ES2994347T3

ES2994347T3 - A method for the generation of scandium-44

Info

Publication number: ES2994347T3
Application number: ES21815162T
Authority: ES
Inventors: Sandrine Huclier; Ferid Haddad
Original assignee: Universite de Nantes
Current assignee: Universite de Nantes
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2025-01-22
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: EP4244874A1; WO2022101500A1; JP2023550075A; EP4002392A1; CA3198969A1; EP4244874C0; AU2021376899A1; EP4244874B1; US20230420153A1

Abstract

La presente invención se refiere a un método para generar 44Sc a partir de una solución diana, que comprende las siguientes etapas: - una etapa de extracción sólido-líquido que comprende (a) la precipitación de una solución diana que comprende especies metálicas con iones fluoruro, comprendiendo dicha solución diana al menos 44Sc, 44Ti y 46Sc y otras impurezas metálicas, con lo que se obtiene una solución que comprende un precipitado constituido esencialmente por 46Sc, y (b) la filtración de la solución resultante y la recuperación del filtrado resultante que comprende esencialmente 44Sc y 44Ti; - una etapa de cromatografía de extracción en fase sólida que comprende (c) la carga del filtrado obtenido en la etapa anterior en una columna de hidroxamato preacondicionada, y (d) la elución de una solución de ácido clorhídrico a través de la columna de hidroxamato preacondicionada, y - una etapa de recuperación de 44Sc a partir de la elución de la etapa anterior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la generación de escandio 44

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para la generación de 44Sc con alta pureza radionudeídica a partir de 44Ti.

[0002] El escandio posee dos radionucleidos que emiten radiaciones p+ (44Sc o 43Sc) que se convierten en candidatos apropiados en el diagnóstico con PET/CT, debido a la semivida de alrededor de 4 horas y la desintegración en Ca no tóxico. Para ambos radionucleidos, la semivida es compatible con la farmacocinética de una amplia gama de vectores de selección (tales como péptidos, anticuerpos, fragmentos de anticuerpos y oligonucleótidos). En 2010, el radionucleido 44Sc ha sido propuesto por Rosch como una alternativa potencial para 68Ga en el diagnóstico con PET clínico (Pruszyski M, Loktionova N, Filosofov D, Roesch F. Post-elution processing of 44Ti/44Sc generator derived 44Sc for clinical application. Appl Radiat Isot; 68:1636 (2010)) y Rosch F. Scandium-44: benefits of a long-lived PET radionuclide available from the 44Ti/44Sc generator system. Curr Radiopharm; 5:187 (2012))). En la literatura se han descrito muchos procedimientos de extracción y separación diferentes. Desde el artículo inicial de Rosch hasta otros más recientes, la química del escandio ha suscitado un creciente interés con un número cada vez mayor de artículos disponibles sobre el escandio: desde el generador d e 44T i/44Sc, desde el Ti irradiado con neutrones, 44mSc/44Sc producido por ciclotrón, Sc natural, 46Sc o 47Sc.

[0003] Con una energía positrónica media de 0,6 MeV ideal para cámaras PET, el 44Sc lo hace muy atractivo para aplicaciones PET clínicas porque su semivida permite el transporte de radiofármacos marcados con 44Sc a hospitales que se encuentran bastante lejos del sitio de producción del radiofármaco. Sin embargo, debe tenerse en cuenta la coemisión de un rayo gamma de alta energía similar al 89Z r . Si no se controla, puede aumentar la dosis de radiación para el paciente y el personal. Se han investigado muchas formas diferentes de producir 44Sc: principalmente utilizando ciclotrones o generadores.

[0004] Una fuente de 44Sc es a través del nucleido parental de larga duración 44Ti (T-i/2 = 60 años), llamado generador 44Ti/44Sc (Rotsch D.A., Brown M.A., Nolen J.A., Brossard T., Henning W.H., Chemerisov S.D., Gromov R.G., Greene J. Electron linear accelerator production and purification of scandium-47 from titanium dioxide targets, Applied Radiation and Isotopes 131, 77 (2018)); Radchenko V, Engle J.W., Medvedev D, Maasen J.M. Naranjo C.M., line G.A., Meyer C.A.L., Mastren T, Brugh M, Mausner L, Cutler C.S., Birnbaum E.R., John K.D., Nortier M, Fassenberg M.E. Nucl. Med. Biol. 50, 25 (2017)). El titanio-44 se genera mediante irradiación de protones a través de la reacción de 45Sc (p, 2n) 44Ti (Lange R., D'Auria J., Giesen U., Vincent J., Ruth T. Preparation of a radioactive 44Ti target. Nucl Instrum Methods Phys Res A, 423, 247 (1999)) o por espalación sobre Fe natural o Cu natural. Tendría la capacidad de proporcionar diariamente 44Sc radioquímicamente puro, es decir, sin 44mSc obtenido a diferencia de otras rutas de producción. Las ejecuciones de la producción dedicadas requieren altas corrientes de haces y largos tiempos de irradiación para poder producir suficientes actividades.23 Por ejemplo, se ha demostrado que se podrían producir 150 MBq en 9 días de irradiación a 220 pA, lo que permite eluir cada 4 h hasta 60 MBq (es decir, actividad necesaria para 1 dosis de imagen). Esto conduce a un alto coste de producción y a la necesidad de tener un uso regular y eficiente del generador durante un largo período de tiempo. La separación de 44Ti del material objetivo de escandio no es trivial, incluso si se han logrado algunos avances recientemente en este campo. Finalmente, un sistema generador implica el desarrollo de una separación eficiente con altos rendimientos de elución de44 Sc y una penetración mínima del 44Ti original. Además, la larga semivida del 44Ti (T1/2 = 60 años) dificultaría la gestión de este generador en los servicios de medicina nuclear y una farmacia centralizada podría ser más adecuada para gestionar dicho generador.

