RU2806148C1 - Method for producing radiolabelled calcium carbonate particles using deferoxamine as chelating agent - Google Patents

Method for producing radiolabelled calcium carbonate particles using deferoxamine as chelating agent Download PDF

Info

Publication number
RU2806148C1
RU2806148C1 RU2022135038A RU2022135038A RU2806148C1 RU 2806148 C1 RU2806148 C1 RU 2806148C1 RU 2022135038 A RU2022135038 A RU 2022135038A RU 2022135038 A RU2022135038 A RU 2022135038A RU 2806148 C1 RU2806148 C1 RU 2806148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
calcium carbonate
resulting
serum albumin
human serum
Prior art date
Application number
RU2022135038A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дарья Рамилевна Ахметова
Михаил Валерьевич Зюзин
Тимофей Евгеньевич Карпов
Ксения Андреевна Митусова
Алиса Сергеевна Постовалова
Анна Рогова
Александр Сергеевич Тимин
Анастасия Артуровна Якубова
Дмитрий Олегович Антуганов
Дмитрий Сергеевич Сысоев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2806148C1 publication Critical patent/RU2806148C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: present invention relates to a method for producing calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure, during which a solution is prepared with human serum albumin (HSA) and the chelating agent deferoxamine (DFO), after which the resulting solution is radiolabelled with an isotope and the resulting radiolabelled biomolecules are included in the structure of calcium carbonate, characterized in that, before being added to the solution, human serum albumin weighing 20 g is purified by mixing with 200 mcl of deionized water and 100 mcl of a saturated solution of diethylenetriaminepentaacetic acid, followed by incubation with stirring and heating to 37°C for 30 min, after which human serum albumin is purified from diethylenetriaminepentaacetic acid on a 0.5 ml regenerated cellulose ultrafiltration cell for 20 min at 10 rpm and washed 3 times with a 0.1 M aqueous solution of 4-( 2-hydroxyethyl)-1-piperazinethanesulfonic acid with a pH of 8.5, and then human serum albumin purified from impurities is diluted with a 0.1 M solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinethanesulfonic acid to a volume of 1.8 ml and 3 mg of chelating agent DFO is added in 75 mcl of 99.5% ethanol and 30 mcl of 2 M aqueous solution of Na2CO3, and the modification is carried out at 37°C for 30 minutes and at 4°C for 24 hours, and the resulting modified DFO-HSA solution in an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with a cell of 0.5 ml, after which the purified DFO-HSA solution is diluted with 0.05 M aqueous solutions of NH4Ac with pH 7.5 to the concentration 3 mg/ml, after which the resulting solution is labelled with the radioisotope 89Zr, after which the resulting radiolabelled biomolecules are included in the 6 structure of calcium carbonate particles by adding the resulting solution to an aqueous solution of calcium carbonate, stirring at 1000 rpm for 20 minutes until a precipitate forms and washed 1 time with a 95% ethanol solution and 2-3 times with deionized water, after which the surface of the resulting calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure is successively coated with 1 ml of an aqueous solution of human serum albumin at a concentration of 6 mg/ml, followed by washing with 1 ml water and centrifugation, after which the procedure, from the moment the surface of the resulting calcium carbonate particles with the radioisotope included in the structure is covered with solutions, is repeated 6-7 times until a stable polymer shell is formed, including at least 7 layers.
EFFECT: making radiolabelled calcium carbonate particles suitable for delivering a combination of biologically active substances and radioisotopes to the site of interest.
1 cl, 5 ex

Description

Настоящее изобретение относится к получению биологически инертных и биодеградирующих нано- и микроструктур гибридного состава (неорганические и полимерные нано- и микроструктуры), включающим хелатирующие соединения и вещества, позволяющие обеспечить удержание радиоизотопов и продуктов их распада, и может быть применено в радионуклидной терапии и визуализации онкологических заболеваний.The present invention relates to the production of biologically inert and biodegradable nano- and microstructures of a hybrid composition (inorganic and polymer nano- and microstructures), including chelating compounds and substances that ensure the retention of radioisotopes and their decay products, and can be used in radionuclide therapy and cancer imaging diseases.

Наиболее актуальные разработки в области создания радиофармакологических препаратов используют молекулярные векторы, таких как моноклональные антитела, пептиды малые молекулы; наночастицы органического или неорганического состава, липосомы и микросферы [Peltek OO, Muslimov AR, Zyuzin MV, Timin AS. Correction to: Current outlook on radionuclide delivery systems: from design consideration to translation into clinics. J Nanobiotechnology. 2020 Jan 2;18(1):2. doi: 10.1186/s12951-019-0558-z] в качестве агента, доставляющего терапевтический/диагностический радионуклид к очагу интереса.The most current developments in the field of creating radiopharmacological drugs use molecular vectors, such as monoclonal antibodies, small molecule peptides; nanoparticles of organic or inorganic composition, liposomes and microspheres [Peltek OO, Muslimov AR, Zyuzin MV, Timin AS. Correction to: Current outlook on radionuclide delivery systems: from design consideration to translation into clinics. J Nanobiotechnology. 2020 Jan 2;18(1):2. doi: 10.1186/s12951-019-0558-z] as an agent delivering a therapeutic/diagnostic radionuclide to the site of interest.

Молекулярные векторы могут быть веществами белковой природы: антителами, пептидами (аналоги соматостатина, бомбезина) или малыми молекулами (производные мочевины - ингибиторы Глутаматкарбоксипептидазы II), которые взаимодействуют с антигенами и рецепторами на поверхности опухолевых клеток, либо имитируют вещества, участвующие в тканевом и клеточном метаболизме [Воронцова М.С. Изучение эффективности модульных нанотранспортеров для радионуклидной терапии злокачественных опухолей (экспериментальное исследование). 2019]. Настоящее изобретение относится к гибридным биодеградирующим нано- и микроструктурам, предназначенным для применения в радиоизотопной терапии и диагностике физиологических и патологических процессов.Molecular vectors can be substances of a protein nature: antibodies, peptides (analogs of somatostatin, bombesin) or small molecules (urea derivatives - inhibitors of Glutamate carboxypeptidase II) that interact with antigens and receptors on the surface of tumor cells, or imitate substances involved in tissue and cellular metabolism [Vorontsova M.S. Studying the effectiveness of modular nanotransporters for radionuclide therapy of malignant tumors (experimental study). 2019]. The present invention relates to hybrid biodegradable nano- and microstructures intended for use in radioisotope therapy and diagnostics of physiological and pathological processes.

Следующие примеры в литературе являются примерами соответствующих публикаций уровня техники, которые никоим образом не должны быть истолкованы как находящиеся в пределах объема настоящего изобретения. Например, Ибритумомаб тиуксетан представляет собой моноклональное антитело анти-CD20, конъюгированное с радиоактивным Иттрием-90 [The following examples in the literature are examples of relevant prior art publications, which should in no way be construed as being within the scope of the present invention. For example, Ibritumomab tiuxetan is an anti-CD20 monoclonal antibody conjugated to radioactive Yttrium-90 [

WO 2004054615, опубл. 01.07.2004]. Также описана композиция [Ас-225]-p-SCN-Bn-DOTA/HuM195K, представляющая собой моноклональное антитело, конъюгированное с актинием [WO 2011011592, 27.01.2011]. Также, описан протокол мечения рекомбинантных гуманизированных мини-антител, специфичных к раковоассоциированному антигену HER2/neu, диагностическим γ-излучающим радиоизотопом или короткоживущими α-излучающими радиоизотопами [RU 2537175, опубл. 27.12.2014].WO 2004054615, publ. 07/01/2004]. The composition [Ac-225]-p-SCN-Bn-DOTA/HuM195K, which is a monoclonal antibody conjugated with actinium, is also described [WO 2011011592, 01/27/2011]. Also described is a protocol for labeling recombinant humanized mini-antibodies specific to the cancer-associated antigen HER2/neu with a diagnostic γ-emitting radioisotope or short-lived α-emitting radioisotopes [RU 2537175, publ. 12/27/2014].

