СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУБСТАНЦИИ К ГЕНЕРАТОРУ ТЕХНЕЦИЯ-99М НА ОСНОВЕ ЛИГАНДА МЕТИЛЕНДИФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ (MDP) С ОЛОВОМ ДВУХВАЛЕНТНЫМ, ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА

A METHOD OF OBTAINING A SUBSTANCE BASED ON A LIGAND OF METHYLENEDIPHOSPHONIC ACID (MDP) WITH DIVALENT TIN FOR THE PREPARATION DIAGNOSTIC KIT OF GENERATOR TECHNETIUM-99M
Цитировать:
Рихсиев А.З., Абдукаюмов А.М., Зикиров М. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУБСТАНЦИИ К ГЕНЕРАТОРУ ТЕХНЕЦИЯ-99М НА ОСНОВЕ ЛИГАНДА МЕТИЛЕНДИФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ (MDP) С ОЛОВОМ ДВУХВАЛЕНТНЫМ, ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 10(100). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14275 (дата обращения: 06.02.2023).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Исследованы оптимальные соотношения основного вещества метилендифосфоновой кислоты (лиганда) и восстанавливающего агента двухвалентного олова (Sn2+) при приготовлении субстанции МDP(Sn) путем получения радиофармацевтического препарата МDP99mТс, используемого в медицинской практике для выявления метастазов кости. Изучено влияние концентрации восстанавливающего агента Sn2+ и комплексообразователя лиганда на эффективность образования комплекса МDP99mТс в растворах в пределах 0,8-1,15 мг/мл и 7,0-12,0 мг/мл соответственно и рН среды 4,0-7,0. Установлена эффективность образования устойчивого комплекса  99mТс с метилендифосфоновой кислотой МDP99mТс  более 99,5 % в субстанциях с содержанием: Sn2+ 0,95 мг/мл и МDP 10,0 мг/мл и рН раствора 6,0 по истечении 20мин после добавления к субстанции радиоактивного 99мТсО4-. Определена стабильность субстанции МDP хранившейся в течение от 1 до 12 месяцев путем получения радиофармпрепарата МDP99mТс.

ABSTRACT

The optimal ratios of the main substance methylenediphosphonic acid (ligand) and the reducing agent divalent tin (Sn2+) were studied in the preparation of the MDP(Sn) substance by obtaining the MDP99mTc radiopharmaceutical used in medicine to detect bone metastases.

The influence of the concentration of the reducing agent Sn2+ and the ligand complexing agent on the efficiency of the formation of the MDP99mTc complex in solutions in the range of 0.8-1.15 mg/ml and 7.0-12.0 mg/ml, respectively, and pH 4.0-7.0 was studied.  Efficiency of formation of stable complex 99mТс with methylenediphosphonic acid МDP99mТс more than 99.5% in substances containing: Sn2+ 0.95 mg/ml and MDP 10.0 mg/ml and solution pH 6.0 after 20 min after addition of radioactive 99mTcO4- to the substance. The stability of the MDP substance stored for 1 to 12 months was determined by obtaining the radiopharmaceutical MDP99mTc.

 

Ключевые слова: радиофармацевтический препарат; субстанции; радионуклид; технеций-99м.

Keywords:  radiopharmaceutical; substance; radionuclide; technetium-99m.

 

Введение

В ядерной медицине, одной из наиболее востребованной диагностикой является диагностика заболеваний скелета. Следует отметить, что метастатическое поражение скелета выявляется в более чем у 60% больных раком молочной железы, легких, предстательной железы, толстой кишки. Для диагностирования этих заболеваний, наиболее чувствительным и специфичным методом является сцинтиграфия остеотропными радиофармацевтическими препаратами (РФП). Метод основан на введении в организм пациента тропного, к костной ткани, РФП, и последующей регистрацией его при распределении и накоплении в скелете. Среди таких соединений особое место занимает бифосфонаты, применяемые при выявлении и терапии любой патологии скелета.

После открытия полифосфата меченным Tc-99m для визуализации костей в 1971 г. Г. Субраманианом  был введен ряд соединений, меченных Tc-99m пирофосфатом и бифосфонатом для визуализации костей [1-7]. Агенты, получившие самое широкое клиническое применение, включают комплексы полифосфата, гидроксиэтилиден дифосфоната (HEDP) и метилендифосфоната c Tc-99m. Гидроксиэтилиден дифосфонат (HEDP) применялся наиболее широко в мире, вплоть до конца восьмидесятых годов и применяется до настоящего времени в России и в Узбекистане под коммерческим названием «Фосфотех, 99mТс».

