Медь-64 - Википедия - Copper-64

Медь-64,64Cu
Общий
Символ64Cu
Именамедь-64, Cu-64
Изотопы меди
Полная таблица нуклидов

Медь-64 (64Cu) является излучающий позитрон изотоп из медь, с заявками на молекулярная лучевая терапия и позитронно-эмиссионная томография.

Характеристики

Смотрите также: Изотопы меди

64Cu имеет период полураспада 12,701 ± 0,002 часа и убывает на 17,86 (± 0,14)% по позитронное излучение к 64Ni, 39,0 (± 0,3)% по бета-распад к 64Zn 43,075 (± 0,500)% по захват электронов к 64Ni и 0,475 (± 0,010)% гамма-излучение /внутренняя конверсия. Эти выбросы составляют 0,5787 (± 0,0009) и 0,6531 (± 0,0002) МэВ для бета-минуса и позитрона соответственно и 1,34577 (± 0,00016) МэВ для гамма-излучения.[1]

Главный состояния окисления из медь являются I и II, поскольку Cu3+ слишком мощный, чтобы существовать в биохимических системах. Кроме того, медь (I) существует в виде прочного комплекса в водном растворе и не часто встречается. Медь (II) образует моноядерные комплексы, которые парамагнитный и предпочитает лиганды серы и азота.[2]

Медь необходима для человеческого тела как катализатор и как часть ферменты. Медь в основном участвует в редокс реакции по всему телу, но также играет роль в транспортировке железа в плазма крови.

Производство

Медь-64 может быть технически воспроизведена несколькими различными реакциями наиболее распространенными методами с использованием либо реактор или ускоритель. Тепловые нейтроны может производить 64Cu с низкой удельной активностью (количество распадов в секунду на количество вещества) и низкой урожай сквозь 63Cu (n, γ)64Cu реакция. На Исследовательский реакторный центр Университета Миссури (MURR) 64Cu производился с использованием высокоэнергетических нейтроны через 64Zn (n, p)64Cu реакция с высокой удельной активностью, но с низким выходом. Использование биомедицинских циклотрон то 64Ni (p, n)64Ядерная реакция Cu может давать большие количества нуклида с высокой удельной активностью.[2]

Приложения

Болезнь Вильсона

Болезнь Вильсона это редкое состояние, при котором медь чрезмерно задерживается в организме. Токсичные уровни меди могут привести к отказу органов и преждевременной смерти. 64Cu используется для изучения удержания меди во всем теле у пациентов с этим заболеванием. Техника также может разделять гетерозиготный перевозчики и гомозиготный нормали.

Оценка почечной перфузии с помощью Cu-ETS

Этилглиоксаль бис (тиосемикарбазон ) потенциально полезен как ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ радиофармпрепарат с различными изотопами меди. 64Cu-ETS использовался для экспериментальных доклинический миокардиальные, церебральные и опухолевые перфузия оценки с линейной зависимостью между почечным захватом и кровотоком. Почечный перфузию также можно оценить с помощью CT или же МРТ вместо ПЭТ, но с недостатками: КТ требует введения потенциально токсичных контрастные вещества, а если требуется повторное сканирование, КТ подвергнет пациента еще большему ионизирующего излучения. МРТ позволяет избежать этого излучения, но его трудно реализовать, и часто возникают артефакты движения. Таким образом, сканирование ПЭТ с использованием изотопов меди предлагает количественные измерения и подходит для использования в оценке регионарной перфузии почек.[3][4]

Бифункциональные хелаты как переносчики меди

Диссоциация меди из бифункциональных хелатов

В in vivo метаболизм бифункциональных хелатов важен для оптимального воздействия на определенные органы или опухоли. 64Cu TETA-Octreotide - это хелат который, как было показано, связан с соматостатин рецептор. Это, в свою очередь, подавляло рост опухолей, положительных по рецепторам соматостатина, у крыс. Однако это соединение проявило активность в крови, печени и костном мозге. Диссоциировал ли хелат и приводил ли 64Связывание Cu с белком супероксиддисмутаза (SOD) в печени крысы исследовали с использованием геля электрофорез проба для обнаружения СОД. Было показано, что 64Cu действительно отделился от ТЕТА хелатор и связаны с СОД и, в меньшей степени, с другими белками. Это вызвано либо тем, что хелатные биомолекулы не являются термодинамически стабильными, либо кинетически нестабильными. Однако кинетическая стабильность является более важным фактором при определении стабильности in vivo, чем термодинамическая стабильность. Чтобы предотвратить эту нежелательную диссоциацию, необходимы более стабильные молекулы.[5]