[0005] Se han probado varios procedimientos de separación utilizando resina DGA® o resina ZR®. Radchenko et al. destacaron el hecho de que la resina DGA podría utilizarse para separaciones de trazas de Ti/Sc en el contexto de una purificación fina de 44Ti a partir de material objetivo de escandio residual (Lange R., D'Auria J., Giesen U., Vincent J. , Ruth T. Preparation of a radioactive 44Ti target. Nucl Instrum Methods Phys Res A, 423, 247 (1999). Por el contrario, se ha demostrado que la resina ZR® exhibe una alta afinidad de sorción por el titanio, mientras que el escandio se puede eluir con soluciones de HCl. No obstante, existen algunos inconvenientes en relación con este generador, ya que se ha observado cierta penetración de 44Ti después de varias eluciones en lecho. Esto es particularmente importante para un generador de este tipo con una vida útil prolongada esperada. Filosofov et al. (Mausner L, Kolsky K, Joshi V, Srivastava S. Radionuclide development at BNL for nuclear medicine therapy. App Rad Isot; 49:285 (1998)) propusieron evitar este problema aplicando flujos de elución inversa alternativos a través de la columna. Al utilizar resina ZR®, Radchenko et al. han demostrado una menor penetración, lo que les permitió prever un uso a largo plazo de este generador. Aun así, como se podrían cargar altas actividades en estas columnas, con el tiempo podría producirse una lixiviación de las moléculas extractantes o un deterioro de las prestaciones de sorción. Estos efectos deben estudiarse con precisión, ya que pueden limitar la duración del uso del generador.

[0006] Un procedimiento de la técnica anterior para generar 44Sc a partir de una solución objetivo se puede encontrar en el documento de patente WO

[0007] El objetivo de la presente invención es, por tanto, proporcionar un sistema generador de 44Ti/44Sc eficiente con altos rendimientos de elución de 44Sc y una penetración mínima del 44Ti parental.

[0008] El objetivo de la presente invención es también proporcionar un sistema generador de 44Ti/44Sc eficiente que proporcione elevadas purezas químicas y radionucleídicas.

[0009] El objetivo de la presente invención es también proporcionar un generador que haga que un radioisótopo de vida corta esté disponible localmente y de manera sostenible, permita la obtención de imágenes PET, tenga una larga vida útil con facilidad y fiabilidad de uso, cumpla con altas especificaciones para contaminantes y sea capaz de evitar cualquier penetración.

[0010] Por tanto, la presente invención se refiere a un procedimiento para generar 44Sc a partir de una solución objetivo, que comprende las siguientes etapas:

- una etapa de extracción sólido-líquido que comprende:

. (a) la precipitación de una solución objetivo que comprende especies metálicas con iones fluoruro, comprendiendo dicha solución objetivo al menos 44Sc, 44Ti y 46Sc y otras impurezas metálicas, en el que la cantidad de Sc es de 10.000 a 15.000 ppm en relación con el peso total de dicha solución objetivo, la cantidad de Ti es de 5 a 10 ppm en relación con el peso total de dicha solución objetivo, y la cantidad de cada impureza metálica es de 200 a 300 ppm en relación con el volumen total de dicha solución objetivo,

con lo que se obtiene una solución que comprende un precipitado formado esencialmente por46Sc,

. (b) la filtración de la solución resultante y la recuperación del filtrado resultante que comprende esencialmente 44Sc y 44Ti;

- una etapa de cromatografía de extracción en fase sólida que comprende:

. (c) la carga del filtrado obtenido en la etapa anterior sobre una columna de hidroxamato preacondicionada, en la que dicha columna de hidroxamato preacondicionada se obtiene a partir del tratamiento de una columna de hidroxamato con un ácido fuerte y enjuague con agua, y

. (d) la elución de una solución de ácido clorhídrico a través de la columna de hidroxamato preacondicionada, con lo que se adsorbe 44 Ti sobre dicha columna, y

- una etapa de recuperación de 44Sc de la elución de la etapa anterior.

[0011] El procedimiento según la invención para la generación de escandio 44 se basa, por tanto, en la combinación de la extracción sólido-líquido y la cromatografía de extracción en fase sólida.

[0012] El producto de partida es una solución objetivo que comprende especies metálicas, en particular escandio y titanio, así como impurezas metálicas. Esta solución también puede comprender otros radionucleidos.

[0013] En particular, esta solución objetivo puede comprender Fe, Si, Mo, Pb, Al, Zn y Ca.

[0014] Según una realización, esta solución objetivo se prepara a partir de un disco de escandio previamente. Después de su irradiación, el disco irradiado se enfría y a continuación se disuelve en una solución de ácido clorhídrico.

[0015] Según una realización, la solución objetivo se prepara a partir de un disco de escandio previamente irradiado durante aproximadamente 10 días a una corriente promedio mayor a 130 pA con una energía depositada en el disco Sc de 25-26 MeV.

[0016] El procedimiento según la invención comprende la precipitación de la solución objetivo con iones fluoruro.

[0017] Esta etapa de precipitación permite así separar las diferentes especies metálicas de la solución en función de su solubilidad.

[0018] Según una realización preferida, la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo a un pH ácido inferior a 6.

[0019] Este pH ácido es ventajoso porque evita la formación de especies hidroxo de escandio y de cualquier otra impureza metálica presente en el lote resultante a partir de la disolución del objetivo.

[0020] Según una realización preferida, para la etapa de precipitación (a), la relación entre la concentración de todas las especies metálicas y la concentración de iones fluoruro es de 1:5 a 1:20, y preferiblemente de 1:15 a 1:20.

[0021] Más preferiblemente, la relación entre la concentración de todas las especies metálicas y la concentración de iones fluoruro es de 1:17.

[0022] La relación mencionada anteriormente es la preferida para una precipitación óptima. En particular, cuando esta relación es demasiado baja, no se obtiene precipitación y cuando esta relación es demasiado alta, se obtiene una cantidad demasiado alta de material sólido.

[0023] Según una realización preferida, la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo durante al menos 24 horas a temperatura ambiente.

[0024] Según una realización preferida, la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo con una solución de NaF.

[0025] Después de esta etapa de precipitación, se obtiene una solución que comprende un precipitado formado esencialmente por 46Sc.