Данная работа посвящается исследованию образования комплекса (МDP99mТс) метилендифосфоновой кислоты (МDP) с радионуклидом технеций-99m, подбирая оптимальные соотношения основного вещества метилендифосфоновой кислоты  и восстанавливающего агента двухвалентного олова (Sn2+)   в растворе с разным рН. Также, изучению  кинетики образования комплекса (МDP99mТс) метилендифосфоновой кислоты (МDP) с радионуклидом технеций-99m  и срок хранения субстанции МDP(Sn).

Методы, материалы, реактивы и оборудования

При приготовлении субстанции комплекса метилендифосфоновой кислоты (MDP) с (II) оловом использованы следующие химические реактивы:

  • метилендифосфоновая кислота, Alfa Aesar 99%;
  • олово двухлористое, Sigma Aldrich 99%.

В экспериментальных исследованиях использовали метод радиоиндикаторов с использованием радиоактивного нуклида 99mTcО4- полученного из Генератора технеций-99m производства ГП «Радиопрепарат».

Радиометрические измерения образцов проводились в гамма-спектрометре с полупроводниковым Ge(Li), детектором и программным обеспечением «Аспект» с помощью спектрометрического устройства СУ-03П № 0037-06. Приготовление экспериментальных партий субстанции метилендифосфоновой кислоты с двухвалентным оловом MDP(Sn) проводили в реакционной установке. Расфасованные растворы субстанции во флаконы вместимостью 10 см3 лиофилизовали в сублиматоре Epsilon2-16D.

Качественные и количественные характеристики основного вещества метилендифосфоновой кислоты и вспомогательных веществ определялись спектрофотометрическим методом на спектрофотометре LKB Biochrom Ultrespec II (Швеция). Для определения процентное соотношение образовавшего комплекса  МDP99mТс, свободного пертехнетат ионов 99mTcО4- и гидролизованного восстановленного технеция (ГВТ) 99mTcO2 использовали хроматографическую бумагу  марки ЗММ (Whatman) и хроматографическую пластину с тонким слоем силикагеля (Art. 5553, Merck).

Методика получения субстанции на основе лиганда MDP и восстанавливающего агента Sn2+

Экспериментальные партии субстанции MDP(Sn) приготовили в реакционной установке путем растворения в воде для инъекций химических ингредиентов с пропусканием через раствор очищенного инертного газа, аргона со скоростью 5•10-6 м3/с., после чего, не прекращая подачу аргона, в смесь добавили олово двухлористое в солянокислом растворе. После завершения синтеза, полученный раствор пропустили через мембранный фильтр  размерами пор 0,22 мкм, в установку для розлива по 1 мл во флаконы, вместимостью 10 см3 и лиофилизовали в сублиматоре. После завершения лиофильной сушки, камеру сублиматора заполнили очищенным инертным газом аргона, выгрузили из камеры флаконы с субстанцией и незамедлительно укупорили резиновыми крышками и алюминиевыми колпачками. Этим методом были приготовлены образцы субстанции MDP-Sn с разным содержанием метилендифосфоновой кислоты 7,0-12,0 мг/мл и Sn2+ (0,8-1,15 мг/мл), а также в период приготовлении образцов субстанции pH раствора комплекса изменялся в пределах от 4,0 до7,0.

Методика получения комплекса МDP99mТс

Для получения комплекса MDP99mTc в субстанции MDP(Sn) добавили 5 мл раствора натрия пертехнетата (Na99mTc) получаемый из  генератора технеция-99m. После полного растворения лиофилизат настояли в течение 5 минут и проверяли эффективность образования комплекса MDP99mTc,  количество образовавшегося комплекса MDP99mTc, несвязанного в комплекс 99mTcО4- и гидролизованного 99mTcO2  опредилили методами бумажной и тонкослойной хроматографии.