Исследование макроциклических лигандов метанфосфонаттетрааза

Три различных соединения тетраазациклододекановых лигандов с метанфосфонатными функциональными группами были синтезированы и протестированы на их стабильность in vivo. Все они были помечены 64Cu, а затем изучили их биораспределение в органах крыс (печень, почки, кровь и кости). 64Cu-DO2P продемонстрировал наиболее эффективный клиренс через кровь, печень и почки из всех протестированных лигандов и имел такое же поглощение и клиренс в этих органах, что и Cu-TETA. В 64Лиганд Cu-DO2P имел самую высокую in vivo стабильность и, таким образом, делает его сильным кандидатом в радиофармпрепараты для меди.[6]

Исследование лигандов тетрааза с поперечными связями

Чтобы лучше понять стабильность in vivo конъюгированных с пептидом CB-TE2A и Cu-TETA, были синтезированы поперечно-мостиковые моноамиды и протестированы на их биораспределение. CB-TEAMA, CB-MeTEAMA и CB-PhTEAMA были произведены. Удержание в нецелевых тканях, таких как печень, затрудняет полную характеристику пептида, поэтому необходимы молекулы, очищающие эти органы. Результаты показали, что CB-TE2A действительно имел хорошее биораспределение и стабильность in vivo, а также все комплексы с перекрестными мостиками. Таким образом, это свидетельствует в пользу CB-TE2A как бифункционального хелатора без дополнительных модификаций.[7]

Обнаружение рака аналогами бомбезина

В Бомбезин было показано, что пептид сверхэкспрессируется рецепторами BB2 в рак простаты. CB-TE2A - стабильная хелатирующая система для 64Cu был включен с аналогами бомбезина для исследований рака простаты in vitro и in vivo. Исследования изображений с помощью ПЭТ / КТ показали, что он избирательно поглощается ксенотрансплантатами опухоли простаты со сниженным поглощением нецелевыми тканями. Другие исследования показали, что при нацеливании на рецептор пептида, высвобождающего гастрин, рак поджелудочной железы и груди можно обнаружить с помощью ПЭТ-визуализации.[8]

Лечение рака

64Cu-ATSM - медь (II) (диацетил-бис (N4-метилтиосемикарбазон)) - изучается в качестве возможного средства лечения рака.

64Было показано, что Cu-ATSM (диацетил-бис (N4-метилтиосемикарбазон)) увеличивает время выживания животных с опухолями без острой токсичности. Было показано, что области с низкой задержкой кислорода устойчивы к лучевая терапия потому что гипоксия снижает смертельное действие ионизирующего излучения. 64Считалось, что Cu убивает эти клетки из-за своих уникальных свойств распада. В этом эксперименте животным моделям с колоректальными опухолями с индуцированной гипоксией и без нее вводили Cu-ATSM. Cu-ATSM преимущественно поглощается гипоксическими клетками, а не нормоксическими клетками. Результаты показали, что это соединение увеличивало выживаемость хомяков с опухолями по сравнению с контролем. В контрольных группах смерть из-за опухолевой нагрузки наступала в течение 20 дней-недель, в то время как у животных с дозой более 6 мКи радиоизотопа рост опухоли подавлялся, а выживаемость увеличивалась до 135 дней у 50% животных. Результаты также показали, что многократные дозы и однократная доза 10 мКи были одинаково эффективны, в то время как режим многократных доз более безопасен для нецелевых тканей.[9]