Недостатком применения данного вида направляющих молекул являются особенности, связанные со способом присоединения радиоактивной метки. Использование хелатирующих агентов, химическая энергия связи которых с радионуклидом меньше, чем энергия отдачи, образующаяся после первого распада; делают невозможным эффективное применение моноклональных антител для доставки ряда радионуклидов способных к каскаду распадов, так как дочерние изотопы вылетают из структуры хелатирующей агента моноклонального антитела и оказывают токсическое воздействие на клетки и ткани вне очага интереса.The disadvantage of using this type of targeting molecules is the features associated with the method of attaching the radioactive label. The use of chelating agents whose chemical binding energy with the radionuclide is less than the recoil energy generated after the first decay; make it impossible to effectively use monoclonal antibodies for the delivery of a number of radionuclides capable of a decay cascade, since daughter isotopes fly out of the structure of the chelating agent of the monoclonal antibody and have a toxic effect on cells and tissues outside the focus of interest.

Понятие молекулярного вектора также включает в себя пептиды, являющиеся лигандами для клеточных рецепторов. Они успешно применяются для рецепторной визуализации и адресной радионуклидной терапии и имеют ряд преимуществ по сравнению с моноклональными антителами. Низкая молекулярная масса рассматриваемых соединений позволяет им быстро выводится из нецелевых тканей, помимо этого, пептиды за счет размеров легче проникают внутрь органов, демонстрируя лучшую фармакокинетику, а также преимущественно не являются иммуногенными. В качестве примера для описываемых соединений можно указать смесь йодида и альфа-фетопротеина [RU 2404812, опубл.27.11.2010]. Описана также композиция 18FcMet-связывающих пептидов [WO 2012022676, опубл. 23.02.2012] и новые способы присоединения радиоизотопа к полипептидам [RU 2537175, опубл. 27.12.2014].The concept of a molecular vector also includes peptides that are ligands for cellular receptors. They are successfully used for receptor imaging and targeted radionuclide therapy and have a number of advantages over monoclonal antibodies. The low molecular weight of the compounds in question allows them to be quickly removed from non-target tissues; in addition, due to their size, the peptides penetrate more easily into organs, demonstrating better pharmacokinetics, and are also predominantly non-immunogenic. As an example for the described compounds, one can specify a mixture of iodide and alpha-fetoprotein [RU 2404812, publ. November 27, 2010]. The composition of 18FcMet-binding peptides is also described [WO 2012022676, publ. 02.23.2012] and new methods of adding a radioisotope to polypeptides [RU 2537175, publ. 12/27/2014].

Среди недостатков данных соединений необходимо отметить их низкую потенциальную устойчивость к разрушению в процессе метаболизма [Richter S. and Wuest F. 18F-Labeled Peptides: The Future Is Bright. Molecules, 2014, 19, 12, 20536-20556.]. На данный момент существуют препараты на основе лютеция-177 [Benešová М., Schafer М., Bauder-Wust U., et al. Preclinical evaluation of a tailor-made DOTA-conjugated PSMA inhibitor with optimized linker moiety for imaging and endoradiotherapy of prostate cancer. The Journal of Nuclear Medicine, 2015, 56, 914-920]; [Weineisen M., Schottelius M., Simecek J., et al. 68Ga- and l77Lu-labeled PSMA I&T: optimization of a PSMA-targeted theranostic concept and first proof-of-concept human studies. The Journal of Nuclear Medicine, 2015, 56, 1169-1176].Among the disadvantages of these compounds, it is necessary to note their low potential resistance to destruction during metabolism [Richter S. and Wuest F. 18F-Labeled Peptides: The Future Is Bright. Molecules, 2014, 19, 12, 20536-20556.]. At the moment, there are drugs based on lutetium-177 [Benešová M., Schafer M., Bauder-Wust U., et al. Preclinical evaluation of a tailor-made DOTA-conjugated PSMA inhibitor with optimized linker moiety for imaging and endoradiotherapy of prostate cancer. The Journal of Nuclear Medicine, 2015, 56, 914-920]; [Weineisen M., Schottelius M., Simecek J., et al. 68 Ga- and l77 Lu-labeled PSMA I&T: optimization of a PSMA-targeted theranostic concept and first proof-of-concept human studies. The Journal of Nuclear Medicine, 2015, 56, 1169-1176].

Кроме того, использование хелатирующих агентов, химическая энергия связи которых с радионуклидом меньше, чем энергия отдачи, образующаяся после первого распада; делают невозможным эффективное применение указанного типа направляющих молекулярных векторов для доставки радионуклидов способных к каскаду распадов, так как дочерние изотопы вылетают из структуры хелатирующего агента и оказывают токсическое воздействие на клетки и ткани вне очага интереса. Также разрабатываются радиофармакологические препараты на основе бомбезина - пептида земноводных, являющегося гомологом гастрин-релизинг пептида у животных. Однако, необходимы дальнейшие исследования, по изучению корреляции между данными доклинических исследований на моделях онкологических заболеваний in vivo и потенциальной эффективностью разрабатываемых препаратов в клинических исследованиях [Ferreira С, Fuscaldi L. L., Townsend D. М., Rubello D., Barros A. L. B. Radiolabeled bombesin derivatives for preclinical oncological imaging. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2017, 87, 58-72].In addition, the use of chelating agents whose chemical binding energy with the radionuclide is less than the recoil energy generated after the first decay; make it impossible to effectively use this type of molecular targeting vectors for the delivery of radionuclides capable of decay cascades, since daughter isotopes fly out of the structure of the chelating agent and have a toxic effect on cells and tissues outside the focus of interest. Radiopharmacological drugs based on bombesin, an amphibian peptide that is a homologue of gastrin-releasing peptide in animals, are also being developed. However, further research is needed to examine the correlation between data from preclinical studies on in vivo cancer models and the potential effectiveness of drugs under development in clinical trials [Ferreira C, Fuscaldi L. L., Townsend D. M., Rubello D., Barros A. L. B. Radiolabeled bombesin derivatives for preclinical oncological imaging. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2017, 87, 58-72].

