch Umsetzung von 3,74 mg 166Ho und 35 mg Chitosan hergestellt und
mit 5 Volumen Wasser verdünnt.
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Unter starkem Rühren wurde zur vollständigen Ausfällung 2N
NaOH zugetropft (pH = 9 bis 10).
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Die resultierende Suspension wurde
für 5 Minuten
mit Ultraschall behandelt.
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Das Präzipitat wurde von dem Überstand
durch Zentrifugieren für
3 Minuten bei 240 × g
getrennt und das resultierende Chitosan-Makroaggregat wurde in 4
ml Salzlösung
resuspendiert.
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Die Suspension wurde in ein 10 ml – Gefäß gegeben,
verschlossen und im Autoklaven bei 121°C für 30 Minuten sterilisiert.
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Die Partikel des Makroaggregats wurden
durch erneute Behandlung in einem Ultaraschall-Wäscher gleichmäßig verteilt.
Die Größen der
Partikel wurden bestimmt und die durchschnittliche Größe betrug
etwa 25 μm.
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Nachfolgend ist beschrieben, wie
die Bestimmung der in vitro- und der in vivo-Stabilität des radioaktiven Chitosan-Komplexes
und dessen Makroaggregat bestimmt wurde.
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<Beispiel 5> Untersuchung der in vitro-Stabilität des 166Ho-Chitosan-Komplexes und des Makroaggregats
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Ein 166Ho-Chitosan-Komplex
und das Makroaggregat (2 mCi 166Ho in jedem
Gefäß enthaltend)
wurden bei Raumtemperatur und bei 37°C für 25 Tage gehalten.
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Die radiochemische Aktivität wurde
in den Tabellen 6 und 7 angegebenen Intervallen mit ITLC-SA [MeOH
(49) : H2O (49) : Essigsäure (2)] bestimmt.
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Das nach dem in Beispiel 4 beschriebenen
Verfahren hergestellte Makroaggregat wurde zu jedem Intervall mit
5 ml 0,9%-iger NaCl gewaschen. Die im Makroaggregat und im Filtrat
verbleibende Radioaktivität wurde
bestimmt (siehe Tabelle 8).
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Tabelle
6: Untersuchung der Stabilität
bei Raumtemperatur
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Tabelle
7: Untersuchung der Stabilität
bei 37°C
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Wie den Tabellen 6 und 7 zu entnehmen
ist, verblieb nahezu 100% der Radioaktivität bei dem Rf-Wert von
0,2 bis 0,4 des 166Ho-Chitosan-Komplexes
und die Radioaktivität
bei dem Rf-Wert von 0,9 bis 1,0 des freien 166Ho war für 25 Tage vernachlässigbar.
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Diese Ergebnisse zeigen, dass die
in vitro-Stabilität
des Chitosan-Makroaggregats bei Raumtemperatur oder 37°C ausgezeichnet
war.
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Tabelle
8: Untersuchung der Stabilität
nach dem Waschen
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Wie in Tabelle 8 zu sehen ist, wurden
die Makroaggregate nicht gelöst
und wechselten nicht in einen kolloidalen Zustand, wenn die 166Ho-Chitosan-Makroaggregate mit Salzlösung gewaschen
wurden. Ferner verblieb nahezu 100% der radiochemischen Aktivität in dem
Präzipitat.
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In Anbetracht der obigen Ergebnisse
bindet das freie Amin des Chitosans so fest an 166Ho,
dass ein sehr stabiles Chelat gebildet wird.
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<Beispiel 6> Untersuchung der in vivo-Stabilität des 166Ho-Chitosan-Komplexes und des Makroaggregats
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Der pH-Wert einer gemäß Beispiel
1 hergestellten 166Ho-Chitosan-Komplex-Lösung wurde
auf 5,5 eingestellt und anschließend durch einen 0,2 μm-Membranfilter
filtriert und sterilisiert. 0,5 ml (400 μCi) einer 166Ho-Chitosan-Komplex-Lösung wurden
mittels einer intra-artikulären
Injektion in das Kniegelenk eines normalen Hasen appliziert. Unter
Verwendung einer γ-Kamera
wurde nach geeigneten Zeitintervallen die in dem Kniegelenk verbliebene
Radioaktivität
mit der Gesamtaktivität
kurz nach der Injektion verglichen.