Лучевая терапия раковых клеток с использованием 64Cu может применяться в медицинских исследованиях и клинической практике. Преимущества лучевой терапии с бета-излучателями этой энергии состоят в том, что ее достаточно, чтобы нанести существенный ущерб клеткам-мишеням, но средний диапазон в ткани составляет менее миллиметра, так что ткани, не являющиеся мишенями, вряд ли будут повреждены.[9] Кроме того, 64Cu - излучатель позитронов, что делает его пригодным для получения изображений с помощью ПЭТ. радионуклид которые могут давать изображения физиологических процессов в системе в реальном времени. Эти возможности в сочетании позволяют точно отслеживать распределение лекарств и биокинетику одновременно. Радиотерапевтическая эффективность меди-64 в значительной степени зависит от доставки радиолиганда к клеткам-мишеням, поэтому развитие бифункциональных хелатов имеет центральное значение для развития 64Потенциал Cu как радиофармпрепарат.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Bé, M.-M; Chisté, V; Dulieu, C; Mougeot, X; Чечев, В; Кузьменко, Н; Кондев, Ф; Лука, А; Галан, М; Николс, A L; Ли, К. Б; Аринк, А; Пирс, А; Хуанг, X; Ван, Б. (2006). «Ку-64» (PDF). In Bé, M.-M (ред.). Таблица радионуклидов (Том 6). Севр: BIPM. п. 13. ISBN  978-92-822-2242-3.
  2. ^ а б Уэлч, Майкл; Редванли, Кэрол С. (2003). Справочник по радиофармпрепаратам: радиохимия и приложения. Нью-Йорк: Вили. Дои:10.1002/0470846380. ISBN  9780471495604.
  3. ^ Green, Mark A .; Матиас, Карла Дж .; Уиллис, Линн Р .; Handa, Rajash K .; Лейси, Джеффри Л .; Миллер, Майкл А .; Хатчинс, Гэри Д. (апрель 2007 г.). «Оценка Cu-ETS2 в качестве радиофармпрепарата для ПЭТ для оценки регионарной перфузии почек». Ядерная медицина и биология. 34 (3): 247–255. Дои:10.1016 / j.nucmedbio.2007.01.002. PMID  17383574.
  4. ^ Уэлч, Майкл Дж .; Редванли, Кэрол С. (2003). Справочник по радиофармпрепаратам: радиохимия и применение. Джон Вили и сыновья. п. 407. ISBN  978-0-471-49560-4.
  5. ^ Басс, Лаура А .; Ван, Му; Уэлч, Майкл Дж .; Андерсон, Кэролайн Дж. (Июль 2000 г.). «Трансхелирование меди-64 in vivo из ТЭТА-октреотида в супероксиддисмутазу в печени крысы». Биоконъюгат Химия. 11 (4): 527–532. Дои:10.1021 / bc990167l. PMID  10898574.
  6. ^ Сунь, Сянькай; Вуэст, Мелинда; Ковач, Золтан; Шерри, Дин; Мотекайтис, Рамунас; Ван, Чжэн; Мартелл, Артур; Уэлч, Майкл; Андерсон, Кэролайн (1 января 2003 г.). «In vivo поведение метанфосфонат тетрааза макроциклических лигандов, меченных медью-64». Журнал биологической неорганической химии. 8 (1–2): 217–225. Дои:10.1007 / s00775-002-0408-5. PMID  12459917.
  7. ^ Sprague, Jennifer E .; Пэн, Ицзе; Fiamengo, Ashley L .; Вудин, Катрина С .; Саутвик, Эван А .; Weisman, Gary R .; Вонг, Эдвард Х .; Голен, Джеймс А .; Rheingold, Arnold L .; Андерсон, Кэролайн Дж. (Май 2007 г.). «Синтез, характеристика и исследования in vivo Cu (II) -64-меченных поперечно-мостиковых комплексов тетраазамакроцикл-амид в качестве моделей агентов визуализации пептидных конъюгатов». Журнал медицинской химии. 50 (10): 2527–2535. Дои:10.1021 / jm070204r. PMID  17458949.
  8. ^ Парри, Джесси Дж .; Эндрюс, Ребекка; Роджерс, Бак Э. (13 июля 2006 г.). «Визуализация MicroPET рака молочной железы с использованием радиоактивно меченных аналогов бомбезина, нацеленных на рецептор пептида, высвобождающего гастрин». Исследования и лечение рака груди. 101 (2): 175–183. Дои:10.1007 / s10549-006-9287-8. PMID  16838112.
  9. ^ а б Lewis, J. S .; Laforest, R .; Buettner, T. L .; Песня, С.-К .; Fujibayashi, Y .; Connett, J.M .; Уэлч, М. Дж. (30 января 2001 г.). «Медь-64-диацетил-бис (N4-метилтиосемикарбазон): средство для лучевой терапии». Труды Национальной академии наук. 98 (3): 1206–1211. Bibcode:2001ПНАС ... 98.1206Л. Дои:10.1073 / пнас.98.3.1206. ЧВК  14733. PMID  11158618.

дальнейшее чтение

  • Лавленд, Уолтер, Дэвид Дж. Морриси и Гленн Т. Сиборг. Современная ядерная химия. Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья, 2006.
  • Тубис, Мануэль и Вальтер Вольф. Радиофармация. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья, 1976.