Липосомальные системы доставки, представляющие из себя фосфолипидные везикулы с одним или более билипидными слоями, активно используются для инкапсуляции и доставки различного рода биологически активных веществ, в том числе радионуклидов. Размеры данных носителей могут варьировать в широких пределах: от <100 нанометров до >1000 нанометров, в зависимости от выбранного способа синтеза. В случае наноразмерных липосом важной их особенностью является тенденция к накоплению в очагах опухоли, обеспечивающая пассивную доставку лекарственного вещества [Greish, K. Enhanced permeability and retention (EPR) effect of anticancer nanomedicine drug targeting. Methods in Molecular Biology, 2010, 624, 25-37]. Кроме того, адресность может быть достигнута путем модификации поверхности липосом различными молекулярными векторами, однако данные способы модификации зачастую являются трудоемкими и сложно воспроизводимыми [Sercombe L., Veerati Т., Moheimani F., Wu S. Y., Sood A. K., and Hua S. Advances and Challenges of Liposome Assisted Drug Delivery. Frontiers in Pharmacology, 2015, 6, 286]. Существуют подходы, позволяющие инкорпорировать радиоактивные изотопы в липосомальные системы. Липиды внутреннего билипидного слоя могут быть быть модифицированы хелатирующими агентами и мечение с радиоактивной меткой происходит на этапе синтеза [Kim J., Pandya D. N., Lee W., Park j. W., Kim Y. J., Kwak W., et al. Vivid tumour imaging utilizing liposome-carried bimodal radiotracer. ACS Medicinal Chemistry Letters. 2015, 5, 390-394]. Также, радионуклид может быть включен в уже сформированную структуру липосом за счет использования липофильных хелатирующих агентов (BMEDA, HMPAO), способствующих проникновению сквозь липидный бислой [Goins В., Bao A., Phillips W. Т. Techniques for Loading Technetium-99m and Rheniuml86/188 Radionuclides into Preformed Liposomes for Diagnostic Imaging and Radionuclide Therapy. Methods in Molecular Biology, 2017, 1522, 155-178]. Основным недостатком липосомальных систем является нестабильность самих липосом внутри организма, большая часть разрабатываемых препаратов доходит лишь до доклинической фазы испытаний. Тем не менее, некоторые радиофармпрепараты на основе липосомальных систем направленной доставки изучаются в клинических исследованиях. Один из этих препаратов включает в себя Рений-188 (188Re) в качестве одновременно и терапевтического, и диагностического изотопа, связанного с BMEDA, выполняющего роль хелатирующего агента [Schmid G. Nanoparticles: From Theory to Application. 2nd ed: John Wiley & sons, 2011].Liposomal delivery systems, which are phospholipid vesicles with one or more bilipid layers, are actively used for the encapsulation and delivery of various biologically active substances, including radionuclides. The sizes of these carriers can vary widely: from <100 nanometers to >1000 nanometers, depending on the chosen synthesis method. In the case of nanosized liposomes, their important feature is the tendency to accumulate in tumor sites, providing passive delivery of the drug [Greish, K. Enhanced permeability and retention (EPR) effect of anticancer nanomedicine drug targeting. Methods in Molecular Biology, 2010, 624, 25-37]. In addition, targeting can be achieved by modifying the surface of liposomes with various molecular vectors, however, these modification methods are often labor-intensive and difficult to reproduce [Sercombe L., Veerati T., Moheimani F., Wu SY, Sood AK, and Hua S. Advances and Challenges of Liposome Assisted Drug Delivery. Frontiers in Pharmacology, 2015, 6, 286]. There are approaches that allow the incorporation of radioactive isotopes into liposomal systems. Lipids in the inner bilipid layer can be modified with chelating agents and radiolabeling occurs during the synthesis step [Kim J., Pandya DN, Lee W., Park j. W., Kim YJ, Kwak W., et al. Vivid tumor imaging utilizing liposome-carried bimodal radiotracer. ACS Medicinal Chemistry Letters. 2015, 5, 390-394]. Also, the radionuclide can be included in the already formed liposome structure through the use of lipophilic chelating agents (BMEDA, HMPAO), which facilitate penetration through the lipid bilayer [Goins B., Bao A., Phillips W. T. Techniques for Loading Technetium-99m and Rheniuml86 /188 Radionuclides into Preformed Liposomes for Diagnostic Imaging and Radionuclide Therapy. Methods in Molecular Biology, 2017, 1522, 155-178]. The main disadvantage of liposomal systems is the instability of the liposomes themselves inside the body; most of the drugs being developed only reach the preclinical testing phase. However, some radiopharmaceuticals based on liposomal targeted delivery systems are being studied in clinical trials. One of these drugs includes Rhenium-188 ( 188 Re) as both a therapeutic and diagnostic isotope associated with BMEDA, acting as a chelating agent [Schmid G. Nanoparticles: From Theory to Application. 2nd ed: John Wiley & sons, 2011].

Следующим типом носителей для доставки радионуклидов являются наночастицы и микрочастицы органического, неорганического состава и комплексного состава, к числу которых можно отнести изобретение, описываемое в настоящей заявке. Наночастицы состоят из различного рода материалов, размер которых варьирует, а сами они демонстрируют свойства, отличные от свойств субстанций, из которых они изготовлены [Yang М., Cheng K., Qi S., Liu H., Jiang Y., Jiang H., et al. Affibody modified and radiolabeled gold-iron oxide heteronanostructures for tumour PET, optical and MR imaging. Biomaterials, 2013, 34, 2796-2806]. Можно выделить наночастицы, ядра которых состоят из синтетических и природных полимеров, металлов, а также неметаллов. Примером металлических наночастиц являются описанные ранее композитные носители радионуклидов [RU 2013132610, 20.01.2015]. Из неорганических наночастиц неметаллической природы следует выделить наноразмерные (<10 нм) частицы оксида кремния, содержащие в себе флуоресцентный краситель Cy5 и диагностический изотоп йод-124. Указанные частицы не были токсичны в небольшой группе пациентов с метастазирующей меланомой [Phillips Е., Penate-Medina О., Zanzonico Р. В. Clinical translation of an ultrasmall inorganic optical-PET imaging nanoparticle probe. Science Translational Medicine, 2014, 6, 260, 149]. Также существует ряд разработок по использованию микросфер для направленной доставки радионуклидов. Под ними подразумеваются сферические структуры от 20 до 100 микрон, в полость которых помещается радионуклид, на данный момент зарегистрировано всего два препарата, допущенных к клиническому применению: TheraSphere и SIR-Sphere [Allison С.Yttrium-90 microspheres (TheraSphere and SIR-Spheres) for the treatment of unresectable hepatocellular carcinoma. Issues in Emerging Health Technologies, 2007, 102, 1-6].The next type of carriers for the delivery of radionuclides are nanoparticles and microparticles of organic, inorganic composition and complex composition, which include the invention described in this application. Nanoparticles consist of various types of materials, the size of which varies, and they themselves exhibit properties different from the properties of the substances from which they are made [Yang M., Cheng K., Qi S., Liu H., Jiang Y., Jiang H. , et al. Affibody modified and radiolabeled gold-iron oxide heteronanostructures for tumor PET, optical and MR imaging. Biomaterials, 2013, 34, 2796-2806]. Nanoparticles can be distinguished whose cores consist of synthetic and natural polymers, metals, and non-metals. An example of metal nanoparticles are the previously described composite carriers of radionuclides [RU 2013132610, 01/20/2015]. Among inorganic nanoparticles of non-metallic nature, nanosized (<10 nm) particles of silicon oxide containing the fluorescent dye Cy5 and the diagnostic isotope iodine-124 should be distinguished. These particles were not toxic in a small group of patients with metastatic melanoma [Phillips E., Penate-Medina O., Zanzonico R. V. Clinical translation of an ultrasmall inorganic optical-PET imaging nanoparticle probe. Science Translational Medicine, 2014, 6, 260, 149]. There are also a number of developments on the use of microspheres for targeted delivery of radionuclides. They mean spherical structures from 20 to 100 microns, into the cavity of which a radionuclide is placed; at the moment, only two drugs are registered and approved for clinical use: TheraSphere and SIR-Sphere [Allison C.Yttrium-90 microspheres (TheraSphere and SIR-Spheres) for the treatment of unresectable hepatocellular carcinoma. Issues in Emerging Health Technologies, 2007, 102, 1-6].

Оба препарата в качестве радионуклида содержат в себе Иттрий-90 (90Y) и состоят из неразрушающейся оболочки, которая препятствует высвобождению иттрия. TheraSphere представляют собой сферы, оболочка которых состоит из стекла, a SIR-Sphere - из смолы. Их размер колеблется в пределах от 20 до 30 микрон для TheraSphere и от 20 до 60 микрон для SIR-SPHERE.Both drugs contain Yttrium-90 ( 90 Y) as a radionuclide and consist of an indestructible shell that prevents the release of yttrium. TheraSphere are spheres whose shell is made of glass, and SIR-Sphere is made of resin. Their size ranges from 20 to 30 microns for TheraSphere and from 20 to 60 microns for SIR-SPHERE.

