Deux isotopes radioactifs de l'élément métallique scandium, ou Sc, semblent être idéales pour visualiser, puis détruire, tumeurs solides. Une barrière, cependant, bloque leur utilisation - l'incapacité de produire et de purifier rapidement les isotopes en quantités utiles.

L'Université de l'Alabama à Birmingham, en collaboration avec des chercheurs de l'Université du Wisconsin et du Laboratoire national d'Argonne dans l'Illinois, ont reçu une subvention du ministère de l'Énergie pour résoudre ce barrage routier de production des isotopes radioactifs 43-Sc et 47-Sc. 43-Sc a une demi-vie de 3,9 heures, ainsi toutes les quatre heures plus de la moitié de la radioactivité est perdue. Il doit être utilisé dans un PET scan le jour même de sa fabrication.

43-Sc et 47-Sc sont une paire « théranostique » recherchée, dit Suzanne Lapi, Doctorat., directeur de l'UAB Cyclotron Facility, professeur au département de radiologie de l'UAB et responsable de la subvention.

Le néologisme « théranostique » combine les mots thérapie et diagnostic. Les 43-Sc et 47-Sc, si disponibles, seraient attachés à un peptide de ciblage pour les guider vers une tumeur solide pour l'imagerie et l'éradication de la tumeur. 43-Sc permettrait une analyse diagnostique car il émet des positrons résultant en un rayonnement gamma qui sortirait du corps pour la détection et la mesure de la taille par un PET scan. 47-Sc délivrerait la thérapie au niveau de la tumeur, en émettant une particule bêta qui endommage les tissus.

Le laboratoire Lapi de l'UAB a utilisé le cyclotron de l'UAB, une machine clé pour le développement du diagnostic et du traitement avancés du cancer au O'Neal Comprehensive Cancer Center de l'UAB, pour des travaux préliminaires sur la façon de créer la paire théranostique.

Ils ont découvert que les protons, tiré de l'accélérateur de particules, isotopes Sc formés lors de l'utilisation de cibles d'oxyde de titane. Shaun sans amour, un étudiant diplômé du laboratoire Lapi, a également développé un schéma de purification :l'oxyde de titane cible a été dissous dans de l'acide et du bifluorure d'ammonium et versé dans une colonne échangeuse d'ions pour séparer le Sc du titane.

Parce que le titane naturel est un mélange de cinq isotopes stables, ces expériences préliminaires n'ont pas donné de 43-Sc et 47-Sc purs. Le bombardement de protons de titane naturel produit supplémentaire, contaminer les isotopes Sc. La prochaine étape utilisera des cibles qui sont des isotopes stables uniques du titane, pas un mélange.

Chercheurs à l'UAB, Le Wisconsin et l'Argonne ont prévu un effort de production sur plusieurs fronts. UAB utilisera son cyclotron de 24 MeV pour irradier des cibles en titane-46 et titane-50 avec des protons. Le Wisconsin utilisera son cyclotron de 16 MeV pour irradier des cibles d'oxyde de calcium avec des particules de deutons, composé d'un proton et d'un neutron. Argonne irradiera des cibles en titane avec des rayons gamma.

Les trois laboratoires travailleront ensemble, à petite échelle, pour parfaire la purification du 43-Sc et du 47-Sc à partir des matériaux cibles.

Lapi dit que l'expertise de ciblage de l'UAB et son puissant cyclotron ont aidé l'université à concourir pour les 390 $, 000 bourses de recherche. Elle dit également que les trois sites impliqueront des étudiants diplômés dans une formation et une recherche collaboratives, qui est un objectif du ministère de l'Énergie pour préparer la future main-d'œuvre.

L'installation du cyclotron de l'UAB a une reconnaissance nationale. Elle produit du zirconium-89 et d'autres isotopes pour les cliniciens et les chercheurs d'institutions telles que l'Université de Stanford, l'Université de Californie, Centre MD Anderson à Houston, l'Université de Pennsylvanie, Yale University et le Memorial Sloan Kettering Cancer Center à New York.

Aussi, le cyclotron de l'UAB faisait partie d'une surprenante, découverte scientifique fondamentale non médicale publiée dans la revue La nature cette année. Lapi et Loveless étaient co-auteurs avec des physiciens nucléaires travaillant au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, City University of New York et University of Missouri pour tester la capacité d'un isotope radioactif du zirconium-88, produit et purifié à l'UAB, à capturer les neutrons.

Les résultats ont été révélateurs.

La capacité du zirconium 88 à capturer les neutrons était 1 million de fois supérieure à la valeur théoriquement prédite, un écart appelé "étonnamment grand" dans le titre de l'étude. "Il s'agit de la deuxième plus grande section efficace de capture de neutrons thermiques jamais mesurée, ", ont écrit les auteurs. "Aucune autre coupe transversale de taille comparable n'a été découverte au cours des 70 dernières années."