Методика хроматографических исследований

а)         На хроматографической бумаге ЗММ (Whatman), размером 15 х 200 мм, отметили линию старта на расстоянии 15 мм от одного из краев и линию фронта, находящуюся на расстоянии 100 мм от линии старта. На линию старта полоски нанесли 0,001 - 0,005 мл раствора препарата. После высушивания пятна на хроматографической бумаге провели хроматографирование восходящим методом до достижения с растворителем, отмеченной линии фронта (ориентировочно 40 мин), используя в качестве растворителя раствор натрия хлорида изотонического 0,9 % для инъекций. В указанном режиме хроматографирования значения Rf гидролизованного 99mTcO2 составляет 0,0 ± 0,05, а для комплекса МDP99mТс и пертехнетат ионов 99mTcО4- составляет 1,0. С полученной хроматограммы измерили скорость счёта от участка, содержащего ГВТ и от всей хроматограммы радиометрическим методом.

б) На полоске хроматографической пластины с тонким слоем силикагеля (Art. 5553, Merck) размером 15x100 мм отметили линию старта на расстоянии 15 мм от одного из краев, и линию фронта, находящуюся на расстоянии 80 мм от линии старта. На линию старта полоски нанесли 0,001 -0,005 мл раствор препарата. После высушивания пятна на хроматографической бумаге провели хроматографирование восходящим методом до достижения с растворителем ацетоном отмеченной линии фронта (ориентировочно 20 мин). В указанном режиме хроматографирования значения Rf 99mTcО4-, составляет 0,95 ± 0,05 и 0,0 для 99mTcO2 и МDP99mТс. С полученной хроматограммы измерили скорость счёта от участка, содержащего свободные пертехнетат-ионы, и от всей хроматограммы радиометрическим методом. Радиохимические примеси в растворе препарата,  вычислили по формуле:

РХП= (∑ ГВТ+  ∑99mTcO4- / ∑А хр)*100%,

где   РХП - Радиохимические примеси в растворе препарата;

∑ ГВТ – сумма скорость счета активности гидролизованного восстановленного технеция,

99mTcО4 - скорость счета активности свободных пертехнетат-ионов;

∑А хр. – сумма скорости счета активности для всей хроматограммы.

Методика определения стабильности субстанции MDP(Sn)

Метод определения стабильности субстанции MDP(Sn) заключается в следующем: для изучения стабильности субстанции MDP(Sn) отбирается ранее приготовленные субстанции со сроком хранения 3, 6, 9 и 12 месяцев, далее осуществляется мечение этих субстанций радионуклидом 99mТс, для получения комплекса МDP99mТс. Критерием стабильности субстанции MDP(Sn) служит сохранению его качества, т.е. внешнего вида, количественного содержания основных веществ и эффективность мечения с радионуклидом 99mТс.

Результаты и обсуждения

При изучении влиянии концентрации лиганда, Sn2+ и рН на эффективность образования комплекса МDP99mТс в растворах, изменялась в пределах 7,0-12,0 мг/мл, Sn2+ 0,8-1,15 мг/мл и 4,0-7,0 соответственно. При минимальном количестве Sn2+ (0,8 мг/мл), участвующей в реакции восстановления 99mTcО4-, комплексообразования 99mTc с метилендифосфоновой кислотой содержанием 7,0 мг/мл и рН раствором 6,0 максимальный уровень связанного 99mTc  составил  £ 83,7%. Высокий уровень  связывания 99mTc  с метилендифосфоновой кислотой £ 99,5% наблюдался в субстанциях с количественным содержанием: Sn2+ 0,95 мг/мл, с метилендифосфоновой кислотой 10,0 мг/мл и рН раствора 6,0. Полученные результаты приведены в таблице1.

Таблица 1.

Эффективность образования комплекса МDP99mТс в зависимости от концентрации лиганда, Sn2+ и pH раствора комплекса (в процентах), через 20 минут после добавления 99mTcО4- в субстанцию

