Dos isótopos radiactivos del escandio del elemento metálico, o Sc, parecen ser ideales para visualizar, y luego destruyendo, tumores sólidos. Una barrera, sin embargo, bloquea su uso:la incapacidad de producir y purificar rápidamente los isótopos en cantidades útiles.

La Universidad de Alabama en Birmingham, en conjunto con investigadores de la Universidad de Wisconsin y el Laboratorio Nacional Argonne en Illinois, han recibido una subvención del Departamento de Energía para resolver este obstáculo de producción de los isótopos radiactivos 43-Sc y 47-Sc. 43-Sc tiene una vida media de 3,9 horas, por lo que cada cuatro horas se pierde más de la mitad de la radiactividad. Debe usarse en una tomografía por emisión de positrones el mismo día en que se realiza.

43-Sc y 47-Sc son una pareja "teranóstica" muy solicitada, dice Suzanne Lapi, Doctor., director de la Instalación de Ciclotrones de la UAB, Catedrático del Departamento de Radiología de la UAB y responsable de la beca.

El neologismo "teranóstico" combina las palabras terapia y diagnóstico. Tanto el 43-Sc como el 47-Sc, si están disponibles, se unirían a un péptido de direccionamiento para guiarlos a un tumor sólido para obtener imágenes y para la erradicación del tumor. 43-Sc permitiría un escaneo de diagnóstico porque emite positrones que dan como resultado radiación gamma que viajaría fuera del cuerpo para su detección y medición de tamaño mediante un escaneo PET. 47-Sc administraría la terapia en el tumor, emitiendo una partícula beta que daña los tejidos.

El laboratorio Lapi de la UAB utilizó el ciclotrón de la UAB, una máquina clave para el desarrollo del diagnóstico y el tratamiento avanzados del cáncer en el Centro Oncológico Integral O'Neal de la UAB, para el trabajo preliminar sobre cómo hacer la pareja teranóstica.

Encontraron que los protones, disparado desde el acelerador de partículas, formaron isótopos Sc cuando se utilizaron objetivos de óxido de titanio. Shaun sin amor, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Lapi, También desarrolló un esquema de purificación:el óxido de titanio objetivo se disolvió en ácido y bifluoruro de amonio y se vertió a través de una columna de intercambio iónico para separar Sc del titanio.

Dado que el titanio natural es una mezcla de cinco isótopos estables, estos experimentos preliminares no produjeron 43-Sc y 47-Sc puros. El bombardeo de protones de titanio natural produjo adicionales, isótopos Sc contaminantes. El siguiente paso utilizará objetivos que son isótopos únicos estables de titanio, no una mezcla.

Investigadores de la UAB, Wisconsin y Argonne han planeado un esfuerzo de producción múltiple. La UAB utilizará su ciclotrón de 24 MeV para irradiar objetivos de titanio-46 y titanio-50 con protones. Wisconsin utilizará su ciclotrón de 16 MeV para irradiar objetivos de óxido de calcio con partículas de deuterón, hecho de un protón y un neutrón. Argonne irradiará objetivos de titanio con rayos gamma.

Los tres laboratorios trabajarán juntos, a pequeña escala, para perfeccionar la purificación de 43-Sc y 47-Sc de los materiales objetivo.

Lapi dice que la experiencia en focalización de la UAB y su poderoso ciclotrón ayudaron a la universidad a competir por los $ 390, 000 beca de investigación. Ella también dice que los tres sitios involucrarán a estudiantes graduados en capacitación e investigación colaborativas, que es un objetivo del Departamento de Energía para preparar la futura fuerza laboral.

La Instalación de Ciclotrones de la UAB tiene reconocimiento nacional. Produce circonio-89 y otros isótopos para médicos e investigadores en instituciones que incluyen la Universidad de Stanford, la Universidad de California, MD Anderson Center en Houston, la Universidad de Pensilvania, Universidad de Yale y el Centro Oncológico Memorial Sloan Kettering en Nueva York.

También, el ciclotrón de la UAB fue parte de un sorprendente, Descubrimiento de ciencia básica no médica publicado en la revista. Naturaleza este año. Lapi y Loveless fueron coautores con físicos nucleares que trabajaban en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. City University of New York y la University of Missouri para probar la capacidad de un isótopo radiactivo de zirconio-88, producido y purificado en la UAB, para capturar neutrones.

Los resultados fueron reveladores.

La capacidad del circonio 88 para capturar neutrones fue 1 millón de veces mayor que el valor teóricamente predicho, una brecha denominada "sorprendentemente grande" en el título del estudio. "Esta es la segunda sección transversal de captura de neutrones térmicos más grande jamás medida, "escribieron los autores." No se ha descubierto ningún otro corte transversal de tamaño comparable en los últimos 70 años ".