[0026] Como se ha explicado anteriormente, la etapa de precipitación va seguida de una etapa de filtración. Esta etapa de filtración conduce en particular a la recuperación del filtrado, mientras que el precipitado, tal como se ha definido anteriormente, se descarta.

[0027] La solución inicial es amarillenta y ácida, mientras que la solución resultante es una solución blanquecina tipo gel.

[0028] El filtrado recuperado comprende esencialmente 44Sc y 44Ti.

[0029] Las etapas de extracción sólido-líquido van seguidas por etapas de cromatografía de extracción en fase sólida.

[0030] Estas etapas incluyen una etapa de acondicionamiento de una columna de hidroxamato. Esta etapa de acondicionamiento es esencial para la eficiencia del procedimiento de acuerdo con la invención.

[0031] Esto permite optimizar las funciones en la superficie de las resinas para favorecer el intercambio de iones y obtener así la máxima capacidad de intercambio iónico. Las resinas se acondicionan preferentemente con el primer medio de uso de forma que estén en equilibrio con la solución. De esta forma se evitan reacciones no deseadas (cambio de acidez, cambio de concentración de cloruro,...).

[0032] Según la invención se prepara una columna de resina que contiene una función hidroximato.

[0033] Según la invención, para el acondicionamiento, la columna de hidroxamato se trata con un ácido fuerte, tal como ácido clorhídrico y a continuación se enjuaga con agua.

[0034] Según la invención, un ácido fuerte es un ácido con un valor de p K que es menor que aproximadamente -2. Preferiblemente, dicho ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en: ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y mezclas de los mismos, y es preferiblemente ácido clorhídrico.

[0035] Según una realización preferida, la masa de la columna de hidroxamato preacondicionada está comprendida de 200 mg a 2 g.

[0036] Según una realización preferida, la columna de hidroxamato preacondicionada se obtiene a partir de la elución de una columna de hidroxamato con una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 1 M a 10 M seguida de un enjuague con agua, preferiblemente agua pura, y una elución adicional con un volumen V1 de 20 mL a 100 mL de una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 0,1 M a 3 M.

[0037] Según una realización preferida, la columna de hidroxamato preacondicionada se obtiene a partir de la elución de una columna de hidroxamato con HCl 2M y enjuague con agua pura. Preferentemente, se eluye a continuación con 20 mL de HCl 0,1 mol.L '1 para eliminar todas las posibles impurezas metálicas.

[0038] Según la invención, el agua purificada es agua que ha sido filtrada o procesada mecánicamente para eliminar impurezas y hacerla adecuada para su uso. Se puede citar el agua destilada como una forma de agua purificada, pero también el agua que se purifica mediante otros procesos, incluyendo la desionización capacitiva, la ósmosis inversa, el filtrado con carbono, la microfiltración, la ultrafiltración, la oxidación ultravioleta o la electrodesionización.

[0039] La preparación de la columna de hidroxamato preacondicionada es seguida por la carga del filtrado (que comprende esencialmente 44Sc y 44Ti) en dicha columna y la elución de una solución de ácido clorhídrico a través de dicha columna, con lo cual se adsorbe 44Ti en dicha columna.

[0040] Al final de esta elución se recupera 44Sc.

[0041] Según una realización preferida, la etapa de elución (d) se lleva a cabo con una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 1 M a 5 M con un volumen V2 de 2 mL a 25 mL.

[0042] Más preferiblemente, para la etapa de elución (d), la solución de ácido clorhídrico tiene una concentración de 2M.

[0043] Más preferiblemente, para la etapa de elución (d), el volumen V2 está comprendido de 3 mL a 15 mL.

[0044] La solución resultante es radionucleídica y químicamente pura para un posterior radiomarcaje, lo que conduce a una alta actividad molar y una alta actividad específica. Estos criterios son esenciales para el uso posterior de la solución como generador de radiofármacos.

[0045] La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación de 44Ti de una masa mayor de escandio basado en la separación sólido-líquido después de la precipitación con iones fluoruro. A diferencia de lo mencionado anteriormente por Radchenko et al., no es necesario tener en cuenta la sorción/retención de 44Ti frente a escandio, ya que aquí la separación se basa en las diferencias de los productos de solubilidad entre Ti y Sc con iones fluoruro.

[0046] El presente procedimiento se basa en la carga directa del Ti después de la separación sólido-líquido. La pureza del 44Sc eluido subsiguiente se monitorizó mediante ICP-OES tal como se explica más adelante. La viabilidad del generador de 44Ti/44Sc se evaluó mediante estudios de radiomarcaje. Para este objetivo, se utilizó DOTA (ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7, 10-tetraacético) como agente quelante; el complejo termodinámicamente muy estable se formó bastante rápido y fue cinéticamente inerte (Huclier-Markai S., Alliot C., Sebti J., Brunel B., Aupiais J. A comparative thermodynamic study of the formation of Scandium Complexes with DTPA and DOTA, RSC Adv 5, 99606 (2015))). Además, se demostró que el radioescandio de cada fuente difiere en la actividad molar obtenida habitualmente y/o en el contenido de impurezas de iones metálicos fríos. La actividad molar calculada del 44m/44Sc del ciclotrón siempre fue superior a 20 MBq/nmol (4 horas después del final del haz). Sin embargo, para el generador de 44Ti/44Sc, la actividad molar se estimó en un máximo de ~0,2 MBq/nmol (para DOTA; 4 hora después del final de la elución) (Pniok M., Kubícek V., Havlícková J., Kotek J., Sabatie A., Plutnar J., Huclier-Markai S., Hermann P. Thermodynamic and kinetic study of scandium (III) complexes of DTPA and DOTA: A step toward scandium radiopharmaceuticals. Chem. Eur. J.20, 2 (2014)). El procedimiento de la invención alcanzó así actividades molares más elevadas en DOTA (es decir, 2 MBq/nmol).

