Код документа: RU2768732C2
Область техники изобретения
Данное изобретение относится к получению тория-227 (227Th), такого как хлорид тория-227, для фармацевтического применения. В особенности, данное изобретение относится к способам получения тория-227 в потенциально коммерческих масштабах, имеющего чистоту приемлемую для фармацевтического введения человеческим существам.
Описание предшествующего уровня техники
Специфическое уничтожение клеток может быть весьма важным для успешного лечения множества заболеваний у млекопитающих. Обычные примеры такового присутствуют в лечении злокачественных заболеваний, таких как саркомы и карциномы. Тем не менее выборочное удаление определенных типов клеток также может играть ключевую роль в лечении многих других заболеваний, особенно иммунологических, гиперпластических и/или других неопластических заболеваний.
Наиболее распространенными способами выборочного лечения являются на сегодняшний день операция, химиотерапия и внешнее облучение. Специфическое эндо-радиоизотопное лечение, тем не менее, является многообещающей и развивающейся областью с потенциалом для получения высоко цитотоксического излучения для нежелательных типов клеток. Наиболее распространенными формами радиофармацевтического препарата, санкционированными на сегодняшний день для применения на людях, являются бета-излучающие и/или гамма-излучающие радионуклиды. Тем не менее, был недавний рост интереса к применению альфа-излучающих радионуклидов в лечении из-за их потенциала для более определенной гибели клеток. Один альфа-излучающий нуклид, в особенности, радий-223 (223Ra) имеет доказанную заметную эффективность, особенно для лечения заболеваний, связанных с костями и поверхностью костей. Дополнительные альфа-источники также активно изучают и одним из изотопов с особым значением является альфа-излучающий торий-227.
Диапазон излучения типичных альфа-источников в физиологических средах составляет, как правило, меньше чем 100 микрометров, что эквивалентно только диаметрам нескольких клеток. Это делает их ядра хорошо подходящими для лечения опухолей, включая микрометастазы, поскольку немного излучаемой энергии будет проходить за пределами намеченных клеток и, таким образом, ущерб для окружающих здоровых тканей может быть минимизирован (см. Feinendegen et al., Radiat Res 148:195-201 (1997)). Напротив, бета-частица имеет диапазон 1 мм или больше в воде (см. Wilbur, Antibody Immunocon Radiopharm 4: 85-96 (1991)).
Энергия излучения альфа-частиц выше по сравнению с бета-частицами, гамма-лучами и рентгеновскими лучами, обычно составляет 5-8 МэВ, или в 5-10 раз больше таковой бета-частицы и в 20 или больше раз энергии гамма-луча. Таким образом, это наложение большого количества энергии на очень короткую дистанцию дает α-излучению исключительную потерю энергии на единицу длины пробега (LET - linear energy transfer), высокую относительную биологическую эффективность (RBE - relative biological efficacy) и низкий коэффициент кислородного усиления (OER - oxygen enhancement ratio) по сравнению с гамма и бета излучением (см. Hall, "Radiobiology for the radiologist", Fifth edition, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia PA, USA, 2000). Эти свойства объясняют исключительную цитотоксичность альфа излучающих радионуклидов, а также налагают строгие требования на уровень чистоты необходимый, когда изотоп вводят во внутрь. Особенно в случае, когда любые примеси также могут быть альфа-источниками, и более особенно когда могут присутствовать альфа-источники с длинным периодом полураспада, поскольку они могут потенциально удерживаться в теле, вызывая существенное повреждение в течение длительного периода времени.
Цепь радиоактивного распада от227Ас, генерирует227Th, потом приводит к223Ra и дополнительным радиоактивным изотопам. Первых три изотопа в этой цепи показаны ниже. Таблица показывает элемент, молекулярную массу (Mw), тип распада (тип) и период полураспада (в годах (г) или днях (д)) для227Th и изотопов предшествующих и последующих за ним. Получение227Th может начинаться из227Ас, который выявлен самостоятельно только в следовых количествах в урановых рудах, являясь частью природной цепи распада, происходящего в235U. Одна тонна урановой руды содержит около десятой грамма актиния и, таким образом, хотя227Ас выявлен в природе, его более распространенно получают нейтронным облучением226Ra в ядерном реакторе.