Из органических носителей радионуклидов стоит отметить описанные ранее полимерные наноструктуры, меченные рением-188, получаемые суспендированием частиц органического полимера в растворе, содержащем водорастворимые соли олова (II) и Re-188 [US 2008219923, 11.09.2008], полимерные наночастицы, хелатирующие радиоактивные изотопы и имеющие поверхность модифицированную с помощью специфических молекул, нацеленных на рецептор Глутаматкарбоксипептидазы II [WO 2020188318, 24.09.2020], а также частицы, имеющие гидродинамический диаметр 8-40 нм и образующие хелатный комплекс, центральная часть которого содержит сшитую полимерную каркасную структуру и/или разветвленную полимерную каркасную структуру из мономерных звеньев [WO 2015144891, 01.10.2015]. Указанные носители могут иметь размер, позволяющий применять их для локальной и системной радионуклидной терапии, могут быть модифицированы направляющими лигандами, описанными ранее и, в зависимости от выбранного хелатирующего агента, позволяют включать в свою структуру различные радионуклиды, в том числе альфа-эмиттеры, однако, недостатком этого класса носителей является невозможность удерживать дочерние изотопы, отсоединяющиеся от хелатирующего агента в составе наночастицы. Указанные продукты распада оказывают токсическое воздействие на клетки и ткани вне очага интереса, тем самым существенно ограничивая широту применения указанных носителей в реальной клинической практике.Of the organic carriers of radionuclides, it is worth noting the previously described polymer nanostructures labeled with rhenium-188, obtained by suspending organic polymer particles in a solution containing water-soluble salts of tin (II) and Re-188 [US 2008219923, 09/11/2008], polymer nanoparticles chelating radioactive isotopes and having a surface modified with specific molecules targeting the Glutamate carboxypeptidase II receptor [WO 2020188318, 09.24.2020], as well as particles having a hydrodynamic diameter of 8-40 nm and forming a chelate complex, the central part of which contains a cross-linked polymer framework structure and/or branched polymer frame structure of monomer units [WO 2015144891, 10/01/2015]. These carriers can be of a size that allows them to be used for local and systemic radionuclide therapy, can be modified with targeting ligands described earlier and, depending on the chosen chelating agent, allow the inclusion of various radionuclides in their structure, including alpha emitters, however, The disadvantage of this class of carriers is the inability to retain daughter isotopes that are detached from the chelating agent in the nanoparticle. These breakdown products have a toxic effect on cells and tissues outside the focus of interest, thereby significantly limiting the breadth of use of these carriers in real clinical practice.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является описанная ранее технология получения микрочастиц карбоната кальция (CaCO3), радиоактивно меченного 224Ra [WO 2017005648, 12.01.2017], выходящая за объем настоящего изобретения, преимуществом которого является использование пористой неорганической матрицы в качестве ядра, покрытого полимерными биодеградируемыми слоями, формирующими структуру типа "ядро-оболочка". Биологически активное вещество и/или радионуклид включаются в структуру ядра, размер и форма пор которого может быть задана путем изменения условий синтеза, а также могут быть включены в состав полимерных слоев в чистом виде или в составе комплексных соединений. Использование технологии заявленного изобретения позволяет добиться монодисперсной и полидисперсной фракции получаемых носителей в широком диапазоне, кроме того, указанные носители обладают агрегативной устойчивостью и биосовместимостью. Время и характер деградации полученных нано- и микроструктур может быть задано на этапе синтеза. Также путем модификации поверхности носителей молекулярными векторами становится возможным применение их в целях адресной доставки, а включение в состав различных органических и неорганических агентов делает возможными дистанционную и контролируемую активацию деградации носителей с использованием различных внутренних и внешних стимулов химической (включая, но не ограничиваясь pH, температура) и электромагнитных (включая, но не ограничиваясь ультразвук, магнитное поле) стимулов.The closest analogue to the claimed invention is the previously described technology for producing microparticles of calcium carbonate (CaCO 3 ), radioactively labeled with 224 Ra [WO 2017005648, 01/12/2017], which is beyond the scope of the present invention, the advantage of which is the use of a porous inorganic matrix as a core coated polymer biodegradable layers forming a core-shell structure. The biologically active substance and/or radionuclide are included in the structure of the core, the size and shape of the pores of which can be specified by changing the synthesis conditions, and can also be included in the composition of the polymer layers in pure form or as part of complex compounds. The use of the technology of the claimed invention makes it possible to achieve monodisperse and polydisperse fractions of the resulting carriers in a wide range; in addition, these carriers have aggregative stability and biocompatibility. The time and nature of degradation of the resulting nano- and microstructures can be set at the synthesis stage. Also, by modifying the surface of carriers with molecular vectors, it becomes possible to use them for targeted delivery, and the inclusion of various organic and inorganic agents makes it possible to remotely and controlled activation of degradation of carriers using various internal and external chemical stimuli (including, but not limited to pH, temperature ) and electromagnetic (including, but not limited to ultrasound, magnetic field) stimuli.

К недостаткам ближайшего аналога можно отнести отсутствие возможности доставки в очаг интереса сочетания биологически активных веществ и радиоизотопов для реализации комплексного подхода в диагностике и коррекции различных физиологических и патологических процессов in vitro, ex vivo и in vivo. Это обусловлено отсутствием этапа создания структуры «ядро-оболочка» в технологии рассматриваемого аналога. Процесс формирования устойчивой полимерной оболочки позволяет модифицировать носители и использовать их как для загрузки биологически активных веществ, так и радиоизотопов. Благодаря такой технологии настоящее изобретение применимо для комплексного подхода к диагностике и терапии.The disadvantages of the closest analogue include the inability to deliver a combination of biologically active substances and radioisotopes to the site of interest to implement an integrated approach in the diagnosis and correction of various physiological and pathological processes in vitro, ex vivo and in vivo. This is due to the absence of the stage of creating a “core-shell” structure in the technology of the analogue in question. The process of forming a stable polymer shell makes it possible to modify carriers and use them both for loading biologically active substances and radioisotopes. Thanks to this technology, the present invention is applicable for an integrated approach to diagnosis and therapy.

Технической проблемой является необходимость разработки способа получения радиомеченных частиц карбоната, лишенного вышеприведенных недостатков.The technical problem is the need to develop a method for producing radiolabeled carbonate particles that is devoid of the above disadvantages.

Технический результат состоит в обеспечении возможности получения радиомеченных частиц карбоната кальция, пригодных доставки в очаг интереса сочетания биологически активных веществ и радиоизотопов.The technical result consists in providing the possibility of obtaining radiolabeled calcium carbonate particles suitable for delivering a combination of biologically active substances and radioisotopes to the site of interest.

Технический результат достигается тем, что в способе получения частиц карбоната кальция с включенным структуру радиоизотопом, в ходе которого подготавливают раствор с человеческим сывороточным альбумином и хелатирующим веществом ДФО, после чего осуществляют радиомечение полученного раствора изотопом и включают полученные радиомеченные биомолекулы в структуру карбоната кальция, согласно изобретению перед добавлением в раствор человеческий сывороточный альбумин массой 20 г очищают путем смешивания с 200 мкл деионизированной воды и 100 мкл насыщенного раствора диэтилентриаминпентауксусной кислоты, с последующей инкубацией при перемешивании и нагревании до 37°С в течение 30 мин, после чего человеческий сывороточный альбумин очищают от диэтилентриаминпентауксусной кислоты на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл в течение 20 мин при 10 об/м н и промывают 3 раза 0,1 М водным растворов буфера раствором 4-(2-гидроксиэтил)-1 -пиперазинэтансульфоновая кислоты с pH 8.5, а затем очищенный от примесей человеческий сывороточный альбумин разбавляют 0.1 М раствором 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновая кислоты до объема 1.8 мл и добавляют 3 мг хелатирующего агента ДФО, в 75 мкл этанола 99.5% и 30 мкл 2 М водного раствора Na2CO3, причем модификацию проводят при 37°С в течение 30 минут и при 4°С в течение 24 часов, а полученный модифицированный раствор ДФО-ЧСА на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл, после чего очищенный раствор ДФО-ЧСА разбавляют 0,05 М водным растворов NH4Ac с pH 7.5 до концентрации 3 мг/мл, после чего осуществляют мечение полученного раствора радиоизотопом 89Zr, после чего включают полученные радиомеченные биомолекулы в структуру частиц карбоната кальция путем добавления полученного раствора к водному раствору карбоната кальция, перемешивания при 1000 об/мин в течение 30 с до образования осадка и промывают 1 раз 95% раствором этанола и 2-3 раза деионизированной водой, после чего поверхность полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом последовательно покрывают 1 мл водных растворов человеческого сывороточного альбумина в концентрации 6 мг/мл и ДК в концентрации 4 мг/мл с последующей отмывкой водой 1 мл и центрифугированием, после чего процедуру с момента покрытия поверхности полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом растворами повторяют 6-7 раз до формирования устойчивой полимерной оболочки, включающей не менее 7 слоев.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure, during which a solution is prepared with human serum albumin and the chelating agent DFO, after which the resulting solution is radiolabeled with an isotope and the resulting radiolabeled biomolecules are included in the structure of calcium carbonate, according to the invention Before adding to the solution, human serum albumin weighing 20 g is purified by mixing with 200 μl of deionized water and 100 μl of a saturated solution of diethylenetriaminepentaacetic acid, followed by incubation with stirring and heating to 37 ° C for 30 minutes, after which the human serum albumin is purified from diethylenetriaminepentaacetic acid acid on an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with a cell of 0.5 ml for 20 min at 10 rpm and washed 3 times with 0.1 M aqueous buffer solutions with a solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid with pH 8.5 , and then the human serum albumin purified from impurities is diluted with a 0.1 M solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid to a volume of 1.8 ml and 3 mg of the chelating agent DFO is added, in 75 μl of 99.5% ethanol and 30 μl of a 2 M aqueous solution Na 2 CO 3 , and the modification is carried out at 37°C for 30 minutes and at 4°C for 24 hours, and the resulting modified solution of DFO-HSA on an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with a cell of 0.5 ml, after which the purified solution DFO-HSA is diluted with 0.05 M aqueous solutions of NH 4 Ac with pH 7.5 to a concentration of 3 mg/ml, after which the resulting solution is labeled with the radioisotope 89 Zr, after which the resulting radiolabeled biomolecules are included in the structure of calcium carbonate particles by adding the resulting solution to aqueous calcium carbonate solution, stirring at 1000 rpm for 30 s until a precipitate forms and washed 1 time with a 95% ethanol solution and 2-3 times with deionized water, after which the surface of the resulting calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure is successively covered with 1 ml of aqueous solutions of human serum albumin at a concentration of 6 mg/ml and DC at a concentration of 4 mg/ml, followed by washing with 1 ml water and centrifugation, after which the procedure from the moment the surface of the resulting calcium carbonate particles with the radioisotope included in the structure is covered with solutions is repeated 6-7 times until formation of a stable polymer shell, including at least 7 layers.