EJEMPLOS

MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS

Reactivos químicos

[0047] Se recibieron ácido nítrico y clorhídrico como soluciones ultrapuras (SCP Science). El ácido cítrico se adquirió de Sigma Aldrich (Saint-Louis, EE. UU.). Todas las diluciones se realizaron en agua ultrapura (Millipore, 18,2 MQ.cm). El NaF se adquirió de Baker Chemical Co (99,7 % de pureza, Phillipsburg, NJ, EE. UU.) y se diluyó en HCl 6M. Se utilizaron filtros de jeringa Whatman en polipropileno (PP) con un corte a 0,2 pm, conectados a la jeringa de 1 ml correspondiente tal como se recibieron.

[0048] La resina ZR® (grupos hidroxamato) proporcionada por Trischem (Francia) se eluyó primero con HCl 2M y se enjuagó con agua pura. A continuación, se eluyó con 20 mL de HCl 0,1 mol.L'1 para eliminar todas las posibles impurezas metálicas. Las resinas se cargaron en una columna de centrífuga Pierce de 5 mL de ThermoFisher (EE.<u>U.). Se utilizó ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacético (DOTA, Macrocyclics Inc.) disponible comercialmente tal como se recibió.

Diseño de objetivos, irradiación y disolución

[0049] El disco objetivo de dispersión de escandio (d*h=2,375*0,196 pulgadas, es decir, 6,0325 cm * 4,9784 mm, m=43,3 g) se adquirió de American Elements (Los Ángeles, California, EE. UU.). Para la irradiación, el disco se aisló en una lata de Inconel con ventanas de 0,012 pulgadas (0,3048 mm), soldadas con láser bajo una atmósfera de helio. El objetivo se irradió en las instalaciones BLIP del Laboratorio Nacional de Brookhaven durante 10,4 días a una corriente media de 131,5 pA. Se calculó que la energía en el disco de Sc era de 25-26 MeV.

[0050] Después de la irradiación, se dejó enfriar el objetivo durante al menos 40 días y se transfirió a una celda caliente para su procesamiento químico. El objetivo se abrió cortando las ventanas y retirando el disco de escandio de la lata. El disco de escandio se disolvió en un vaso de precipitados de vidrio de 800 ml añadiendo porciones de 50 ml de HCl de diversas concentraciones (4 N, 6 N, 12 N) comenzando con HCl 4 N. La cantidad total de ácido añadido fue de 3,24 moles, lo que supuso un volumen total de la solución resultante cercano a los 400 ml. La solución se mantuvo sin tocar durante la noche. Al día siguiente se observó una pequeña cantidad de residuo esponjoso en el fondo del vaso de precipitados.

[0051] La solución objetivo de Sc se decantó en una botella de plástico. La suspensión de residuo restante se pasó a través de una columna Biorad vacía, se lavó con HCl 1N y se recogió. Todas las fracciones de lavado se añadieron a la solución objetivo de Sc y se transfirieron a un vaso de precipitados de vidrio. El volumen de la solución se redujo a 250-300 ml por evaporación. Se añadió un total de 100 ml de HCl 2N a la solución para llevar el volumen de nuevo a 400 ml.

[0052] La solución se dividió en dos porciones (200 ml y 190 ml) utilizando botellas de plástico graduadas. Las soluciones se pesaron. Se tomó una alícuota para el análisis por espectroscopia gamma. Las 2 porciones se procesaron por separado.

[0053] La porción de 200 ml pasó a través de un lecho de resina ZR® de 5 ml (1,424 g) de volumen (Triskem, Francia) pretratado con unos pocos volúmenes de columna de HCl 2N. La carga se recogió en fracciones de 30-40 ml. La columna se lavó con 30 ml de HCl 2N. La columna se eluyó con una solución de 2,5 H2O2-2NHCl en 3 fracciones de 40 ml, 45 ml y 20 ml, respectivamente. Todas las fracciones cargadas, eluidas y lavadas se analizaron utilizando espectroscopia gamma extrayendo una alícuota exacta de la fracción.

[0054] La porción de 190,4 ml se procesó de manera similar excepto que se utilizó una columna de volumen de lecho de 7 ml y los tamaños de las fracciones para la elución se ajustaron en función de los resultados del procesamiento de la primera fracción de 200 ml.

[0055] Las eluciones de ambos procesos se combinaron y se evaporaron hasta sequedad. El residuo se resuspendió en HCl 6N para dar un volumen total de 56,7 ml. La actividad total producida fue de aproximadamente 873 pCi. Se tomaron tres alícuotas de esta solución. Se tomó una primera alícuota de 100 pL para realizar el análisis ICP-OES inicial, así como el análisis de espectrometría gamma. Las otras dos alícuotas fueron de 1 mL (que corresponden a 15,4 pCi) y se tomaron para evaluar la carga directa sobre una resina ZR® después de la precipitación.

Espectrometría gamma

[0056] La espectrometría de rayos gamma se realizó por medio de un detector HPGe GEM 13180-P10 de ORTEC (Oak Ridge, Tn , EE. UU.) con una eficiencia relativa del 10 % a 1333 keV. La determinación de la función de respuesta del detector se realizó utilizando patrones de radionucleidos que contenían mezclas de 241Am, 109Cd, 57Co, 139Ce, 203Hg, 113Sn, 137Cs, 88Y y 60Co trazables según NIST y suministrados por Eckert y Ziegler (Atlanta, GA, EE. UU.).

[0057] El titanio-44 se midió utilizando sus rayos gamma a 68 y 78 keV, mientras que el escandio-44 se analizó mediante sus rayos gamma a 1157 keV. Durante todo el proceso de separación, ambos elementos se monitorizaron a través de estos rayos gamma.

ICP-OES

[0058] La determinación de contaminantes estables se mide por medio de espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES) utilizando un instrumento Perkin Elmer. Se utilizaron patrones de elementos individuales y múltiples (aproximadamente 10 ppm de SCP Science) para la calibración de ICP-OES. El análisis se realizó por triplicado y en base a un tiempo de exposición de la muestra de 50 segundos. Los datos se analizaron utilizando el software WinSpec. Se monitorizaron los siguientes elementos: Al, As, Ca, Co, Cr, Cu, Cd, Fe, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Sb, Sc, Si, Sn, Ta, Ti, V y Zn.

