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Radiopharmazie Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin
Dr. W. Rutz
Rostock, Sep. 2015
Universitätsmedizin Rostock Datei:
2
Agenda
Radiochemie
Nuklide für die Nuklearmedizin
Nukliderzeugung
Radiopharmaka
Physiologische Prozesse
Synthesen
Universitätsmedizin Rostock
Chemie radioaktiver Atome
- Grenzwissenschaft zwischen Chemie und Physik
- Grundlage der Nuklearmedizin
Wichtige Parameter von Radionukliden:
für Nuklearmedizin geeignet
Strahlungsart Diagnostik
, Therapie
Halbwertszeit (HWZ) (Sekunden) – Minuten –
Stunden – Tage (Monate) relativ kurz
Strahlungsenergie ... keV- ... (MeV) niedrig, mittel
Radiochemie
Universitätsmedizin Rostock
Kernreaktor Zyklotron
Nuklidgeneratoren Beschuss der
neutralen Ausgangsnuklide
mit langsamen Neutronen
führt zu instabilen Kernen
mit Neutronenüberschuss.
Auch Kernspaltung möglich,
deren Spaltprodukte
radioaktiv sind
Beschuss der
Ausgangsnuklide mit
geladenen Teilchen
(Protonen, Deuteronen
-Teilchen) führt zu
Protonenüberschuss.
Energie (mv²/2): 5 ..30 MeV
Ein Mutternuklid zerfällt in sein
Tochternuklid, welches dann
chemisch abgetrennt werden kann.
Das Mutternuklid wird vom
Kernreaktor oder Zyklotron geliefert
11C 13N 15O 18F (110 min) 123I (13 h)
Wichtige, medizinisch genutzte Radionuklide
99mTc (6 h) 68Ga (68 min) 87mSr (2,8 h)
90Y (64 h) 131I (8 d) 133Xe
99Mo (2,8 d)
Mutternuklid
Nukliderzeugung
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Hochfrequenz-spannung zurBeschleunigung derIonen (geladene Teilchen)
Ionenquelle
Protonen-
Strahl
Target
NC
1411
Positronenstrahlerfür PET-Untersuchungen
Magnetfeld von oben nach untendurch dasZyklotron Halbwertszeiten
medizinischer
Positronenstrahler:
11C : 20,3 min 13N : 10,1 min 15O : 2 min 18F : 110 min
Für zentrale Herstellung ist nur Fluor geeignet !
Für die KNuk wird dieses z.Z. aus Berlin geliefert.
Ab Ende 2015 eigenes Zyklotron
Nukliderzeugung im Zyklotron
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6
Zyklotron der KNuk (ab Dez. 2015)
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Elutionsmittel
Absorber, mit
Mutternuklid (99Mo)
beladen
Filter
Luftkanüle
Eluat mit
Tochternuklid (99mTc)
Abschirmung
Beispiel 99mTc-Generator 99Mo
99mTc
99Tc
2,8 Tage
6 Std.
stabil
Radioaktives
Gleichgewicht
zwischen 99Mo und 99mTc
baut sich
nach jeder Elution neu auf
Nuklidgenerator
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99Molybdän 99mTechnetium 99Technetium 99Ruthenium
2,5 d, 6 h, , 140 keV 105 a, stabil
20
20
100%
100 160 h
99Mo
99mTc
Elutionen
3-4 HWZ des Tochternuklids, bis
Nominalaktivität wieder erreicht ist Radioaktives Gleichgewicht
Zwischen Mutter- und
Tochternuklid
Radionuklidgenerator: 99mTc
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Mo-Tc-Nuklidgeneratoren der KNuk
Generator
Abschirmung
Eluatgefäß-
Abschirmung
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Nuklidgenerator geöffnet für Elution
Elutionsmittelgefäß Eluatgefäßstutzen
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Ga-68-Generator
Gallium-Generator
und
Dotatoc/Dotanoc-
Syntheseeinheit
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Isotop + Pharmakon (mit spezifischer Radiokinetik) Radiopharmakon
R* + Ph ↔ RPh
R* (10-8g, trägerfrei) Ph (großer Überschuss, mg)
Reaktionskinetik: d[R*] / dt = k · [R*] · [Ph]
[R*] ...10-10 mol · l-1
Verträglichkeit und Nebenwirkungen werden durch das
Pharmakon bestimmt!