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Das gemäß Beispiel 4 hergestellte Makroaggregat
wurde in Salzlösung
suspendiert und im Autoklaven bei 121°C für 30 Minuten sterilisiert.
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Ein Aliquot von 0,1 ml dieser Suspension
wurde in das Kniegelenk appliziert.
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Tabelle
9: %-Werte des im Kniegelenk eines normalen Hasen verbliebenen radioaktiven
Chitosan-Komplexes und dessen Makroaggregats
Tabelle 9
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Wie in Tabelle 9 zu sehen ist, verblieb
die Radioaktivität
nach der Injektion fast vollständig
in dem Gelenkhohlraum (abgesehen von der physikalischen Abnahme
des 166Ho) und betrug nach 2 Stunden 99,9%, nach
6 Stunden 99,9%, nach 24 Stunden 99,8% und nach 48 Stunden 99,7%.
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Es wurde bestätigt, dass der radioaktive
Chitosan-Komplex und das Makroaggregat nicht aus der krankhaften
Veränderung
austreten.
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In Anbetracht der obigen Ergebnisse
sind der 166Ho-Chitosan-Komplex und das
Makroaggregat in vitro und in vivo sehr stabil. Das mit Holmium
ein Chelat bildende Chitosan ist ein bioabbaubares und biokompatibles
Material, das für
einen geeigneten Zeitraum im Gelenk absorbiert bleibt und nach dem
Zerfall langsam abgebaut und ausgeschieden wird.
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Dies bedeutet, dass Chitosan, dessen
freie Amingruppen ein Chelat mit einem Radionuklid bilden, ein ideales
Agens zur inneren Strahlentherapie ist, das die krankhafte Veränderung
im Körper
behandelt und anschließend
aus dem Körper
ausgeschieden wird.
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Die Wirkung des radioaktiven Chitosan-Komplexes
als ein Agens zur inneren Strahlentherapie ist im folgenden beschrieben.
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<Experiment 7> Klinisches Experiment mit dem radioaktiven
Chitosan-Komplexes
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(1) Strahlungs-Synovektomie
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An 36 Patienten, ausgewählt nach
dem ACR-Standard (American College of Rheumatology), wurde eine
innere Strahlentherapie durchgeführt.
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Ein radioaktiver Chitosan-Komplex
wurde in das Kniegelenk injiziert.
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Die Menge des injizierten radioaktiven
Chitosan-Komplexes war abhängig
von den Individuen und betrug um Durchschnitt 15 bis 20 mCi. Die
durchschnittliche Beobachtungszeit betrug 50,4 Wochen.
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Die Resultate waren bei 44% der Patienten
ausgezeichnet, bei 32% gut und bei 24% nicht gut, so dass 76% der
Patienten geheilt wurden.
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(2) Die Behandlung von
Leberkrebs
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45 Patienten mit Leberkrebs in der
Größe von 1
bis 3 cm wurden entsprechend der Größe des Krebses mit 10 bis 20
mCi radiaktivem Chitosan-Komplex behandelt. 90 bis 95% der Patienten
zeigten gute Ergebnisse. Es wurde unter Ultraschall-Induktion direkt
in das Krebsgewebe injiziert.
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In Anbetracht der obigen Ergebnisse
zeigen der radioaktive Chitosan-Komplex und das Makroaggregat eine
gute Wirkung bei der Behandlung verschiedener Krebse und rheumatoider
Arthritis.
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Im Fall von 166Ho
können
der radioaktive Chitosan-Komplex und das Makroaggregat entsprechend
der An der Erkrankung und der Größe der krankhaften
Veränderung
in einer Menge von 5 bis 150 mCi in einer Gabe verabreicht werden.
Die Chitosan-Komplex-Lösung kann
durch Injektion in die krankhafte Veränderung direkt verabreicht
werden. Das Chitosan-Komplex-Makroaggregat kann nach Lösen in Wasser,
Salzlösung oder
Ethanol verabreicht werden.
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Der radioaktive Chitosan-Komplex
und dessen Makroaggregat können
zur inneren Strahlentherapie bei rheumatoider Arthritis, Leberkrebs,
Gehirnkrebs, Brustkrebs, Eierstockkrebs und ähnlichem durch direkte Verabreichung
in die krankhafte Veränderung
verwendet werden.