Precipitación y separación sólido-líquido

[0059] Para descartar las cantidades macroscópicas de escandio contenidas en el lote objetivo disuelto de las cantidades traza de titanio-44, se añadió una solución de NaF a 4,7 M al lote de solución objetivo. El factor de dilución del lote inicial fue 1/3, que demostró ser suficiente para inducir la reacción de precipitación de escandio y no tener un volumen demasiado grande para continuar con la carga del generador de 44Ti/44Sc en la columna de resina. En estas condiciones, las probabilidades de formar un precipitado de TiF4 son extremadamente bajas, ya que podría formarse solo en condiciones drásticas (T° > 400°C gas HF a alta presión).

Sc3+ 3 F- ScF3 Ec. 1

En equilibrio a 20 °C Ks = [Sc3+]eq [Ffeq = 5,81-10-24 Ec. 2

En cualquier momento t de la reacción para las condiciones experimentales dadas,

Qsp = [Sc3+]t x [F-]t3 Ec. 3

[0060] Para producir precipitación, Q sp > K sp (de la ecuación 2 y la ecuación 3).

[0061] La solución se dejó alcanzar el equilibrio durante 24 h y a continuación se realizó una separación sólido-líquido filtrando la suspensión resultante a través de un filtro Centrisart. A continuación, el filtrado se utilizó para la separación dinámica en columnas de resina. El filtro se enjuagó con HCl concentrado y a continuación esta solución de enjuague se analizó mediante espectrometría gamma. Se tomó una alícuota de 1 ml de este enjuague y se colocó en 10 ml de HNOs (2 % p/v) para el análisis ICP-OES.

Separaciones dinámicas en columna

[0062] El procedimiento que se examinó fue la carga directa sobre una resina ZR® de la solución de Ti después de la separación sólido-líquido.

[0063] Este procedimiento se probó y optimizó en lotes de baja actividad (= 3|jC¡). Después de cada etapa, las fracciones se analizaron mediante espectrometría gamma para evaluar la actividad y la pureza radionucleídica. Se tomó una alícuota de 100 j L de cada fracción para analizarla mediante ICP-OES para determinar la pureza química de las fracciones eluidas.

Procedimiento de una sola etapa: carga directa en la columna ZR ®

[0064] Se pesaron 220 mg de resina ZR® para acondicionarla tal como se describió anteriormente. El filtrado de la precipitación se cargó en la columna ZR en HCl 6M. La elución se realizó con 10 mL de HCl 2M. Las fracciones se recogieron mL a mL y se analizaron mediante espectrometría gamma para evaluar la actividad y la pureza radionucleídica. Se tomó una alícuota de 100 j L de cada fracción para analizarla mediante ICP-OES para determinar la pureza química de las fracciones eluidas.

Aplicación del protocolo a un generador de 10uCi

[0065] Una alícuota de 9,7 j C¡ de la solución inicial se evaporó hasta sequedad y se disolvió nuevamente en 1 ml de HCl 2M. La solución resultante se cargó a continuación directamente en una columna ZR®, correspondiente a 1,6 g de resina ZR® preacondicionada como se describió anteriormente. La elución se realizó con 10 ml de HCl 2M. Las fracciones se recogieron ml a ml y se analizaron mediante espectrometría gamma para evaluar la actividad y la pureza radionucleídica. Se tomó una alícuota de 100 j L de cada fracción para analizarla mediante ICP-OES para determinar la pureza química de las fracciones eluidas.

Estudios de radiomarcaje

[0066] A 450 j L de solución de DOTA (es decir, 10 nmol, Macrocyclics Inc.) se añadieron 50 j L (es decir, 2 nmol) de 44Sc y se mezclaron en un vial Wheaton de fondo en V con tapa de rosca de 2 mL. La solución se colocó en un baño de agua hirviendo a 90 °C durante 20 min y a continuación se enfrió hasta que se alcanzó la temperatura ambiente. Para el análisis del rendimiento del radiomarcaje, se realizó una radio-TLC colocando 2 j L en una placa flexible para TLC (gel de sílice 60A, F-254, 200 jm , Selecto Scientific) y se eluyó con una solución de revelado de 0,04 mol.L de NH4OAc acuoso/metanol, 50/50 (v/v). La distribución de la actividad en las placas se evaluó contando durante 20 min en un BIOSCAN AR 2000 (BIOSCAN).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Precipitación y separación sólido-líquido

[0067] Como destacaron recientemente Radchenko et al. (), la separación radioquímica de 44Ti del escandio irradiado no requiere una química rápida debido a la larga semivida del 44Ti (T 1/2 = 60,0 a). Por otra parte, cualquier estrategia de separación eficiente debería disminuir las pérdidas de 44Ti valioso. Basándose en estos dos principios, desarrollaron una metodología basada en resinas de intercambio catiónico. Pero sus conclusiones fueron que tanto las resinas DGA ramificadas (BDGA) como las resinas ZR (hidroxamato) son prometedoras para separaciones Ti/Sc rápidas y eficientes. Puesto que BDGA absorbe fuertemente el escandio, debería utilizarse preferentemente para la purificación fina de 44Ti en ausencia de mayores cantidades de eScandio. El hidroxamato ZR, por otra parte, demostró ser muy adecuado para la recuperación de 44Ti sin portador añadido de las matrices de escandio generales. Pero después de 40 eluciones de volumen de lecho de columna, con elución directa, este concepto de generador mostró niveles crecientes de penetración de 44Ti, de ~20 Bq a ~80 Bq (un aumento de cuatro veces)21. La ubicación óptima de la actividad de carga de 44Ti probablemente podría dar como resultado niveles de penetración incluso más bajos. El rendimiento a largo plazo de este sistema prototípico aún está por abordar.

[0068] De acuerdo con la presente invención, se empleó una secuencia diferente; basada primero en precipitación; a continuación en una extracción sólido-líquido y finalmente en un intercambio catiónico como Radchenko et al.