Полученные в рамках заявляемого продукта частицы могут быть использованы для реализации комплексного подхода в диагностике и коррекции различных физиологических и патологических процессов in vivo для обеспечения возможности доставлять в очаг интереса сочетание биологически активных веществ и радиоизотопов. Для онкологических заболеваний, проявляющихся в форме злокачественных солидных образований (карциномы и саркомы), максимально эффективным подходом к и терапии является брахитерапия. Брахитерапия - это высокоточный контактный метод лучевой терапии с использованием радиоактивного источника, который внедряется в очаг злокачественной опухоли, разрушая ее изнутри.The particles obtained within the framework of the claimed product can be used to implement an integrated approach in the diagnosis and correction of various physiological and pathological processes in vivo to ensure the ability to deliver a combination of biologically active substances and radioisotopes to the site of interest. For oncological diseases that manifest themselves in the form of malignant solid formations (carcinoma and sarcoma), the most effective approach to therapy is brachytherapy. Brachytherapy is a high-precision contact method of radiation therapy using a radioactive source that is introduced into the focus of a malignant tumor, destroying it from the inside.

Использование заявленного изобретения в качестве радиоактивного источника позволяет сконцентрировать весь терапевтический потенциал непосредственно внутри образования, что приводит к максимальному эффекту терапии при минимальном воздействии на окружающие здоровые ткани. Существует несколько клинически релевантных примеров:The use of the claimed invention as a radioactive source makes it possible to concentrate the entire therapeutic potential directly inside the formation, which leads to the maximum effect of therapy with minimal impact on surrounding healthy tissue. There are several clinically relevant examples:

1) Саркома мягких тканей. Ведущая роль в лечении данного заболевания отводится хирургическому вмешательству, однако в 37-57% ) случаев остается резидуальная опухоль. Внедрение в терапию облучения ложа опухоли методом непосредственного введения источников излучения на основе предложенного изобретения способствует повышению эффективности терапии;1) Soft tissue sarcoma. The leading role in the treatment of this disease is given to surgical intervention, but in 37-57% of cases a residual tumor remains. The introduction of irradiation of the tumor bed into therapy by the method of direct introduction of radiation sources based on the proposed invention helps to increase the effectiveness of therapy;

2) Карцинома простаты. Рутинные методы лечения (хирургия, дистанционное облучение и гормональная терапия) рака простаты характеризуются множеством побочных эффектов (интраоперационные кровопотери, нарушение эрекции, риск в повреждении окружающих тканей, развитие тяжелых нарушений функции печени), которые значительно влияют на качество жизни пациента после терапии. Использование предложенного изобретения в брахитерапии в данном случае является наиболее щадящим подходом, не имеющим тенденции к осложнениям;2) Prostate carcinoma. Routine treatments (surgery, external beam radiation and hormonal therapy) for prostate cancer are characterized by many side effects (intraoperative blood loss, erectile dysfunction, risk of damage to surrounding tissues, development of severe liver dysfunction), which significantly affect the patient’s quality of life after therapy. The use of the proposed invention in brachytherapy in this case is the most gentle approach that does not tend to cause complications;

3) Карцинома шейки матки. Сегодня рак шейки матки является заболеванием, которое вылечивается полностью благодаря дополнению дистанционного облучения брахитерапией. Введение источников излучения в форме карбоната кальция возможно как непосредственно в опухоль, так и в полость матки, в зависимости от локализации злокачественного образования3) Cervical carcinoma. Today, cervical cancer is a disease that can be completely cured by supplementing external beam radiation with brachytherapy. The introduction of radiation sources in the form of calcium carbonate is possible both directly into the tumor and into the uterine cavity, depending on the location of the malignant formation

Использование носителей на основе карбоната кальция вместо классических пластиковых катетеров или металлических игл для брахитерапии представляет преимущество за счет его контролируемой биодеградации.The use of calcium carbonate-based carriers instead of classic plastic catheters or metal needles for brachytherapy offers the advantage of its controlled biodegradation.

Сущность заявляемого изобретения заключается в разработке технологии создания микро- и субмикронных носителей терапевтических и диагностических радионуклидов для биомедицинского применения. Разработанные носители представляют собой гибридные сферические частицы и имеют структуру типа "ядро-оболочка", где ядро представляет собой пористую матрицу карбоната кальция (CaCO3), содержащую в своем составе радиоизотопный конъюгат, а оболочка состоит из биодеградируемых полимерных слоев. Используя описываемую технологию, можно варьировать размер получаемых частиц в широком диапазоне (100-3000 нм) и включать в структуру полученных носителей различные альфа-, бета и гамма-эмиттеры для нужд лучевой терапии и визуализации физиологических и патологических процессов in vivo методами однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) / позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).The essence of the claimed invention is the development of technology for creating micro- and submicron carriers of therapeutic and diagnostic radionuclides for biomedical use. The developed carriers are hybrid spherical particles and have a “core-shell” structure, where the core is a porous matrix of calcium carbonate (CaCO 3 ) containing a radioisotope conjugate, and the shell consists of biodegradable polymer layers. Using the described technology, it is possible to vary the size of the resulting particles in a wide range (100-3000 nm) and include various alpha, beta and gamma emitters in the structure of the resulting carriers for the needs of radiation therapy and visualization of physiological and pathological processes in vivo using single-photon emission computed tomography methods (SPECT) / positron emission tomography (PET).

Для синтеза ядер гибридных частиц (CaCO)3 используется метод совместного осаждения водных растворов неорганических солей (CaCl2, Na2CO3) в присутствии радиомеченных биомолекул или радиоизотопов в индивидуальной форме с последующим послойным формированием биодеградируемой оболочки на поверхности полученных частиц.To synthesize the cores of hybrid particles (CaCO) 3 , the method of co-precipitation of aqueous solutions of inorganic salts (CaCl 2 , Na 2 CO 3 ) in the presence of radiolabeled biomolecules or radioisotopes in individual form is used, followed by layer-by-layer formation of a biodegradable shell on the surface of the resulting particles.