Tc-Pharmaka:
2 TcO4- + 3 Sn2+ + 12 H+ 2 TcO2+ + 3 Sn4+ + 6 H2O
TcO2+ + MDP TcMDP
Iod-Pharmaka:
I- + Ox. I+
I+ + R-C6H4-OH R-C6H3I-OH + H+
PET-Pharmaka:
Chemische Reaktionen
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Ionenradien: Cl- 181 pm
Br- 195 pm
I- 216 pm
TcO4- 216 pm
Prinzip: gleicher Ionenradius
I- Hormonsynthese in Schilddrüse
123I- Szintigraphie
131I- Therapie
99mTcO4
- Iodtrapping, Szintigraphie
_____________________________________________________
K+ Muskel, Tumore 201Tl+, 99mTc-MIBI Myokard, Nebenschilddrüse, Hirntumore,
Bronchial-Ca
Stoffwechsel
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Tc : : . .
. . O
O
O O I : :
. .
. .
L-Tyroxin
O CH2
COOH
H2N – C – H
– – – –
I I
I I
OH
Ionenradien:
I- : 216 pm
TcO4- : 216 pm
Tc-Pertechnetat
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89Sr2+ ersetzt Ca2+ Therapie von Knochenmetastasen
18F- ersetzt OH- Szintigraphie
99mTc-Diphosphonate ersetzen PO4
3- und Ca2+
Komplex zwischen 99mTc und Diphosphonat, Komplex wird im
Knochen zerlegt und anschließend getrennter Ionenaustausch
Szintigraphie
Prinzip: Ionenaustausch
Apatit: Ca2+, PO43-, OH-
Knochenstoffwechsel
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99mTc-Mikrosphären Lungenperfusion 99mTc-MAA Lungenembolie
Jede 1000. Kapillare wird verstopft, keine hämodynamischen
Auswirkungen.
99mTc-HMPAO pH shift agent
99mTc-EC pH 7,4 lipophil
pH 6,9 hydrophil
“chemische Mikrosphäre”: Hirnperfusion
Leukozytenmarkierung
Prinzip: Kapillarblockade
Perfusion
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Prinzip: Stoffwechselblockade
Glukose: Tumor
Entzündung (Leukozyten)
F-18 FDG: keine vollständige Verstoffwechselung,
Verhält sich zunächst wie ein Zucker, wird aber
dann zu Glukose-6-phosphat
verstoffwechselt und danach Stoffwechselblock
Trapping in Tumoren und Entzündungsherden
Stoffwechsel
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2-[18F] Desoxyglucose (FDG)
Synthese-
reaktion CH2OH
OH
H H H
H
H
HO OH
18F
O
CH2OH
OH
H H H
H
H
HO OH
OH
O
Glucose
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Synthesemodul: HB3
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FDG-Syntheseeinheit: Neptis
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Peptid-Markierungseinheit: Gallelut
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Multi-Synthesemodul: GRP
Datei:
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PET-Tracer mit GRP-Modul
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GMP-konforme Tracersynthese
Die Herstellung von Radiopharmaka soll unter GMP-
Bedingungen erfolgen. GMP bedeutet:
Good Manufacturing Practice
Herstellung unter GMP erfolgt mit Synthesemodulen nach
SOP.
SOP steht für: Standard Operation Procedure.
