امکان‌سنجی تولید رادیوایزوتوپ رادیم-223 در رآکتور تحقیقاتی تهران به منظور درمان متاستازهای استخوانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشکده‌ی مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، صندوق پستی: 4413-15875، تهران ـ ایران

چکیده

متاستاز استخوان عارضه‌ای است که می‌تواند درد شدید، شکستگی استخوان، فشردگی ستون فقرات، هایپرکلسیمیا و مشکل‌های دیگری برای بیماران به وجود آورد. رادیونوکلیدهای بتاگسیل مختلفی برای تسکین درد استخوان استفاده شده‌اند، اما اخیراً رادیونوکلیدهای آلفاگسیل نتیجه‌های قابل قبولی برای درمان متاستاز استخوان ارایه داده‌اند. رادیم-223 (d 43/11=2/1t) یکی از رادیونوکلیدهای آلفاگسیل است که ذرات آلفای پرانرژی (MeV 64/5=Eav) با انتقال انرژی خطی (LET) بالا گسیل و دز کشنده‌ای به سلول‌های سرطانی می‌رساند. در این پژوهش امکان تولید Ra223 از Ra226 در رآکتور تحقیقاتی تهران و در شار نوترون گرمایی 1-s 2-cm 1013×4، با استفاده از نرم‌افزار MATLAB بررسی و نتیجه‌های حاصل با داده‌های تجربی مقایسه شد. به طور متوسط بالای 80 درصد توافق بین نتیجه‌های تجربی و نظری حاصل شد و فعالیت قابل قبولی از Ac227، مادر- هسته‌ی Ra223 به دست آمد. نتیجه‌ها نشان داد که با بمباران نوترونی حدود 5/2 میلی‌گرم Ra226 در رآکتور به مدت 1 ماه و پس از خنک شدن نمونه به مدت 4 ماه، امکان تولید حدود 51/8 مگابکرل (23/0 میلی‌کوری) Ra223 وجود دارد که با توجه به تزریق حدود 7/3 مگابکرل (1/0 میلی‌کوری) برای هر بیمار 70 کیلوگرمی، می‌توان به بیش از 2 بیمار در هر دوره‌ی تعادل، این رادیودارو را تزریق کرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility study of radium-223 production in Tehran Research Reactor for treatment of bone metastases

نویسندگان [English]

  • Reza Bagheri 1
  • Hossein Afarideh 2
  • Ali Bahrami-Samani 1
  • Simindokht Shirvani arani 1
  • Mohammad Ghanadi Maraghe 1
چکیده [English]

Bone metastasis is a major clinical concern that can cause severe pain, bone fractures, spinal cord compression, hypercalcemia and other problems for patients. Variuos β emitter radionuclides have been used for bone pain palliation, but recently α emitter radionucliedes also have shown acceptable results of treatment of bone metastasis. Radium-223 (t1/2=11.43 d) is one of the suitable α emitters that emits high energy α particles (Ēav=5.64 MeV) with high linear energy transfer (LET) that delivers a killing dose to the tumor cells. In this research, the feasibility of production of radium-223 from radium-226 was studied in Tehran Research Reactor (TRR) in thermal neutron flux of 4×1013 cm-2 s-1 using MATLAB software. Then, the data were compared with the experimental results. On average, over 80 percent agreement was observed between the calculated and experimental data, and under appropriate conditions the acceptable activity of 227Ac as a precursor of 223Ra was obtained. The results showed that with one month neutron bombardment of 2.5 mg 226Ra in TRR and cooling for 4 months, it is theoretically possible to achieve about 8.51 MBq (0.23 mCi) activity of 223Ra, that with respect to injection of about 3.7 MBq (0.1 mCi) per patient (with normally 70 kg weight), it is possible to administer the produced 223Ra to more than 2 patients in every equilibrium period.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bone metastasis
  • Radium-223
  • Tehran Research Reactor

[1] T. Guise, Examining the Metastatic Niche: Targeting the Microenvironmen, Semin Oncol 37 (Suppl 2) (2010) 2-14.

[2] A.N Serafini, Therapy of metastatic bone pain, J. Nucl Med, 42 (2001) 895-906.

[3] R.E. Coleman, Clinical features of metastatic bone disease and risk of skeletal morbidity, Clin Cancer Res, 12 (20 Pt 2) (2006) 6243-6249.

[4] J.A. Campa, R. Rayne, The management of intractable bone pain: a clinician’s perspective, Semin. Nucl. Med., 22 (1992) 3-10.

[5] W. Brenner, W.U. Kampen, A.M. Kampen, E. Henze, Skeletal Uptake and Soft-Tissue Retention of 186Re-HEDP and 153Sm EDTMP in Patients with Metastatic Bone Disease, J. Nucl Med, 42 (2001) 230-236.

[6] J.G. Rajendran, J.F. Eary, W. Bensinger, L.D. Durack, C. Vernon, A. Fritzberg, High-Dose 166Ho-DOTMP in Myeloablative Treatment of Multiple Myeloma: Pharmacokinetics, Biodistribution, and Absorbed Dose Estimation, J. Nucl Med, 43 (2002) 1383-1390.

[7] S. Banerjee, 177Lu-DOTMP, 153Sm-DOTMP, 175Yb-EDTMP and 186/188Re-CTMP: Novel Agent for Bone Pain Palliation and their Comparison with 153Sm-EDTMP, Founder’s Day Special Issue, (2005).

[8] M.A. Ritter, J.E. Cleaver, C.A. Tobias, High-LET radiations induce a large proportion of non-rejoining DNA breaks, Nature, 266 (1977) 653-655.

[9] T. Ramdahl, R. Larsen, Targeted alpha emitters in tumor therapy, Drug Discovery & Development, IPT. 20 (2006) 36-38.

[10] S. Nilsson, R.H. Larsen, S.D. Fossa, L. Balteskard, K.W. Borch, J.E. Westlin, G. Salberg, O.S. Bruland, First Clinical Experience with α Emitting Radium-223 in the Treatment of Skeletal Metastases,” Clin Cancer Res, 1 (2005) 4451-4459.

[11] G. Pfennig, H.Klewe-Nebenius, W. Seelmann-Eggebert, KARLSRUHER NKLIDKARTE, 6th. Edition, Longman Press (1995).

[12] G. Henriksen, D.R. Fisher, J.C. Roeske, O.S. Bruland, R.H. Larsen, Targeting of Osseous Sites with α-Emitting 223Ra: Comparison with the α-Emitting 89Sr in Mice, J. Nucl Med, 44 (2003) 252-259.

[13] L.I. Guseva, N.N. Dogadkin, A tandem generator for production and isolation short-lived α-emitting radionuclides of Ra, Pb, and Bi in EDTA solutions, Radiochemistry, 50 (2008) 310-315.

[14] Z.K. Karalova, R.N. Ivanov, B.F. Myaseodov, L.M. Rodionova, Z.I. Pyzhova, S.M. Kalebin, V.Ya. Gabeskiriya, Production of 227Ac and 227Th isotopes by irradiation of radium in the SM-2 reactor, At Energ, 2 (1972) 119-122.
[15] Radium, Los Alamos National Laboratory, Retrieved on 2009-08-05.

[16] J.E. Martin, Physics for radiation protection, 2ed edition, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim (2006).

[17] R.A. Kuznetsov, P.S. Butkalyuk, V.A. Tarasov, A.Yu. Baranov, I.L. Butkalyak, E.G. Romanov, V.N. Kupriyanov, E.V. Kazakova, Yields of Activation Products in 226Ra Irradiation in the High-Flux SM Reactor, Radiochemistry, 54 (2012) 383-387.