[0069] Antes de cualquier proceso adicional, era necesario identificar y cuantificar las impurezas metálicas que estaban presentes en el lote inicial de la disolución objetivo. El análisis ICP-OES indicó que la cantidad de Sc era de aproximadamente 13345 ppm, mientras que la concentración de Ti era de aproximadamente 7 ppm. Las otras impurezas metálicas que estaban contenidas en el lote se indican en la Tabla 1 junto con las concentraciones correspondientes.

[0070] Adicionalmente, se realizó un análisis de espectrometría gamma y se demostró que los productos de activación, a saber, 46Sc, 88Y o 88V, estaban presentes en el lote inicial. A excepción de 46S c , las actividades medidas de 88V y 88Y fueron bastante bajas en comparación con la actividad global de 44T i . Se detectaron trazas de 51C r , 54Mn y 57Co, pero fueron inferiores a los límites de cuantificación. En base a estos resultados y dado que las purezas químicas y radionucleídicas no cumplían con los requisitos, fue necesario un refinamiento adicional del proceso de purificación. El objetivo principal era recuperar las bajas concentraciones de 44Ti al dejar aparte 46Sc en cantidades macroscópicas. A partir de la bibliografía (Gile, J.D., Garrison, W.M. y Hamilton J.G. Carrier-free radioisotopes from Cyclotron Targets XIII. Preparation and Isolation of Sc 44, 46, 47, 48 from titanium. The Journal of Chemical Physics 18, 1685 (1950)) y Walter R.I., Preparation of carrier-free scandium and vanadium activities from titanium cyclotron targets. J. Inorg. Nucl. Chem., 6, 63-66 (1958))), el 46Sc sin portador se separó con un alto rendimiento del titanio mediante la filtración del radiocoloide de Sc formado. En estos artículos, el coloide de Sc se formó añadiendo amoníaco a una solución de complejo de peróxido de titanio. Más recientemente, Bokhari et al. (Bokhari T.H., Mushtaq A., Khan I.U. Separation of no-carrier-added radiactive scandium from neutron irradiated titanium. J. Radioanal. Nucl. Chem, 283, 389-393 (2010)) han preparado escandio radiactivo irradiando objetivos de titanio, disolviéndolos en HF y a continuación separando el escandio radiactivo del fluoruro de titanio en un gel de sílice. En la revisión muy reciente de Pyrzynska et al., se mencionó que el escandio podría extraerse mediante altas concentraciones de ácidos minerales fuertes, soluciones básicas o sales de fluoruro mediante la formación de precipitación de ScF3. Por lo tanto, en base a todos estos datos, el proceso de separación/purificación según la presente invención se basa en las diferencias de productos de solubilidad. Esta etapa no se realizó en el procedimiento reciente descrito por Radchenko et al. La reacción de precipitación se realizó en el lote inicial agregando solución de NaF. Según el Handbook of Chemistry, la solubilidad de NaF es de aproximadamente 0,962 M a 20 °C, pero se pudo preparar una solución sobresaturada. Por lo tanto, se preparó una solución de NaF a 4,7 M. El volumen deseado de esta solución se agregó al lote inicial de 44Ti/44Sc. El volumen total añadido correspondió como máximo a la mitad del volumen inicial del lote, con el fin de limitar la dilución por un factor de 1/3. Además de esto, dado que el valor pKa de HF/F- es 3,2; y dado que el lote inicial está en el rango de pH ácido (< 2), solo las especies F- estarían presentes en la solución. Para las especies de Ti, especialmente si se debe considerar un precipitado de TiF4, se requieren condiciones drásticas para su formación (es decir, T° > 400 °C, dentro del flujo de gas HF y altas presiones). Las posibilidades de formar este complejo en las condiciones experimentales elegidas (es decir, temperatura ambiente y presión atmosférica) son muy bajas ya que estas condiciones drásticas no se pudieron alcanzar en las condiciones experimentales del presente trabajo. En estas condiciones, estamos bastante seguros de discriminar Ti de Sc. Los experimentos preliminares han demostrado que las condiciones óptimas para la reacción de precipitación se alcanzaron para la relación de F- con respecto a metal > 10:1 (las mejores condiciones se obtuvieron para la relación 12:1) y en condiciones ácidas (pH < 2). Cabe señalar que se podría añadir NH4OH, lo que daría lugar a la formación de mayores cantidades de precipitado, pero correspondería mayoritariamente a la forma TiOs en lugar de Ti(III). La solución se dejó a temperatura ambiente durante 24 horas para alcanzar el equilibrio. Se demostró que este tiempo era suficiente para alcanzar el equilibrio. Como resultado, la solución equilibrada se filtró a través de un filtro Whatman de PP de 0,2 pm. Una alícuota de 100 pL del filtrado, completada a 1 mL con HNOs al 1 %, se analizó por espectrometría gamma mostrando que solo 44Ti y 44Sc estaban presentes en la solución (debido a la desintegración). El filtro en sí también se analizó por espectrometría gamma, incluso si esta geometría no estaba calibrada en el espectrómetro gamma. Esta medición aportó información cualitativa, en particular, el filtro contenía solo 46Sc y 44Sc con respecto a otros radionucleidos (es decir, no se detectó 44Ti). La misma muestra se completó a 5 mL con la adición de HNOs al 1% y se analizó por ICP-OES para medir las impurezas metálicas estables contenidas en la solución. Se demostró que Fe, Zn, Ca y Ta fueron las principales impurezas que quedaron en el filtrado después de la precipitación/filtración.

[0071] Para alcanzar actividades molares y volumétricas elevadas, para satisfacer los requisitos de uso radiofarmacéutico, el procedimiento de la invención fue concebido para un refinamiento fino del filtrado y la carga del generador.

