En un estudio reciente, Los investigadores de la Universidad de Texas A&M han descrito un nuevo proceso para purificar el astato-211, un isótopo radiactivo prometedor para el tratamiento selectivo del cáncer. A diferencia de otros métodos de purificación elaborados, su técnica puede extraer astatine-211 del bismuto en minutos en lugar de horas, lo que puede reducir en gran medida el tiempo entre la producción y la entrega al paciente.

"Astatine-211 se está evaluando actualmente como tratamiento terapéutico contra el cáncer en ensayos clínicos. Pero el problema es que la cadena de suministro de este elemento es muy limitada porque solo unos pocos lugares en todo el mundo pueden hacerlo, "dijo el Dr. Jonathan Burns, científico investigador en el Centro de Ciencia e Ingeniería Nuclear de la Estación Experimental de Ingeniería de Texas A&M. "La Universidad de Texas A&M es uno de los pocos lugares del mundo que pueden producir astatine-211, y hemos delineado un proceso rápido de separación de astato-211 que aumenta la cantidad utilizable de este isótopo para fines terapéuticos y de investigación ".

Los investigadores agregaron que este método de separación acercará a Texas A&M un paso más para poder proporcionar astato-211 para su distribución a través del Centro Nacional de Desarrollo de Isótopos del Programa de Isótopos del Departamento de Energía como parte de la Red de Isótopos de la Universidad.

Detalles sobre la reacción química para purificar astatine-211 en la revista. Tecnología de separación y purificación.

La astatina es uno de los elementos menos abundantes en la Tierra. Es más, es de corta duración, experimentando una rápida desintegración radiactiva mediante la liberación de partículas alfa cargadas positivamente para lograr la estabilidad nuclear. Por eso, astato particularmente su isótopo astato-211, es un candidato atractivo para una forma de radioterapia para el tratamiento del cáncer, llamada terapia dirigida con partículas alfa.

A diferencia de otras formas de radiación que pueden penetrar más profundamente en el cuerpo, Dañando tejidos sanos y cancerosos, las partículas alfa viajan una distancia corta y pierden su energía. Por lo tanto, cuando astatine-211 se coloca en o cerca de tejido canceroso, sus partículas alfa emitidas viajan lo suficientemente profundo como para destruir las células cancerosas, pero dejan el tejido sano mínimamente dañado. También, la corta vida media del astato-211, o el tiempo que tarda la mitad de sus núcleos atómicos en desintegrarse, significa que pierde su radiactividad rápidamente y es menos tóxico que otros radiofármacos de larga duración.

Sin embargo, Burns señaló que la vida media del astato es un arma de doble filo. Dado que el elemento tiene una abundancia natural muy baja, astatine-211 se fabrica artificialmente bombardeando bismuto con partículas alfa de alta velocidad. Una vez creado, astatine-211 comienza a descomponerse inmediatamente, él dijo, iniciando el reloj sobre cuánto va a durar.

"Cada 7,2 horas, la mitad del astato-211 producido se desintegra y ya no se puede utilizar para el tratamiento, "dijo Burns." Entonces, el tiempo transcurrido desde que se produce hasta que puede penetrar en el paciente se vuelve muy crítico. Si un proceso de purificación tarda 4 horas, por ejemplo, eso significa que es alrededor de la mitad de la vida media de un astato; has perdido un tercio del material que has hecho ".

En un intento por simplificar el proceso de purificación, Burns y sus colegas buscaron usar ácido nítrico para extraer el astato-211 del bismuto. Por sus experimentos, llenaron una columna de cromatografía que se usa a menudo para separar mezclas con pequeñas perlas porosas infundidas con sustancias químicas orgánicas llamadas cetonas.

Próximo, los investigadores fabricaron astato-211 bombardeando bismuto con partículas alfa en el Instituto Ciclotrón de la Universidad Texas A&M. Luego disolvieron el bismuto en ácido nítrico. Cuando pasaron esta solución a través de la columna de cromatografía, los investigadores encontraron que solo la astato-211 formaba un enlace químico con las cetonas. Es más, dado que las cetonas son hidrofóbicas, fueron repelidos del ácido nítrico, pegándose a las cuentas. El efecto neto fue que el bismuto pasó a través de la columna, mientras que el astato-211 puro permaneció recogido dentro de las perlas.

Este procedimiento, los investigadores encontraron, toma aproximadamente de 10 a 20 minutos, a diferencia de otros procesos de purificación de astato que pueden tardar horas.

Aunque se necesita un ciclotrón para producir astato-211 de grado médico, Burns dijo que muchos hospitales ya están equipados con una máquina para producir otros productos químicos. como la fluorodesoxiglucosa F 18 que se necesita para la tomografía por emisión de positrones. Pero incluso para los hospitales que pueden depender de la entrega de astato-211 desde una ubicación externa, el breve procedimiento de purificación ofrece más tiempo para el transporte.

"Universidad Texas A &M, por ejemplo, está en una ubicación geográfica realmente agradable, estamos justo en el medio de cinco de las 20 ciudades más grandes de Estados Unidos y estamos justo al lado de uno de los principales centros de cáncer de Estados Unidos, ", dijo Burns." Nuestro objetivo es producir, purificar, y enviar astato en lotes lo suficientemente grandes para ensayos clínicos y preclínicos. Aún no estamos allí, pero hemos logrado un progreso significativo a través de esta elegante técnica de separación ".

Otros contribuyentes a la investigación incluyen al Dr. Evgeny Tereshatov, Geoffrey Ávila, Kevin Glennon, Andrew Hannaman, Kylie Lofton, Laura McCann, Mallory McCarthy, Dra. Lauren McIntosh, Steven Schultz, Dr. Gabriel Tabacaru, Amy Vonder Haar y la Dra. Sherry Yennello del Cyclotron Institute en Texas A&M.

La investigación está financiada por el Programa de Isótopos de Energía del Departamento de Energía de los Estados Unidos, gestionado por la Oficina de Ciencias, Universidad de Texas A&M a través de la Cátedra Bright en Ciencias Nucleares, La Oficina Nacional de Laboratorios del Sistema Texas A&M, y el Departamento de Energía de EE. UU.