ساخت و مشخصه‌یابی نانوذره‌های هولمیم استیل استونات برای کاربردهای پزشکی هسته‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1. پژوهشکده‌ی مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

2 2. دپارتمان مهندسی بیوپزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، صندوق پستی: 8916871967، یزد ـ ایران

چکیده

نانوذره­‌های استیل استونات حاوی هولمیم-166 به دلیل چگالی کم، زیست‌­تخریب­‌پذیری و ویژگی‌­های مطلوب تابشی عامل‌­های با قابلیت استفاده در پرتودرمانی درونی هستند. در این پژوهش، ساخت، کنترل کیفی و مطالعات توزیع زیستی نانوذره­‌های 166Ho-AcAc توصیف شده است. ابتدا اسفرهای کمپلکس پایدار 165Ho با استیل استون به وسیله‌­ی روش تبخیر حلال تشکیل گردید. نانوذرات 165Ho-AcAc حاصل در رآکتور تحقیقاتی تهران تحت پرتودهی به 166Ho-AcAc تبدیل شد. ریخت‌­شناسی نانوذره‌­ها، پایداری کمپلکس و پارامترهای ساختمانی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM)، کروماتوگرافی لایه‌­ی نازک آنی (ITLC)، طیف‌­سنجی زیرقرمز (IR) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. محلول‌­های کمپلکس حاصل (100µCi/100µl) به داخل دُم موش‌­ها تزریق و توزیع زیست‌­شناختی آن‌­ها ازریابی شد. نتیجه‌­ها نشان داد که 166Ho-AcAc با موفقیت با اندازه‌­ی بهینه‌­ی ۷۰ تا 100nm تهیه شده است و سطحی صاف با خلوص رادیوشیمیایی بالای %97 را نشان دادند. کمپلکس تا ۳ روز در دمای 4 درجه، دمای اتاق، سرم انسانی و در بافر PBS  پایدار بود. بالاترین مقدار دز تزریق شده به ازای هر گرم بافت در کبد مشاهده شد. یافته‌­ها نشان داد که نانوذره­‌های استواستیل می‌­توانند در اندازه­‌ی بهینه برای پرتودهی نوترونی بعدی ساخته شده و توانایی آن‌­ها در نگه‌­داری 166Ho، این ترکیب­‌ها را به عامل­‌های جذابی برای پرتودرمانی درونی بدل کرده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of holmium acetylacetonate nanoparticles for nuclear medicine applications

نویسندگان [English]

  • K Yavari 1
  • S Hoseinpor 2
چکیده [English]

Holmium-loaded AcAc nanoparticles are potential agents for radionuclides endoradiotherapy because of their low density, biodegradability and favorable radiation characteristics. In this study, production, quality control and biodistribution studies of 166Ho-AcAc nanoparticles have been presented. Firstly, the stable 165Ho acetylacetonate (AcAc) spheres were prepared by the solvent evaporation technique. The 165Ho-AcAc nanoparticles were converted to the 166Ho-AcAc by irradiation in the Tehran Research Reactor. The morphology, stability, and structural parameters of the complex were investigated by SEM, ITLC, IR and XRD, respectively. The complex solutions (100 μCi/100 μl) were injected intra-tail into rat followed by scarification studies post- injection. The results indicated that the 166Ho-AcAc nanoparticles were prepared successfully with an optimal mean particle size of 70-100 nm and displayed a smooth surface with a high radiochemical purity of more than 97%. The complex was stable at 4ºC, human serum, PBS buffer, and room temperature. The most upper %ID/g of the 166Ho-AcAc nanoparticles was observed in the liver. Our data showed that the AcAc nanoparticles could be made in the optimal size range for the laser irradiation, and their ability to retain 166Ho makes them attractive agents for endoradiotherapy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoparticles
  • Acetylacetonate
  • Holmium 166
  • Endoradiotherapy
 

 

1. M. T.Gann, H.C. Chin,E.W Hisn, Cancer Nanotargeted Radiopharmaceuticals for Tumor Imaging and Therapy, Anticancer. Res. 29, 4107 (2009).

2. J. Anthony, et al. Neutron-Activatable Holmium-Containing Mesoporous Silica Nanoparticles as a Potential Radionuclide Therapeutic Agent for Ovarian Cancer, J. Nucl. Med. 54(1), 111-117 (2013).

3. M. Tashiro, Nano-bio-imaging with Radiopharmaceuticals and its Application to Health Sciences, Annal. Nano- BME. 3, 73 (2010).

4. M.E. Davis, Z.G. Chen, D.M. Shin, Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer, Nat. Rev. Drug. Discov. 7, 771 (2008).

5. M. Ferrari, Cancer nanotechnology: opportunities and challenges, Nat. Rev. Cancer. 5, 161 (2005).

6. J.C. Harbert, W.C. Eckelman, R.D. Neumann, editors, Nuclear Medicine: Diagnosis and Therapy, (Thieme Medical Pub, New York, USA, 1996).

7. R.C. Bhattacharjee, K.M. Chaudhuri, New Development in the chemistry of metal acetylacetone complexes. Proc. Indian. Natn. Sci. Acad. 55(2), 194 (1989).

8. S.H. Sun, et al, Monodisperse MFe2O4(M = Fe, Co, Mn) nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 126, 273 (2004).

9. S.H. Sun, H. Zeng, Size-controlled synthesis of magnetite nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 124, 8204 (2002).

10. Y.T. Lim, et al, Simultaneous intracellular delivery of targeting antibodies and functional nanoparticles with engineered protein g system, Biomaterials. 30, 1197 (2009).

11. W.S. Haubrich, Kupffer of Kupffer cells, Gastroenterol, 127(1), 16 (2004).

12. R. Szymanska, M. Schmidt-Pospuła, Studies of liver's reticuloendothelial cells by Tadeusz Browicz and Karl Kupffer, A historical outline, Arch. Hist. Med. 42(3), 331 (1979).

13. W. Bult, R. Arkevisser, F. Soulimani, Holmium Nanoparticles: Preparation and In Vitro Characterization of a New Device for Radioablation of Solid Malignancies, Pharm. Res. 27, 2205 (2010).

14. J.F.W. Nijsen, et al. Holmium-166 poly lactic acid microspheres applicable for intra-arterial radionuclide therapy of hepatic malignancies: Effects of preparation and neutron activation techniques, Eur. J. Nucl. Med. 26, 699 (1999).

15. Y. Chai-Hong, C. Mu-hua, N. Kwan-Hoong, Therapeutic radionuclides in nuclear medicine: current And future prospects. J. Zhejiang. Univ. Sci. B. 15 (10), 845 (2014).

16. D.H. Oughton et al. Neutron activation of engineered nanoparticles as a tool for tracing their environmental fate and uptake in organisms, Environ.Toxicol.Chem.  27, 1883 (2008).

17. S. Jurisso, et al. Coordination compounds in Nuclear Medicine. Chem. Rev. 3, 1137 (1993).