Separaciones dinámicas en columna

1. Determinación del protocolo más adecuado

Procedimiento n.° 1 : procedimiento de 2 etapas: i) purificación en la columna DGA® y ii) carga en la columna ZR®

[0072] En el procedimiento descrito aquí, se decidió proceder primero con una purificación adicional de la muestra antes de cargar 44Ti para establecer un generador. Esta purificación se basa en el procedimiento descrito por Alliot et al.Huclier-Markai S, Sabatie A, Ribet S, Kubicek V, Paris M, Vidaud C et al. Chemical and biological evaluation of scandium (NI)-polyaminocarboxylate complexes as potential PET agents and radiopharmaceuticals. Radiochim Acta; 99:653 (2011)) para la producción de 44Sc a partir de un ciclotrón. La DGA se ha utilizado en varios trabajos relacionados con el proceso de purificación de isótopos de escandio. Para ello, se instaló una columna de DGA. Para recordar, se pesaron 200 mg de resina DGA® (Triskem) y se preacondicionaron con NaOH 1 M, se enjuagaron con agua y finalmente se reacondicionaron con HCl 2 M. La solución de filtrado de 44Ti/44Sc de la reacción de precipitación se eluyó a través de una columna. La fracción se recogió ml a ml eluyendo primero con solución de HCl a 10 M (hasta 17 ml) y a continuación con HCl 2 M. Para monitorizar la pureza radionucleídica, se realizó un análisis de espectrometría gamma en cada fracción recogida (mL). Los primeros 2 ml se descartaron después de asegurarse de que no había radionucleidos presentes. El 44Ti se recuperó completamente en la fracción 3 a 17 usando solución de HCl 10 M. El análisis de espectrometría gamma mostró que no había 46Sc ni otras impurezas radionucleídicas en estas fracciones eluidas. Solo 44Ti estaba presente en estas fracciones o, dependiendo del tiempo de análisis, también estaba presente su producto de desintegración 44 Sc. Las fracciones 1, 2 y 17 se analizaron mediante ICP-OES para monitorizar la pureza química. Se demostró que solo había Na, todas las demás impurezas metálicas estaban por debajo del nivel de detección. A partir de Horwitz et al. (Dr. E. Philip Horwitz, Daniel R. McAlister y Anil H. Thakkar (2008) Synergistic enhancement of the Extraction of Trivalent Lanthanides and Actinides by Tetra-(n-Octyl)Diglycolamide from Chloride Media, Solvent Extraction and Ion Exchange, 26:1, 12-24, DOI: 10.1080/07366290701779423), la elución de otras impurezas químicas (es decir, Al, Fe, ...) se pudo realizar utilizando HCl 2M mientras el Ti permanecía en la columna. La elución se realizó en estas condiciones hasta 50 mL. Las fracciones se analizaron por espectrometría gamma mostrando la ausencia de cualquier radionucleido. El análisis químico no mostró la presencia de impurezas metálicas estables. La pureza química global después de la columna DGA fue excelente.

[0073] Para establecer un generador de44Ti/44Sc, como se describió inicialmente por Rosch (Pruszyski M, Loktionova N, Filosofov D, Roesch F. Post-elution processing of 44Ti/44Sc generator derived 44Sc for clinical application. Appl Radiat Isot; 68:1636 (2010))), el 44Ti debe adsorberse en una resina. En el trabajo original, se utilizó una resina intercambiadora catiónica AG50WX8. La misma idea fue desarrollada por Radchenko et al. pero estos autores utilizaron un enfoque alternativo utilizando una resina ZR® basada en hidroxamato. Dado que los coeficientes de distribución en equilibrio de Ti y Sc se describieron en estos artículos, se empleó el mismo enfoque en la segunda etapa de este trabajo.

[0074] Se tomó una fracción de 3,1 pCi de la elución de DGA y se cargó en 220 mg de resina ZR, preacondicionada con HCl 2M. A continuación, se realizó la elución de 44Sc utilizando una solución de HCl a 2M. Los primeros 2 ml se descartaron después de asegurarse de que no había radionucleidos contenidos en estas fracciones. La elución continuó con otros 10 ml de HCl 2M, recogiendo las fracciones ml por ml. Las fracciones se analizaron mediante espectrometría gamma. No se observó ninguna penetración de44Ti.

[0075] El 100% de la actividad cargada (medida con 44 Sc) se recuperó inmediatamente para la primera elución y fue la misma después de 24 horas. No se evidenciaron impurezas metálicas ni impurezas radionucleídicas adicionales en las fracciones eluidas después de 24 horas. La actividad molar resultante se estimó en 0,15 pCi/nmol = 5,3 kBq/nmol. Esto se debió a la baja cantidad de radiactividad cargada en la columna. Estos resultados llevan a los inventores a considerar el Procedimiento n.° 2 (que corresponde al procedimiento según la invención).

Procedimiento # 2: procedimiento de una sola etapa: carga directa en la columna ZR®.

[0076] Después de la precipitación/filtración, se cargó directamente una alícuota de 3,5 pCi en una resina ZR preacondicionada, basándose en el resultado del Procedimiento n.° 1. La pureza radionucleídica de esta alícuota fue bastante buena y contenía 44Ti, 44Sc y algunas trazas de 88V y 88Y. En el filtrado antes de la carga, el análisis ICP-OES indicó que Fe, Mo, Si, (Zr) y Ta eran las principales impurezas contenidas, y Al, Ca, Cu, Ni y Zn estaban presentes en concentraciones más bajas. A continuación, se realizó la elución con HCl 2M. Se eluyó algo de 44Ti en los primeros 2 ml, lo que corresponde al 2,8 % de la actividad inicial cargada; pero después de 24 h, no se liberó más 44 Ti de la columna. Todo e l44Sc se eluyó dentro de los 10 ml de HCl 2M, lo que representa el 97 % de la actividad inicial cargada en 44Ti. Después de 24 h, se realizó otra elución que indicaba el mismo porcentaje de elución sin presencia de 44Ti en ninguna fracción. No obstante, se pudo observar que el 75% de la actividad inicial cargada se recuperó en 4 mL (aproximadamente 2,6 pCi). La actividad volumétrica resultante fue de 0,64 pCi/mL. En la fracción eluida, se demostró que no había otras impurezas metálicas presentes en el eluato (concentraciones inferiores a los límites de detección). La actividad molar resultante se estimará con los estudios de radiomarcaje.