Wichtige SOP:
Herstellungsprotokoll
Qualitätskontrollprotokoll
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Arbeit mit Schutzbekleidung
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Minimale Erfordernisse zur Synthese und Herstellung der
Radiopharmaka:
•Qualitätskontrolle:
•HPLC zur Überprüfung der chemischen und
radiochemischen Reinheit
•Gaschromatographie zur Bestimmung der chemischen
Reinheit und Lösungsmittelrückständen
•Radio-Dünnschichtchromatographie zur Bestimmung der
radiochemischen Reinheit
•Bestimmung des pH-Wertes
•Bestimmung des Endotoxin-Gehaltes
•Bestimmung der radiochemischen Identität und
Konzentration
•Bestimmung der spezifischen Aktivität
•Bestimmung der Osmolalität
•Sterilität: Filterintegritätstest (vor Freigabe) und
Bakterienwachstum (nach Freigabe)
•Für den Betrieb eines Cyklotrons und die radiochemischen
Synthesen sind entsprechend ausgebildetes radiochemisches und
technisches Personal erforderlich
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Pertechnetat TcO4- Schilddrüse, Speicheldrüsen,Hirn
Diethylentriaminpentaazetat DTPA Nieren
Imidodiazetat EHIDA Leber, Galle
Imidodiazetat BridatecTM Leber, Milz
Diphosphonate TECEOSTM Skelett
Merkaptoazetyl(glyzin)3 MAG3 Nieren
Dimercaptosuccinicacid DMSA (IV) Nieren
DMSA (V) Tumorsuche
Sestamibi CardioliteTM Herz
MAK Anti-GranulozytTM Immunszintigraphie
MAK Anti-CEATM Immunszintigraphie
MAK CEA-ScanTM Immunszintigraphie
Nanopartikel NanocollTM Leber, Knochenmark
Mikropartikel Albu-ResTM Leber, Milz, Knochenmark,
Entzündungen
Pharmakon Anwendung
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Nuklid Pharmakon Anwendung
32P Na3PO4 Natriumphosphat Skeletttherapie 81mKr Kr Krypton zerebrale Durchblutung,
Perfusion, Herz 90Y Y-Zitrat Yttriumzitrat Radiosynoviorthese 169Er Er-Zitrat Erbiumzitrat Radiosynoviorthese 186Re Re-Sulfid Rheniumsulfid Radiosynoviorthese 131I NaI Natriumiodid Schilddrüse, Diagn.+Therapie 123I NaI Natriumiodid Schilddrüsendiagnostik 123I MIBG Meta-Iodbezylguanidin Tumorlokalisation 131I MIBG Meta-Iodbezylguanidin Tumortherapie 201Tl TICI Thalliumchlorid Herzdiagnostik 224Ra RaCl2 Radiumchlorid Therapie Morbus Bechterew 89Sr SrCl2 Strontiumchlorid Skeletttherapie 177Lu Lu-Dotatoc Lutetiumdotatoc Therapie neuroendokriner Tumoren
Anwendungsgebiete von Radionukliden
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Anwendungsgebiete von PET-Radionukliden
Nuklid Pharmakon Anwendung 18F FDG Fluordesoxyglucose Tumor, Myokard
FET Fluorethyltyrosin Hirntumore
FEC Fluorethylcholin Prostatakarzinom
FLT Fluordesoxythymidin Tumordiagnostik
FMISO Fluormisonidazol Hypoxie von Tumoren
FDOPA Fluordopa Neurologie
NEURACEQ Fluorbetaben Alzheimer
………………………………………………………………. 68Ga DOTATOC 68Ga-Dotatoc neuroendokrine Tumore
DOTANOC 68Ga-Dotanoc neuroendokrine Tumore
DOTATATE 68Ga-Dotatate neuroendokrine Tumore
PSMA 68Ga-PSMA Prostatakarzinom
11C Cholin 11C-Cholin Prostatakarzinom
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Kontakt
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Klinik für Nuklearmedizin
Dr. W. Rutz
tel. 9027
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