Praktische aspecten van de productie van alfastralers

Praktische aspecten van de productie van alfastralers

08 augustus 2022

Klinische studies op het gebied van targeted alpha therapy (TAT) komen steeds dichterbij en daarmee neemt de belangstelling voor alfastralers toe. Het belangrijkste knelpunt voor onderzoek en ontwikkeling van radiofarmaca voor TAT is de beperkte beschikbaarheid ervan. Beperkte hoeveelheden worden verkregen uit historische uranium- of actiniumbronnen of door thorium verval. De bestraling van radium-226 zou een game changer kunnen zijn, want de hoeveelheden die met deze methode worden geproduceerd, zouden kunnen voldoen aan de marktbehoeften voor alfastralers. Er zijn echter verschillende uitdagingen bij de voorbereiding van Ra-226 targets en de verdere verwerking van medische isotopen.

Blijf op de hoogte!

Vraag alfa-stralers overstijgt aanbod

Afgelopen juni tijdens de 30ste NKRV workshop, presenteerde Yulia Buchatskaya, Lead Scientist Medical Isotopes Development bij NRG, de verwachte uitdagingen en praktische problemen bij de productie en verwerking van alfastralers uit een nucleaire reactor. “Alfastralers zijn enorm populair in het huidige nucleaire veld door hun verwachte succesvolle toepassing binnen de targeted radionuclide therapy. Alleen is de vraag naar alfastralers momenteel veel groter dan het aanbod”, legt Yulia uit.

Momenteel zijn er in de wereld verschillende locaties waar je nog steeds alfastralers kunt produceren, maar deze worden vooral geproduceerd uit historisch uranium, historische actinium of uit thorium bronnen. En de beschikbaarheid daarvan is beperkt. De meeste alfastralers kunnen geproduceerd worden uit thorium. Zo wordt 223Ra geproduceerd uit 227Th, 224Ra en 212Pb uit 228Th en 225Ac en 213Bi uit 229Th.

 

 

Bestraling van Radium-226

Als thorium geproduceerd kan worden door het bestralen van 226Ra, zou deze methode de toekomst kunnen zijn van het produceren van alfa-stralers? Door 226Ra te bestralen met neutronen, wordt 227Ra geproduceerd dat tegelijkertijd vervalt in 227Ac en 227Th. En als je deze twee isotopen bestraalt, krijg je twee andere thorium isotopen: 228Th en 229Th.

Het gebruik van radium-226 als bronmateriaal voor deze thorium isotoop, zou de oplossing kunnen zijn voor het tekort aan alfastralers in de markt. Maar er zijn wel een aantal uitdagingen in de voorbereiding en verwerking van 226Ra. Zo is er speciale apparatuur nodig om de alfadeeltjes te detecteren, zoals scintillatoren en halfgeleiders. Ook een zuurkast of een gasdichte bak, ook wel een glovebox genoemd, is nodig om te voorkomen dat radioactieve gassen ontsnappen. Speciaal ontworpen gasvangende filters of lekdichte apparatuur zijn vereist vanwege de aanwezigheid van radioactief radon-222 gas. En om te beschermen tegen hoge-energie gammastraling wordt lood of tungsten (wolfraam) bescherming gebruikt.

 

 

We kunnen dit oude nucleaire afval hergebruiken om andere radiofarmaca te produceren in de nucleaire reactor.

Hanteren van alfastralers

Het hanteren van kleine hoeveelheden alfa-straler gebeurt in speciale laboratoria, een zogeheten B-lab, waar 2000 Reinh alleen in een zuurkast gebruikt mag worden. Deze radionuclide laboratoria zijn verdeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van de hoeveelheid radiotoxiciteit en de toegestane hoeveelheid straling. Maar alleen het juiste lab is niet genoeg. Je hebt ook een speciale licentie nodig van de Nederlandse autoriteiten om onderzoek te mogen doen en productie te mogen draaien. En een aanvullende risico analyse moet gedaan worden, extra documentatie is vereist en je hebt speciaal opgeleid personeel nodig.

 

 

Hergebruik van nucleair afval

Er zijn drie hoofdgroepen van alfa-stralers, gebaseerd op hun vervalketen, actinium-225, lood-212 en radium-223. In theorie zijn alle drie isotopen te produceren in onze reactor uit radium-226 bronnen. Radium-226 is eigenlijk nucleair afval en kan verkregen worden als bijproduct van uraniumwinning. 226Ra werd ook gebruikt in naalden voor brachytherapie, een populaire kankerbehandeling in de 20ste eeuw. “We kunnen dit oude nucleaire afval hergebruiken om andere radiofarmaca te produceren in de nucleaire reactor. Dat is een goed idee!”, zegt Yulia.

 

 

 

Opschalen voor kleinschalige GMP productie

De benodigde R&D faciliteiten zijn binnen FIELD-LAB opgezet en getest. Deze worden gebruikt om de uitdagingen van het hanteren van alfa-stralers op te lossen en ze te kunnen gebruiken voor R&D doeleinden. FIELD-LAB is een medicijn ontwikkelingsconsortium, dat partners helpt de ontwikkeling en marktintroductie van nieuwe nucleaire medicijnen voor kankerbehandelingen te versnellen. NRG ontwikkelt processen om nieuwe isotopen te produceren, zoals lood-212 en partners ontwikkelen nieuwe radiofarmaca. NRG bouwt momenteel de FIELD-LAB GMP faciliteit.

Volgens Yulia produceren ze nu targets om het proces te kunnen opschalen, die nodig is voor de FIELD-LAB productie van lood-212. Dit zal gebruikt worden in klinische studies in fase I en II. “Tot dusver kunnen we alleen kleine hoeveelheden bestralen voor R&D doeleinden, maar in de FIELD-LAB faciliteit kunnen we opschalen voor kleinschalige GMP productie. En we kunnen deze kennis overdragen aan de radio farmaceutische wereld.”