Dans une étude récente, Des chercheurs de la Texas A&M University ont décrit un nouveau processus pour purifier l'astate-211, un isotope radioactif prometteur pour le traitement ciblé du cancer. Contrairement à d'autres méthodes de purification élaborées, leur technique peut extraire l'astate-211 du bismuth en quelques minutes plutôt qu'en heures, ce qui peut réduire considérablement le délai entre la production et la livraison au patient.

« L'astatine-211 est actuellement en cours d'évaluation en tant que traitement anticancéreux dans le cadre d'essais cliniques. Mais le problème est que la chaîne d'approvisionnement de cet élément est très limitée car seuls quelques endroits dans le monde peuvent le fabriquer, " a déclaré le Dr Jonathan Burns, chercheur au Centre d'ingénierie et de science nucléaire de la Texas A&M Engineering Experiment Station. "La Texas A&M University est l'un des rares endroits dans le monde à pouvoir fabriquer de l'astate-211, et nous avons défini un processus de séparation rapide de l'astate-211 qui augmente la quantité utilisable de cet isotope à des fins de recherche et thérapeutiques."

Les chercheurs ont ajouté que cette méthode de séparation rapprocherait Texas A&M de la possibilité de fournir de l'astate-211 pour distribution via le National Isotope Development Center du Department of Energy dans le cadre du University Isotope Network.

Détails sur la réaction chimique pour purifier l'astate-211 dans le journal Technologie de séparation et de purification.

L'astate est l'un des éléments les moins abondants sur Terre. Par ailleurs, c'est de courte durée, subissant une désintégration radioactive rapide en libérant des particules alpha chargées positivement pour atteindre la stabilité nucléaire. D'où, astatine, en particulier son isotope astate-211, est un candidat attractif pour une forme de radiothérapie pour le traitement du cancer, appelée thérapie ciblée par particules alpha.

Contrairement à d'autres formes de rayonnement qui peuvent pénétrer plus profondément dans le corps, endommager les tissus sains et cancéreux, les particules alpha parcourent une courte distance et perdent leur énergie. Ainsi, lorsque l'astate-211 est positionné dans ou à proximité d'un tissu cancéreux, ses particules alpha émises voyagent assez profondément pour détruire les cellules cancéreuses, mais laissent les tissus sains très peu endommagés. Aussi, la courte demi-vie de l'astate-211, ou le temps nécessaire pour que la moitié de ses noyaux atomiques se désintègre, signifie qu'il perd rapidement sa radioactivité et qu'il est moins toxique que les autres radiopharmaceutiques à longue durée de vie.

Burns a cependant noté que la demi-vie de l'astate est une arme à double tranchant. Étant donné que l'élément a une très faible abondance naturelle, L'astate-211 est fabriqué artificiellement en bombardant du bismuth avec des particules alpha à grande vitesse. Une fois créé, l'astate-211 commence à se désintégrer immédiatement, il a dit, démarrer l'horloge sur combien de temps cela va durer.

"Toutes les 7,2 heures, la moitié de l'astate-211 produite se désintègre et n'est plus utilisable pour le traitement, " dit Burns. " Alors, le temps qui s'écoule entre le moment où il est produit et le moment où il peut pénétrer dans le patient devient très critique. Si un processus de purification prend 4 heures, par exemple, cela signifie que c'est environ la moitié de la demi-vie de l'astate; vous avez perdu un tiers du matériel que vous avez fabriqué."

Pour tenter de simplifier le processus de purification, Burns et ses collègues ont cherché à utiliser l'acide nitrique pour extraire l'astate-211 du bismuth. Pour leurs expériences, ils ont rempli une colonne de chromatographie qui est souvent utilisée pour séparer les mélanges avec de minuscules billes poreuses infusées de produits chimiques organiques appelés cétones.

Prochain, les chercheurs ont fabriqué de l'astate-211 en bombardant du bismuth avec des particules alpha au Texas A&M University Cyclotron Institute. Ils ont ensuite dissous le bismuth dans de l'acide nitrique. Quand ils ont passé cette solution à travers la colonne de chromatographie, les chercheurs ont découvert que seule l'astate-211 formait une liaison chimique avec les cétones. Par ailleurs, puisque les cétones sont hydrophobes, ils ont été repoussés loin de l'acide nitrique, coller aux perles. L'effet net était que le bismuth passait à travers la colonne, tandis que l'astate-211 pure est restée collectée dans les billes.

Cette procédure, les chercheurs ont trouvé, dure environ 10 à 20 minutes, contrairement à d'autres processus de purification de l'astate qui peuvent prendre des heures.

Bien qu'un cyclotron soit nécessaire pour produire de l'astate-211 de qualité médicale, Burns a déclaré que de nombreux hôpitaux sont déjà équipés d'une machine pour produire d'autres produits chimiques, comme le fluorodésoxyglucose F 18 qui est nécessaire pour la tomographie par émission de positons. Mais même pour les hôpitaux qui pourraient dépendre de la livraison d'astate-211 à partir d'un emplacement hors site, la procédure de purification courte offre plus de temps pour le transport.

« Université A&M du Texas, par exemple, est dans une très belle situation géographique, nous sommes en plein milieu de cinq des 20 plus grandes villes d'Amérique et nous sommes juste à côté de l'un des principaux centres de lutte contre le cancer aux États-Unis, " a déclaré Burns. " Nous visons à produire, purifier, et expédier l'astate en lots suffisamment volumineux pour les essais précliniques et cliniques. Nous ne sommes pas encore là, mais nous avons fait des progrès significatifs grâce à cette élégante technique de séparation."

D'autres contributeurs à la recherche incluent le Dr Evgeny Tereshatov, Geoffroy Avila, Kévin Glennon, Andrew Hannaman, Kylie Lofton, Laura McCann, Mallory McCarthy, Dr Lauren McIntosh, Steven Schultz, Dr Gabriel Tabacaru, Amy Vonder Haar et le Dr Sherry Yennello du Cyclotron Institute de Texas A&M.

La recherche est financée par le United States Department of Energy Isotope Program, géré par le Bureau des sciences, Texas A&M University par le biais de la Bright Chair in Nuclear Science, Le bureau des laboratoires nationaux du Texas A&M System, et le département américain de l'Énergie.