В случае использования радионуклидов, для которых характерен каскадный двухступенчатый распад, свойства получаемых с использованием заявленной технологии носителей позволяет удерживать не менее 50-70% дочерних ядер и продуктов распада данного изотопа.In the case of using radionuclides, which are characterized by a cascade two-stage decay, the properties of the carriers obtained using the declared technology make it possible to retain at least 50-70% of the daughter nuclei and decay products of a given isotope.

Развитая поверхность частиц, содержащая реакционноспособные группы, позволяет модифицировать носители различными молекулярными лигандами (антитела, пептиды, DARPin и др.) для осуществления адресной доставки радиоизотопов к специфическим тканям и клеткам.The developed surface of the particles, containing reactive groups, allows the carriers to be modified with various molecular ligands (antibodies, peptides, DARPin, etc.) for targeted delivery of radioisotopes to specific tissues and cells.

С полученными заявляемым способом частицами были проведены испытания на нескольких моделях опухолевых заболеваний, которые продемонстрировали возможности воздействия разработанным препаратом на паталогические процессы различной локализации. Эффективность при системном введении было исследована на модели метастатического рака легких. Комбинированная терапия частицами карбоната кальция с включенным в структуру изотопом 177Lu и противоопухолевым препаратом продемонстрировала специфическое накопление частиц в очаге интереса (легких), а также доказала увеличение эффективности комбинированной терапии по сравнению с моно-терапией. Возможность обеспечения доставки и удержания в очаге интереса при локальном введении была доказана на модели меланомы B16-F10. Локальное введение препарата с загруженным альфа-излучателем 225Ас в солидное образование показало эффективность данного вида терапии за счет удержания в объеме опухоли терапевтической активности.The particles obtained by the claimed method were tested on several models of tumor diseases, which demonstrated the possibility of the developed drug influencing pathological processes of various localizations. The effectiveness of systemic administration was studied in a model of metastatic lung cancer. Combination therapy with calcium carbonate particles with the 177 Lu isotope included in the structure and an antitumor drug demonstrated a specific accumulation of particles in the focus of interest (lungs), and also proved an increase in the effectiveness of combination therapy compared to monotherapy. The ability to ensure delivery and retention at the site of interest when administered locally was proven in the B16-F10 melanoma model. Local administration of a drug loaded with a 225 Ac alpha emitter into a solid formation showed the effectiveness of this type of therapy due to the retention of therapeutic activity in the tumor volume.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is carried out as follows.

Человеческий сывороточный альбумин массой 20 г очищают путем смешивания с 200 мкл деионизированной воды и 100 мкл насыщенного раствора диэтилентриаминпентауксусной кислоты с последующей инкубацией при перемешивании и нагревании до 37°С в течение 30 мин. Далее человеческий сывороточный альбумин очищают от диэтилентриаминпентауксусной кислоты на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл в течение 20 мин при 10 об/м н и промывают 3 раза 0,1 М водным растворов буфера раствором 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновая кислоты с pH 8.5. Затем очищенный от примесей человеческий сывороточный альбумин разбавляют 0.1 М раствором 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновая кислоты до объема 1.8 мл и добавляют 3 мг хелатирующего агента ДФО, в 75 мкл этанола 99.5% и 30 мкл 2 М водного раствора Na2CO3. Причем модификацию проводят при 37°С в течение 30 минут и при 4°С в течение 24 часов. Полученный модифицированный раствор ДФО-ЧСА на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл, после чего очищенный раствор ДФО-ЧСА разбавляют 0,05 М водным растворов NH4Ac с pH 7.5 до концентрации 3 мг/мл. Далее осуществляют мечение полученного раствора радиоизотопом 89Zr. Затем включают полученные радиомеченные биомолекулы в структуру частиц карбоната кальция путем добавления полученного раствора к водному раствору карбоната кальция, перемешивания при 1000 об/мин в течение 30 с до образования осадка. После промывают 1 раз 95% раствором этанола и 2-3 раза деионизированной водой, а затем поверхность полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом последовательно покрывают 1 мл водных растворов человеческого сывороточного альбумина в концентрации 6 мг/мл и ДК в концентрации 4 мг/мл с последующей отмывкой водой 1 мл и центрифугированием. Затем процедуру с момента покрытия поверхности полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом растворами повторяют 6-7 раз до формирования устойчивой полимерной оболочки, включающей не менее 7 слоев.Human serum albumin weighing 20 g is purified by mixing with 200 μl of deionized water and 100 μl of saturated diethylenetriaminepentaacetic acid solution, followed by incubation with stirring and heating at 37°C for 30 minutes. Next, human serum albumin is purified from diethylenetriaminepentaacetic acid on an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with a 0.5 ml cell for 20 minutes at 10 rpm and washed 3 times with a 0.1 M aqueous buffer solution with a solution of 4-(2-hydroxyethyl)- 1-piperazineethanesulfonic acid with pH 8.5. Then human serum albumin, purified from impurities, is diluted with a 0.1 M solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinethanesulfonic acid to a volume of 1.8 ml and 3 mg of the chelating agent DFO is added, in 75 μl of 99.5% ethanol and 30 μl of a 2 M aqueous solution of Na 2 CO 3 . Moreover, the modification is carried out at 37°C for 30 minutes and at 4°C for 24 hours. The resulting modified DFO-HSA solution is placed on an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with a 0.5 ml cell, after which the purified DFO-HSA solution is diluted with 0.05 M aqueous solutions of NH 4 Ac with pH 7.5 to a concentration of 3 mg/ml. Next, the resulting solution is labeled with the radioisotope 89 Zr. Then the resulting radiolabeled biomolecules are incorporated into the structure of calcium carbonate particles by adding the resulting solution to an aqueous solution of calcium carbonate, stirring at 1000 rpm for 30 s until a precipitate forms. Afterwards, they are washed 1 time with a 95% ethanol solution and 2-3 times with deionized water, and then the surface of the resulting calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure is successively coated with 1 ml of aqueous solutions of human serum albumin at a concentration of 6 mg/ml and DC at a concentration of 4 mg/ml. ml followed by washing with 1 ml water and centrifugation. Then, from the moment the surface of the resulting calcium carbonate particles with the radioisotope included in the structure is covered with solutions, the procedure is repeated 6-7 times until a stable polymer shell is formed, including at least 7 layers.

Заявляемое изобретение поясняется примерами.The claimed invention is illustrated by examples.

Пример 1. Очистка ЧСА от примесейExample 1. Purification of HSA from impurities

Перед модификацией 20 мг ЧСА (раствор 200 мг/мл; 100 мкл) смешивали с 200 мкл деионизированной воды и 100 мкл насыщенного раствора диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА). Смесь инкубировали при перемешивании и нагревании до 37°С в течение 30 мин. ЧСА очищали от ДТПА на ультрафильтрационной ячейке с мембраной из регенерированной целлюлозы (ячейка 0.5 мл, 20 мин, 10.0 об/мин) и промывали 3 раза 0.1 М водным раствором буфера HEPES (pH 8.5).Before modification, 20 mg of HSA (200 mg/mL solution; 100 μL) was mixed with 200 μL of deionized water and 100 μL of saturated diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) solution. The mixture was incubated with stirring and heating to 37°C for 30 min. HSA was purified from DTPA in an ultrafiltration cell with a regenerated cellulose membrane (0.5 ml cell, 20 min, 10.0 rpm) and washed 3 times with a 0.1 M aqueous solution of HEPES buffer (pH 8.5).

Пример 2. Модификация ЧСА хелатирующим агентом 1-(4-изотиоцианатофенил)-3-[6,17-дигидрокси-7,10,18,21-тетраоксо-27-(N-ацетилгидроксиамино)- 6,11,17,22-тетраащагепраэйкозин] тиомочевииа (ДФО).Example 2. Modification of HSA with the chelating agent 1-(4-isothiocyanatophenyl)-3-[6,17-dihydroxy-7,10,18,21-tetraoxo-27-(N-acetylhydroxyamino)-6,11,17,22- tetraashhepraeicosine] thiourea (DFO).