MDP мг/мл

Содержание Sn2+, мг/мл

pH,раствор

 комплекса

0,8

0,85

0,9

0,95

1,0

1,05

1,1

1,15

7,0

82,3

82,7

85,1

86,2

85,9

83,2

81,6

79,4

4,0

82,6

83,1

85,6

86,9

86,1

84,2

82,1

81,7

5,0

83,7

85,7

87,1

88,2

87,6

84,9

83,7

81,9

6,0

82,9

82,6

85,2

86,3

85,7

83,3

81,9

80,5

7,0

8,0

84,2

84,8

87,9

88,2

87,3

86,2

85,8

83,4

4,0

84,6

85,1

88,6

90,9

88,7

87,2

86,1

84,7

5,0

85,7

87,7

89,1

92,2

91,6

90,5

86,7

84,9

6,0

84,5

84,9

88,2

90,8

88,3

87,1

85,9

84,2

7,0

9,0

87,2

88,8

93,9

94,2

92,3

91,2

85,8

83,4

4,0

88,1

89,4

95,4

96,1

93,7

92,2

89,0

86,7

5,0

89,7

92,7

96,1

96,9

94,3

93,5

89,3

86,9

6,0

88,0

89,2

95,2

95,8

88,3

87,1

85,9

84,2

7,0

10,0

92,2

95,8

96,9

97,2

96,3

93,2

89,8

86,4

4,0

93,1

96,4

97,9

98,6

97,7

95,2

91,5

90,7

5,0

95,7

97,7

99,1

99,5

99,1

98,5

92,3

90,9

6,0

92,8

96,5

97,2

98,5

97,1

95,1

90,9

89,2

7,0

11,0

92,0

95,1

95,9

97,1

96,3

93,1

89,1

85,4

4,0

92,9

95,9

97,6

98,1

96,9

95,0

91,3

90,5

5,0

95,1

97,2

98,9

99,1

98,6

97,0

92,1

90,5

6,0

92,8

95,5

97,2

98,0

96,2

93,1

90,9

90,2

7,0

12,0

91,8

94,9

95,8

97,0

96,1

93,0

89,0

85,2

4,0

92,7

95,6

97,4

98,0

96,7

95,0

91,1

90,2

5,0

95,1

97,1

97,5

99,0

97,0

95,0

91,9

90,3

6,0

92,6

95,5

97,2

98,0

96,1

92,9

90,8

90,0

7,0

Эффективность образования комплекса МDP99mТс, %

 

 

Из приведенных результатов таблицы 1. видно, что партия субстанции с количественным содержанием метилендифосфоновой кислоты в пределах 10,0-11,0 мг/мл, Sn2+ 0,95 мг/мл, и рН раствора 6,0, образует довольно устойчивый комплекс с 99mTс с эффективностью £ 99,5%.

Увеличение концентрации Sn2+ до 1,05 мг/мл  в реакционных смесях не оказывали существенного влияния на характер образования комплексов 99mTc  с метилендифосфоновой кислотой. Но дальнейшее увеличение концентрации Sn2+ в реакционных смесях до 1,15  мг/мл образование комплекса 99mTc  с бифосфонатом начинается снижаться и это по-видимому, обусловлено тем, что  избыточное количество Sn2+ приводит к восстановлении ионов 99mTcО4-  в пертехнетате до более низкой степени окисления технеция.

Чтобы избежать дальнейшего снижения степени окисления ионов пертехнетата до более низкой степени окисления содержание хлорида олова по отношению к добавленной активности не должно быть в избытке.

При изучении скорости процесса образования комплекса МDP99mТс, в реакционной смеси концентрация Sn2+ составляла 0,95 мг/мл, лиганда 10,0 мг/мл и рН раствора было равно 6,0. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Кинетика образования комплекса МDP(Sn)99mТс в разные промежутки времени

MDP, мг/мл

Sn2+, мг/мл

Эффективность мечения РФП 99mTc-МДР, %

5мин

10мин

15мин

20мин

1 ч

2,5 ч

5 ч

10,0

0,95

96,7±0,4

97,9±0,4

99,0±0,4

99,5±0,4

99,2±0,4

98,6±0,4

98,1±0,4

 

Как видно из результатов в таблице 2, при соотношение концентрации метилендифосфоновой кислоты, к олову 10:0,95 в реакционных смесях комплекс МDP99mТс образовывался практически мгновенно и их количество оставалось на высоком уровне в течение 5 ч. Высокий уровень 99mТс связанного с метилендифосфоновой кислотой (99,5±0,4%) наблюдался через 20 мин и сохранялся на этом уровне почти до 1 ч. По истечению 1 ч комплекс начинает гидролизоваться и к 5 ч кондиционное состояние остается 98,1%.