Можно увидеть из этой иллюстрации, что227Ас, с периодом полураспада более 20 лет, является очень опасной потенциальной примесью в отношении получения227Th из вышеуказанной цепи распада для фармацевтического применения. В особенности, хотя227Ас сам по себе является бета-источником, его длинный период полураспада означает, что даже очень низкие активности составляют существенную продолжительность радиационного воздействия, и поэтому, как только он распадается, полученные в результате дочерние ядра (то есть227Th) генерируют дополнительных 5 альфа-распадов и 2 бета-распада перед тем, как достигается устойчивый207Pb. Это проиллюстрировано в таблице, ниже:
Из вышеизложенных двух таблиц распада видно, что больше чем 35 МэВ энергии налагается на цепь распада одного227Ас, что представляет значительный риск токсичности существенно для всего срока жизни любого человеческого существа с введенным227Ас. В результате, содержание примеси227Ас в227Th для фармацевтического применения рекомендуют ограничивать до 0.002% Ас227 (то есть, не больше, чем 200 Бк227Ас в 1 МБк227Th). Таким образом для практических целей, способ, который обеспечивает227Th для фармацевтического применения предпочтительно должен обеспечивать чистоту лучше, чем 200 Бк227Ас в 1 МБк227Th, предпочтительно лучше, чем 100 или лучше, чем 50 Бк227Ас в 1 МБк227Th. Наиболее подходящие способы будут направлены на обеспечение чистоты 20 Бк227Ас в 1 МБк227Th или лучше (например, 1-20 Бк227Ас в 1 МБк227Th), предпочтительно меньше, чем 20 Бк227Ас в 1 МБк227Th, более предпочтительно меньше, чем 10 Бк227Ас в 1 МБк227Th, с таким расчетом, чтобы всегда придерживаться предела безопасности.
Предшествующие известные способы получения для227Th, как правило, были для малых количеств и/или не проходили испытания на чистоту по фармацевтическим стандартам. В WO 2004/091668, например,227Th получали анионным обменом из одной колонны и применяли для экспериментальных целей без проверки на чистоту.
Не существует предшествующего известного способа образования227Th, устраняющего проблемы, такие как выход227Th, скорость способа очищения, автоматизация, минимизация истощенных изотопов и соответствующих производству радиоактивных отходов, или любые проблемы, связанные с клиническим и/или промышленным получением. Поэтому, несколькими способами пытаются измерить и проверить чистоту относительно примеси227Ас.
С точки зрения вышеуказанного, есть значительная необходимость в улучшенном способе, которым может быть генерирован227Th и очищен для фармацевтического применения при чистоте подходящей для прямого введения человеческим существам. Было бы значительным преимуществом, если способ будет обеспечивать высокий выход227Th, низкую потерю материнских изотопов227Ас и/или применение широко доступной среды для разделения. Было бы дополнительным преимуществом если способ будет быстрым, будет целесообразным для относительно больших (клинический/коммерческий масштаб) радиоактивных образцов, включающих только минимальное количество этапов ручного обслуживания, и/или будет подходить для автоматизации.
Краткое описание изобретения
Данные изобретатели в настоящее время установили, что разделением генератора Ас/227Th (содержащего также223Ra и его дочерние изотопы) с применением сильноосновной анионообменной смолы, с последующим разделением, с применением сильнокислотной катионообменной смолы, может быть получен раствор227Th очень высокой радиохимической чистоты, более того обеспечивая многочисленные желательные преимущества способа.
Предпочтительно, что227Th генерируют в виде, или превращают, по меньшей мере, в одну фармацевтически приемлемую солевую форму. Хлорид тория-227 является предпочтительным в этом отношении.
Поэтому, в первом аспекте данное изобретение обеспечивает способ генерирования227Th фармацевтически приемлемой чистоты, включающий
I) получение смеси генератора, включающей227Ас,227Th и223Ra;
II) загрузку указанной смеси генератора на сильноосновную анионообменную смолу;
III) элюирование смеси указанных223Ra и227Ас из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя первую минеральную кислоту в водном растворе;
IV) элюирование227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя вторую минеральную кислоту в водном растворе при этом генерируя первый раствор227Th, включающий примесь223Ra и227Ас;
V) загрузку первого раствора227Th на сильнокислотную катионообменную смолу;
VI) необязательно элюирование примеси223Ra и227Ас из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя третью минеральную кислоту в водном растворе; и
VII) элюирование227Th из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя первый водный буферный раствор, чтобы обеспечить второй раствор227Th.