Очищенный от примесей ЧСА разбавили 0.1 М водным раствором HEPES, pH 8.5 до объема 1.8 мл и добавили 3 мг хелатирующего агента ДФО в 75 мкл этанола (99.5%) и 30 мкл 2 М водного раствора Na2CO3. Модификацию проводили при 37°С в течение 30 минут и при 4°С в течение 24 часов. Модифицированный ДФО-ЧСА очищали на ультрафильтрационной ячейке с мембраной из регенерированной целлюлозы (ячейка 0.5 мл, 20 мин, 10.0 об/мин) и промывали 3 раза 0.05 М водным раствором NH4Ac (pH 7.5). Очищенный ДФО-ЧСА разбавляли 0.05 М водным раствором NH4Ac (pH 7.5) до концентрации 3 мг/мл.HSA purified from impurities was diluted with a 0.1 M aqueous solution of HEPES, pH 8.5, to a volume of 1.8 ml, and 3 mg of the chelating agent DFO was added in 75 μL of ethanol (99.5%) and 30 μL of a 2 M aqueous solution of Na 2 CO 3 . The modification was carried out at 37°C for 30 minutes and at 4°C for 24 hours. The modified DFO-HSA was purified in an ultrafiltration cell with a regenerated cellulose membrane (0.5 ml cell, 20 min, 10.0 rpm) and washed 3 times with a 0.05 M aqueous solution of NH4Ac (pH 7.5). Purified DFO-HSA was diluted with a 0.05 M aqueous solution of NH4Ac (pH 7.5) to a concentration of 3 mg/ml.

Пример 3. Радиомечение ДФО-ЧСА изотопом 89Zr.Example 3. Radiolabeling of DFO-HSA with the 89 Zr isotope.

100 мкл раствора ДОТА-ЧСА (раствор 3 мг/мл, 300 мкг) в 0.05 М водном растворе NH4Ac (pH 7.5) смешали со 500 мкл 0.5 М водного раствора HEPES (pH 7.2) и 25 мкл раствора [89Zr]ZrCl4 в 1 М соляной кислоте. Смесь инкубировали при 37°С в течение 30 мин. Модифицированный [89Zr]Zr-ДФО-ЧСА использовался без дополнительной очистки для формирования частиц карбоната кальция (CaCO3) микронного (1-2 мкм) и/или субмикронного (300-600 нм) размеров.100 μl of a DOTA-HSA solution (3 mg/ml solution, 300 μg) in a 0.05 M aqueous solution of NH 4 Ac (pH 7.5) was mixed with 500 μl of a 0.5 M aqueous solution of HEPES (pH 7.2) and 25 μl of a [ 89 Zr]ZrCl solution 4 in 1 M hydrochloric acid. The mixture was incubated at 37°C for 30 min. Modified [ 89 Zr]Zr-DFO-HSA was used without additional purification to form calcium carbonate (CaCO 3 ) particles of micron (1-2 μm) and/or submicron (300-600 nm) sizes.

Пример 4. Включение радиомеченных биомолекул ([89Zr]Zr-ДФО-ЧСА) в структуру частиц карбоната кальция (CaCO3) микронного (1-2 мкм) размеровExample 4. Incorporation of radiolabeled biomolecules ([ 89 Zr]Zr-DFO-HSA) into the structure of micron-sized (1-2 μm) calcium carbonate (CaCO 3 ) particles

1 мл 1 М водного раствора CaCl2 смешали с 1 мл 1 М водного раствора Na2CO3 и 0.625 мл [89Zr]Zr-ДФО-ЧСА. Реакционную смесь интенсивно перемешивали при 1000 об / мин в течение 30 с при комнатной температуре до образования осадка. Полученный осадок центрифугировали (4000 g) в течение 1-2 мин. и несколько раз промывали (2-3 раза). Затем поверхность полученных частиц CaCO3 с включенным в структуру радиоизотопом последовательно покрывали водными растворами ЧСА (6 мг/мл) и ДК (4 мг/мл) в объеме 1 мл и инкубации при перемешивании в термошейкере (10 мин, 900 об/мин.) с последующей двукратной отмывкой водой (1 мл) и центрифугированием (1 мин, 400g). Данная процедура повторялась несколько раз (6-7 раз) до формирования устойчивой полимерной оболочки (не менее 7 слоев). Радиохимический выход составил wt(89Zr) ~ 70%.1 ml of a 1 M aqueous solution of CaCl 2 was mixed with 1 ml of a 1 M aqueous solution of Na 2 CO 3 and 0.625 ml of [ 89 Zr]Zr-DFO-HSA. The reaction mixture was vigorously stirred at 1000 rpm for 30 s at room temperature until a precipitate formed. The resulting sediment was centrifuged (4000 g) for 1-2 minutes. and washed several times (2-3 times). Then, the surface of the resulting CaCO 3 particles with the radioisotope incorporated into the structure was successively coated with aqueous solutions of HSA (6 mg/ml) and DC (4 mg/ml) in a volume of 1 ml and incubated with stirring in a thermal shaker (10 min, 900 rpm). followed by washing twice with water (1 ml) and centrifugation (1 min, 400g). This procedure was repeated several times (6-7 times) until a stable polymer shell was formed (at least 7 layers). The radiochemical yield was wt( 89 Zr) ~ 70%.

Пример 5. Включение радиомеченных биомолекул ([89Zr]Zr-ДФО-ЧСА) в структуру частиц карбоната кальция (CaCO3) субмикронного (300-600 нм) размеровExample 5. Incorporation of radiolabeled biomolecules ([ 89 Zr]Zr-DFO-HSA) into the structure of calcium carbonate (CaCO 3 ) particles of submicron (300-600 nm) sizes

5 мл 0.33 М раствора CaCl2 (этиленгликоль/вода=5:1) смешали с 0.965 мл 0.33 М раствора Na2CO3 (этиленгликоль/вода=5:1) и 0.625 мл [89Zr]Zr-ДФО-ЧСА. Реакционную смесь интенсивно перемешивали при 1000 об / мин в течение 20 мин при комнатной температуре до образования осадка. Полученный осадок центрифугировали (10000 об/мин) в течение 1-2 мин., промывали 1 раз 95% раствором этанола и 2-3 раза деионизированной водой. Затем поверхность полученных частиц CaCO3 с включенным в структуру радиоизотопом последовательно покрывали водными растворами ЧСА (6 мг/мл) и ДК (4 мг/мл) в объеме 1 мл и инкубации при перемешивании в термошейкере (10 мин, 900 об/мин.) с последующей двукратной отмывкой водой (1 мл) и центрифугированием (1 мин, 10000 об/мин). Данная процедура повторялась несколько раз (6-7 раз) до формирования устойчивой полимерной оболочки (не менее 7 слоев). Радиохимический выход составил wt(89Zr) ~ 70%.5 ml of 0.33 M CaCl 2 solution (ethylene glycol/water = 5:1) was mixed with 0.965 ml of 0.33 M Na 2 CO 3 solution (ethylene glycol/water = 5:1) and 0.625 ml of [ 89 Zr]Zr-DFO-HSA. The reaction mixture was vigorously stirred at 1000 rpm for 20 min at room temperature until a precipitate formed. The resulting precipitate was centrifuged (10,000 rpm) for 1-2 minutes, washed once with a 95% ethanol solution and 2-3 times with deionized water. Then, the surface of the resulting CaCO 3 particles with the radioisotope incorporated into the structure was successively coated with aqueous solutions of HSA (6 mg/ml) and DC (4 mg/ml) in a volume of 1 ml and incubated with stirring in a thermal shaker (10 min, 900 rpm). followed by washing twice with water (1 ml) and centrifugation (1 min, 10,000 rpm). This procedure was repeated several times (6-7 times) until a stable polymer shell was formed (at least 7 layers). The radiochemical yield was wt( 89 Zr) ~ 70%.