Для изучения стабильности субстанции MDP(Sn) были выбраны ранее приготовленные субстанции со сроком хранения 3, 6, 9 и 12 месяцев с содержанием МDP и Sn2+ 10:0,95 мг/мл с мечением радионуклида 99mТс  с последующем образованием   комплекса МDP99mТс и проверены количественные и качественные характеристики комплекса. Полученные результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Изучения стабильности субстанции MDP(Sn)

Наименование показателей

Данные на день выработки

Срок после изготов-ния 3 месяца

Срок после изготов-ния 6 месяцев

Срок после изготов-ния 9 месяцев

Срок после изготов-ния 12 месяцев

Описание

Лиофилизат белого цвета

Лиофилизат белого цвета

Лиофилизат белого цвета

Лиофилизат белого цвета

Лиофилизат белого цвета

Содержание Sn2+ ,мг/мл

0,953 мг.

0,959 мг.

0,956 мг.

0,954 мг.

0,951 мг

Содержание MDP, мг/мл

10,1 мг.

10,0 мг.

10,05 мг.

10,1 мг.

10,04 мг.

Эффективность образования комплекса МDP99мТс, в %

99,5±0,4

99,3±0,4

99,4±0,4

99,2±0,4

99,3±0,4

 

Из приведенных данных в таблице 3. показывает, что качество субстанции в течение хранения 12 месяцев незначительно отличается от качества данных на день выработки. Видимо, это объясняется присутствием инертного газа аргона внутри флакона с субстанцией, который предотвращает разложение субстанции и окисление Sn2+, тем самым обеспечивает качество в течение 12 месяцев и можно присвоить срок годности для субстанции 12 месяцев.

Заключение

Таким образом, в ходе выполнения работ определены оптимальные соотношения основного вещества метилендифосфоновой кислоты  и восстанавливающего агента (двухвалентного олова), в реакции комплексообразования МDP99mТс и оптимальные условия мечения метилендифосфоновой кислоты с радионуклидом технеций-99m. Определена устойчивость комплекса метилендифосфоновой кислоты с радионуклидом технеций-99m и установлен предварительный срок хранения субстанции МDP(Sn), которая составляет 12 месяцев.

 

Список литературы:

  1. Subramanian G., McAfee JG. A new complex of  99mTc for skeletal imaging// Radiology, 1971,Vol. 99, №.1. P.192-196.
  2. Method and reagent for making a radiopharmaceutical composition based on technetium - 99m // European patent application EP  № 0960623A2. 17.02.82 Bulletin 827 /  White L. R.,  Brockas A., Abrahams R., [et al. ].
  3. Technical Reports Series No. 466: Vienna, International Atomic Energy Agency.- Technetium-99m radiopharmaceuticals: manufacture of kits. -, 2008, P. 66-69.
  4. Kan S.S., Lokhande R.S., Bhagat J.K. Radiolabeling and radiation dosimetry of 99mtczoledronic acid (99mtc-za) for bone scintigraphy// International Journal of Pharmaceutical Research & Analysis , 2017,Vol. 8, №.1. P. 7-12.
  5. Motaleb, M.A., Sanad, M.H., Selim, A.A. et al. Synthesis, Characterization, and Radiolabeling of Heterocyclic Bisphosphonate Derivative as a Potential Agent for Bone Imaging// Radiochemistry, 2018, Vol. 60. P. 201-207.
  6. Thaer A. New amino bisphosphonate compound for skeletal imaging: Comparison study with methylenediphosphonic acid (MDP) and (1-hydroxyethane-1,1-diyl) diphosphonic acid (HEDP)// J.Nukleonika, 2016, Vol. 61, №.1. P. 69-74.
  7. Arun K. T., Rajesh K., Sanjay B., Vasumathi. Quality Assessment of Tc-99m Methylene Diphosphonate (MDP) Radiopharmaceutical Prepared Using Different Cold Kit Fractionation Methods//Indian J. Nucl Med, 2022, Vol. 37, №.1. P.7-11.
Информация об авторах

канд. техн. наук, главный технолог, Государственное предприятие «Радиопрепарат», Республика Узбекистан, г. Ташкент

Candidate of Technical Sciences, Chief, Technologist State Enterprise "Radiopreparat", Republic of Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, директор, Государственного предприятия «Радиопрепарат», Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Director, State Enterprise "Radiopreparat", Republic of Uzbekistan, Tashkent

аспирант, Государственное предприятие «Радиопрепарат», Республика Узбекистан, г. Ташкент

PhD student, State enterprise "Radiopreparat", Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top