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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2012.tde-29062012-141412
Document
Author
Full name
Renata Ferreira Costa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Osso Júnior, João Alberto (President)
Carvalho, Fatima Maria Sequeira de
Dias, Carla Roberta de Barros Rodrigues
Figueiredo, Ana Maria Graciano
Marques, Fabio Luiz Navarro
Title in Portuguese
Desenvolvimento de métodos de purificação do Gálio-67 e Gálio-68 para a marcação de biomolécula
Keywords in Portuguese
gerador de 68Ge-68Ga
Purificação do 68Ga
Radiofarmácia
Abstract in Portuguese
Há mais de 50 anos os geradores de 68Ge/68Ga vêm sendo desenvolvidos, obtendo o 68Ga sem a necessidade da instalação de um cíclotron próximo à radiofarmácia ou ao centro hospitalar que tenha um PET/CT. O 68Ga é um emissor de pósitron com baixa emissão de fóton (β+, 89%, 1077 keV) e meia vida de 67,7 minutos, compatível com a farmacocinética de moléculas de baixo peso molecular, como peptídeos e fragmentos de anticorpos. Além disso, a química do Ga permite a ligação estável com agentes quelantes acoplados com peptídeos, como o DOTA. Todas estas características do 68Ga aliado a tecnologia PET/CT permitiram avanços em imagem molecular, como no diagnóstico de doenças de origem neuroendócrina. Entretanto, o eluato de 68Ga proveniente dos geradores de 68Ge/68Ga comerciais, ainda contém altos níveis de contaminantes, como o 68Ge e outros metais que competem quimicamente com o 68Ga, como o Fe3+ e Zn2+ e, como consequência, há redução do rendimento de marcação com biomoléculas. Quanto menor a quantidade de impurezas no eluato, a competição entre o peptídeo radiomarcado e peptídeo não marcado será menor e a qualidade de imagem será melhor, por isso existe a necessidade de diminuir a quantidade destes metais. Portanto, os objetivos deste trabalho são avaliar os métodos de purificação do 68Ga para a marcação de biomoléculas, com ênfase no estudo das impurezas químicas presentes nos radioisótopos primários, e desenvolver um método de purificação inédito. Diversos métodos de purificação foram estudados. Na purificação em resina catiônica tradicional e comercial, em que o 68Ga é adsorvido em resina catiônica e eluído em uma solução de acetona/ácido, a resina utilizada não é disponível comercialmente. Várias resinas catiônicas foram testadas simulando o processo comercial, e o uso das menores partículas da resina catiônica AG50W-X4 (200-400 mesh) foi a que apresentou os melhores resultados. Um método inovador foi a cromatografia por extração, onde o éter diisopropílico é adsorvido em resina XAD 16 e o 68Ga eluído em água deionizada. Apesar dos resultados de recuperação do 68Ga e a separação entre o 68Ga e o 65Zn terem sido bons, não houve reprodutibilidade na purificação dos metais. O método mais promissor e inédito foi a purificação do 68Ga em resina catiônica em meio básico que apresentou bons resultados, principalmente em relação à redução do Zn (98 ± 2)%, o contaminante químico encontrado em maior abundância no eluato de 68Ga. A redução total de impurezas foi (95 ± 4)%. Os peptídeos DOTATOC/DOTATATO foram marcados com o 68Ga em três diferentes formas: purificado em meio básico, por extração por solventes e sem a purificação prévia, o melhor resultado de rendimento de marcação do 68Ga DOTATATO foi obtido após a purificação do 68Ga em meio básico, comprovando a eficiência do processo.
Title in English
Development of methods for the purification of 67Ga and 68Ga for biomolecules labeling
Keywords in English
68Ga purification
68Ge-68Ga generator
Radiopharmacy
Abstract in English
For more than fifty years, the long-lived 68Ge/68Ga generators have been in development, obtaining 68Ga without the need of having in house cyclotron, which is a considerable convenience for PET centers that have no nearby cyclotrons. 68Ga decays 89% by positron emission and low photon emission (1077 keV) and the physical half life of 67.7 minutes is compatible with the pharmacokinetics of low biomolecular weight substances like peptides and antibody fragments. Moreover, its established metallic chemistry allows it to be stably bound to the carrier peptide sequence via a suitable bifunctional chelator, such as DOTA. All these reasons together with the technology of PET/CT allowed advances in molecular imaging, in particular in the diagnosis of neuroendocrine diseases. However, the eluate from the commercial 68Ge/68Ga generators still contains high levels of long lived 68Ge, besides other metallic impurities, which competes with 68Ga with a consequent reduction of the labeling yield of biomolecules, such as Fe3+ and Zn2+. Thus, the lower the amount of impurities in the eluate, the competition between the radiolabeled and unlabeled peptide by the receptor will be smaller and the quality of imaging will be better, a subsequent purification step is needed after the generator elution. The aim of this work is to evaluate different purifications methods of 68Ga to label biomolecules, with emphasis on the study of the chemical impurities contained in the eluate and to develop a new purification method. Several purification methods were studied. Many cationic resin were tested simulating the commercial process. 68Ga is adsorbed in cationic resin, which is not commercial available and eluted in acid/acetone solution. The use of minor particles of cationic resin AG50W-X4 (200-400 mesh) showed the best results. An innovate method was the extraction chromatography, wich is based on the absorption of diisopropyl ether in XAD 16 and 68Ga recovery in deionized water. Although the results regarding to 68Ga recovery and the radiochemical separation between 68Ga and 65Zn were excellent, there was no reproducibility on the purification of metals. The most promising and innovative method was the 68Ga purification performed by cationic resin in basic media, which presented the best results, especially regarding the Zn reduction (98 ± 2)%, the chemical contaminant found in great abundance in 68Ga eluate. The total impurities reduction was (95 ± 4)%. The peptides DOTATOC/DOTATATE were labeled 68Ga in three different forms: purified 68Ga in basic solution, through solvent extraction and no purified 68Ga. The best result was achieved with DOTATATE labeling with purified 68Ga in basic media, proving the purification process efficiency.
 
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Publishing Date
2012-07-23
 
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