Claims (1)

Способ получения частиц карбоната кальция с включенным структуру радиоизотопом, в ходе которого подготавливают раствор с человеческим сывороточным альбумином (ЧСА) и хелатирующим веществом дефероксамин (ДФО), после чего осуществляют радиомечение полученного раствора изотопом и включают полученные радиомеченные биомолекулы в структуру карбоната кальция, характеризующийся тем, что перед добавлением в раствор человеческий сывороточный альбумин массой 20 г очищают путем смешивания с 200 мкл деионизированной воды и 100 мкл насыщенного раствора диэтилентриаминпентауксусной кислоты, с последующей инкубацией при перемешивании и нагревании до 37°С в течение 30 мин, после чего человеческий сывороточный альбумин очищают от диэтилентриаминпентауксусной кислоты на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл в течение 20 мин при 10 об/мин и промывают 3 раза 0,1 М водным раствором буфера 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты с рН 8,5, а затем очищенный от примесей человеческий сывороточный альбумин разбавляют 0,1 М раствором 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты до объема 1,8 мл и добавляют 3 мг хелатирующего агента ДФО, в 75 мкл этанола 99,5% и 30 мкл 2 М водного раствора Na2CO3, причем модификацию проводят при 37°С в течение 30 минут и при 4°С в течение 24 часов, а полученный модифицированный раствор ДФО-ЧСА на ультрафильтрационной ячейке из регенерированной целлюлозы с ячейкой 0,5 мл, после чего очищенный раствор ДФО-ЧСА разбавляют 0,05 М водным растворов NH4Ac с рН 7,5 до концентрации 3 мг/мл, после чего осуществляют мечение полученного раствора радиоизотопом 89Zr, после чего включают полученные радиомеченные биомолекулы в 6 структуру частиц карбоната кальция путем добавления полученного раствора к водному раствору карбоната кальция, перемешивания при 1000 об/мин в течение 20 мин до образования осадка и промывают 1 раз 95% раствором этанола и 2-3 раза деионизированной водой, после чего поверхность полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом последовательно покрывают 1 мл водного раствора человеческого сывороточного альбумина в концентрации 6 мг/мл с последующей отмывкой водой 1 мл и центрифугированием, после чего процедуру с момента покрытия поверхности полученных частиц карбоната кальция с включенным в структуру радиоизотопом растворами повторяют 6-7 раз до формирования устойчивой полимерной оболочки, включающей не менее 7 слоев.A method for producing calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure, during which a solution is prepared with human serum albumin (HSA) and the chelating agent deferoxamine (DFO), after which the resulting solution is radiolabeled with an isotope and the resulting radiolabeled biomolecules are included in the structure of calcium carbonate, characterized in that that before adding to the solution, human serum albumin weighing 20 g is purified by mixing with 200 μl of deionized water and 100 μl of a saturated solution of diethylenetriaminepentaacetic acid, followed by incubation with stirring and heating to 37 ° C for 30 minutes, after which the human serum albumin is purified from diethylenetriaminepentaacetic acid on a 0.5 ml regenerated cellulose ultrafiltration cell for 20 min at 10 rpm and washed 3 times with a 0.1 M aqueous solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid buffer pH 8, 5, and then the human serum albumin purified from impurities is diluted with a 0.1 M solution of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid to a volume of 1.8 ml and 3 mg of the chelating agent DFO is added in 75 μl of 99.5% ethanol and 30 μl of a 2 M aqueous solution of Na 2 CO 3 , and the modification is carried out at 37 ° C for 30 minutes and at 4 ° C for 24 hours, and the resulting modified solution of DFO-HSA on an ultrafiltration cell made of regenerated cellulose with cell 0, 5 ml, after which the purified DFO-HSA solution is diluted with 0.05 M aqueous solutions of NH 4 Ac with pH 7.5 to a concentration of 3 mg/ml, after which the resulting solution is labeled with the radioisotope 89 Zr, after which the resulting radiolabeled biomolecules are included in 6 structure of calcium carbonate particles by adding the resulting solution to an aqueous solution of calcium carbonate, stirring at 1000 rpm for 20 minutes until a precipitate forms and washed 1 time with a 95% ethanol solution and 2-3 times with deionized water, after which the surface of the resulting calcium carbonate particles with a radioisotope included in the structure, sequentially cover with 1 ml of an aqueous solution of human serum albumin at a concentration of 6 mg/ml, followed by washing with 1 ml of water and centrifugation, after which the procedure is repeated 6-7 from the moment the surface of the resulting calcium carbonate particles with the radioisotope included in the structure is covered with solutions times until a stable polymer shell is formed, including at least 7 layers.
RU2022135038A 2022-12-28 Method for producing radiolabelled calcium carbonate particles using deferoxamine as chelating agent RU2806148C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806148C1 true RU2806148C1 (en) 2023-10-26

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017005648A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-12 Oncoinvent As Radiotherapeutic particles and suspensions

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017005648A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-12 Oncoinvent As Radiotherapeutic particles and suspensions

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Albert R. Muslimov et al., Calcium Carbonate Core−Shell Particles for Incorporation of 225Ac and Their Application in Local α‑Radionuclide Therapy / ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, Vol.13, N.22, pp.25599-25610. Irene V. J. Feiner et al., /The Race for Hydroxamate-Based Zirconium-89 Chelators, 2021, 13, 4466. *
Mikhail Valeryevich Zyuzin et al., Radiolabeling strategies of micron- and submicron sized core-shell carriers for in vivo studies /ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, Vol.12, N.28, pp.31137-31147, 2020. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. In vivo integrity and biological fate of chelator-free zirconium-89-labeled mesoporous silica nanoparticles
Qiao et al. Dendrimer-based molecular imaging contrast agents
Mitra et al. Nanocarriers for nuclear imaging and radiotherapy of cancer
Yang et al. Affibody modified and radiolabeled gold–iron oxide hetero-nanostructures for tumor PET, optical and MR imaging
US20020071843A1 (en) Targeted therapeutic agents
US20040258614A1 (en) Microparticles for microarterial imaging and radiotherapy
Chakravarty et al. Image-guided drug delivery with single-photon emission computed tomography: a review of literature
Anderson et al. Design of targeted cardiovascular molecular imaging probes
EP2671841B1 (en) Nanoparticle coated with ligand introduced with long hydrophobic chain and method for preparing same
JP2008533157A (en) Nanocells for diagnosis and treatment of diseases and disorders
JP2009535126A (en) Target tissue detection and imaging
Marciello et al. Recent advances in the preparation and application of multifunctional iron oxide and liposome-based nanosystems for multimodal diagnosis and therapy
Zhang et al. Synthesis and bioevaluation of Iodine-131 directly labeled cyclic RGD-PEGylated gold nanorods for tumor-targeted imaging
Muslimov et al. Calcium Carbonate Core–Shell Particles for Incorporation of 225Ac and Their Application in Local α-Radionuclide Therapy
Zyuzin et al. Radiolabeling strategies of micron-and submicron-sized core–shell carriers for in vivo studies
Isaac-Olivé et al. [99m Tc-HYNIC-N-dodecylamide]: a new hydrophobic tracer for labelling reconstituted high-density lipoproteins (rHDL) for radioimaging
Nagachinta et al. Radiolabelling of lipid-based nanocarriers with fluorine-18 for in vivo tracking by PET
Cutler et al. Nanoparticles and phage display selected peptides for imaging and therapy of cancer
WO2018097335A1 (en) Novel bsh complex for boron neutron capture therapy
RU2806148C1 (en) Method for producing radiolabelled calcium carbonate particles using deferoxamine as chelating agent
RU2806147C1 (en) Method for producing radiolabelled calcium carbonate particles using tetraxetan as chelating agent
Ekinci et al. Radiolabeled methotrexate loaded chitosan nanoparticles as imaging probe for breast cancer: Biodistribution in tumor-bearing mice
Santos-Oliveira Application of technetium 99 metastable radioactive Nanosystems: nanoparticles, liposomes, and Nanoemulsion for biomedical application
Guo et al. Radioiodine based biomedical carriers for cancer theranostics
KR20100135311A (en) Methods for radiolabelling macromolecules