2. Aplicación a un generador de 10uCi

[0077] Se decidió entonces reunir las fracciones 3 a 17 de la elución de HCl 10M en la columna DGA para obtener aproximadamente 1 pCi. Estas fracciones se evaporaron a sequedad por medio de un epirradiador y se redisolvieron en 500 pL de HCl 1M. La actividad total fue de 9,7 pCi. Estos 9,7 pCi se cargaron en 1,5 g de resina ZR, preacondicionada con HCl 2M. La elución de 44 Sc se realizó a continuación utilizando una solución de HCl a 2M. Los primeros 3 mL se descartaron después de asegurarse de que no había radionucleidos contenidos en estas fracciones. La elución se continuó con otros 12 mL de HCl 2M, recogiendo las fracciones mL a mL. Las fracciones se analizaron por espectrometría gamma. La penetración de 44 Ti fue de aproximadamente “ 0,2 % de la actividad total en todas las fracciones acumuladas.

[0078] El 65% de la actividad cargada (medida con 44Sc) se recuperó inmediatamente de la primera elución y se demostró que era superior al 95% después de 24 horas.

[0079] Las impurezas metálicas de Fe, Al y Zn se eluyeron directamente en la primera elución del generador cargado con resina ZR. No se evidenciaron impurezas metálicas adicionales ni impurezas radionucleídicas en las fracciones eluidas después de 24 horas. La actividad molar resultante se estimó en 75,2 pCi/nmol = 2,8 MBq/nmol.

Estudios de radiomarcaje

[0080] La configuración de un generador de 44Ti/44Sc cargado en una resina ZR según la invención se realizó permitiendo el radiomarcaje directo con ligando DOTA. El ligando quelante DOTA se une a iones de metales de transición y tierras raras con una alta estabilidad en condiciones fisiológicas, lo que conduce a su usoin vivo.Se encontró que el porcentaje total de DOTA radiomarcaje era del 90 % para una relación molar de Sc:L de 1:1, mientras que era del 98 % para una relación molar de Sc:L de 1:2. Aunque estos datos son muy conocidos, fueron importantes para obtener un acceso a la actividad específica del generador resultante cargado. A partir del generador de 9,7 |jCi, esta actividad específica calculada fue de 54 pCi/nmol = 2 MBq/nmol. Esta actividad específica fue superior a la determinada en el generador de 44Ti/44 Sc establecido por Roesch, para el que se estimó en aproximadamente 0,2 MBq/nmol. En comparación con otras fuentes de 44 Sc, en particular de una producción con ciclotrón, esta actividad específica fue inferior a la determinada en 44m/44Sc, para el que se demostró una actividad específica de 37 MBq/nmol.

[0081] En conclusión, la presente invención se refiere a la producción de una cantidad sustancial de 44Ti mediante irradiación de protones de objetivos de escandio en plantas de aceleradores de protones BNL y a la producción de generadores de 44Ti/44Sc. El isótopo 44Sc de obtención de imágenes por PET puede suministrarse diariamente mediante un generador de44Ti/44Sc. Se implementa un procedimiento eficiente y fácil para recuperar Ti sin portador añadido a partir de 13 g de Sc. Este procedimiento comprende tres etapas: primero, una separación fina de 44Ti mediante precipitación con fluoruro; segundo, una etapa de intercambio catiónico en medio de HCl para la purificación fina de 44Ti a partir de la masa de Sc residual, pero también de los contaminantes metálicos restantes; y, tercero, intercambio catiónico para cargar el generador. En resumen, este procedimiento produjo una recuperación de 44Ti del 90 %. Se demostró que la actividad molar resultante en un ligando DOTA era mayor que la actividad molar estimada publicada en el otro generador de 44 Ti/44 Sc (es decir, 2 MBq/nmol frente a 0,2 MBq/nmol). Esta actividad molar aumentará por el hecho de aumentar la actividad, ya que las purezas químicas y radionucleídicas alcanzadas en este procedimiento fueron buenas.

Ejemplo comparativo: Efecto del acondicionamiento de la resina

[0082] Para la resina ZR, como se mencionó anteriormente, se realizaron pruebas con NaOH y a continuación se enjuagó con agua y se reacondicionó la resina con HCl 2M.

[0083] Sin embargo, se observaron 3 problemas:

Problema 1: una cantidad importante de Si (> 12 ppm) se eluyó de la resina (coloides en los pulmones, hígado...) Problema 2: La resina se vuelve marrón al cargar el generador. Probablemente esto se deba a una degradación de los grupos funcionales en la superficie de la resina. También podría explicarse por la alta concentración de ácido utilizada para cargar la columna (10 M, es demasiado).

Problema 3: Ti y Sc se eluyen juntos (ver Figura 1). De este modo, parece que la columna es totalmente ineficiente, ya que no retiene el 44Ti (por lo que no puede utilizarse como generador).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para generar 44Sc a partir de una solución objetivo, que comprende las siguientes etapas:

- una etapa de extracción sólido-líquido que comprende:

- una etapa de cromatografía de extracción en fase sólida que comprende:

. (d) la elución de una solución de ácido clorhídrico a través de la columna de hidroxamato preacondicionada, con lo que se adsorbe 44Ti sobre dicha columna, y

- una etapa de recuperación de 44Sc de la elución de la etapa anterior.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo a un pH ácido de menos de 6.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2, en el que, para la etapa de precipitación (a), la relación entre la concentración de todas las especies metálicas y la concentración de iones fluoruro es de 1:5 a 1:20, y preferiblemente de 1:15 a 1:20.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo durante al menos 24 horas a temperatura ambiente.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa de precipitación (a) se lleva a cabo con una solución de NaF.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la masa de la columna de hidroxamato preacondicionada está comprendida de 200 mg a 2 g.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la columna de hidroxamato preacondicionada se obtiene a partir de la elución de una columna de hidroxamato con una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 1 M a 10 M seguida de un enjuague con agua y una elución adicional con un volumen V1 de 20 mL a 100 mL de una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 0,1 M a 3 M.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la etapa de elución (d) se lleva a cabo con una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 1 M a 5 M con un volumen V2 de 2 mL a 25 mL.