Способ будет, необязательно и предпочтительно, также включать второе анионообменное разделение, включая этапы:
VIII) загрузка второго раствора227Th, элюированного на этапе VII) (или227Th из него) на вторую сильноосновную анионообменную смолу;
IX) необязательно элюирование любого оставшегося223Ra и227Ас из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя четвертую минеральную кислоту в водном растворе; и
X) элюирование227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя пятую минеральную кислоту в водном растворе.
Этапы VI) и IX) вышеуказанных способов относятся к необязательным этапам. В этих способах, примесь223Ra и/или227Ас предпочтительно будет элюирована и может быть повторно применена или извлечена в виде отходов. В альтернативном варианте осуществления, тем не менее, этапы VI) и/или IX) могут быть пропущены и примесь223Ra и/или227Ас сохраняться на смоле, когда элюируют227Th.
Способ обычно будет включать возврат227Ас, элюированного на этапе III) и может дополнительно включать этап:
Y) хранение227Ас, элюированного на этапе III) в течение периода достаточного, чтобы дать возможность накопления227Th путем радиоактивного распада, с помощью которого регенерировать смесь генератора, содержащую227Ac,227Th и223Ra.
После накопительного этапа Y), смесь генератора может быть применена повторно, чтобы генерировать дополнительную партию227Th, и единственный образец227Ас предпочтительно будет применен повторно (например, больше, чем 10 раз, такие как 50-500 раз). Очевидно, если подходящее количество227Ас элюируют на этапе VI), оно также может быть получено обратно и возвращено в генератор.
В дополнительном аспекте, данное изобретение обеспечивает раствор227Th, содержащий меньше, чем 20 Бк227Ас на 1 МБк227Th, предпочтительно раствор227Th, содержащий меньше, чем 20 Бк Ас в 1 МБк Th (например, 1-20 Бк227Ас в 1 МБк227Th), предпочтительно меньше, чем 200 Бк227Ас в 1 МБк227Th, более предпочтительно меньше, чем 10 Бк227Ас в 1 МБк227Th. Такой раствор необязательно сформирован или способен формироваться любыми способами, описанными здесь, и предпочтительно сформирован или способен формироваться путем предпочтительных способов, описанных здесь. Соответственно, способы изобретения предпочтительны для формирования раствора227Th, содержащего меньше, чем 10 Бк227Ас в 1 МБк227Th (например, 1-20 Бк227Ас в 1 МБк227Th), предпочтительно меньше, чем 20 Бк227Ас в 1 МБк227Th, более предпочтительно меньше, чем 15 Бк227Ас в 1 МБк227Th.
Детальное описание изобретения
Очень значительным аспектом данного изобретения является возможность для227Ас из смеси генератора быть выделенным из разделяющей смолы и регенерироваться с очень высокой эффективностью. В особенности, данный способ касается процесса для длительного клинического/коммерческого применения, который способен дать возможность повторного применения смеси генератора в течение многих лет. Полезная длительность сохранения смеси генератора несомненно будет порядка периода полураспада инициирующего изотопа227Ас, и, таким образом, потенциально, несколько десятков лет (например, 10-50 лет). Существует несколько проблем, которые являются результатом этого, которым не уделяли внимания ни в одной из систем получения или очищения227Th, описанных ранее.
Первой проблемой, возникающей вследствие потенциально длинной клинической/коммерческой продолжительности срока службы смеси генератора, является устойчивость его среды хранения. Особенно, любой материал, подвергнутый действию смеси генератора потенциально принимает больше, чем миллион бета-распадов на секунду от227Ас, плюс около такого же количества альфа-распадов на секунду от содержащегося227Th, и около такого же количества альфа-распадов снова, от прироста количества радионуклидов223Ra и от каждого из его альфа-излучающих дочерних нуклидов. Это очень намного более концентрировано, чем любая система генерирования/разделения227Th, ранее проанализированная во всех деталях.
В особенности альфа-излучение является высоко ионизирующим и таким образом в течение множества лет, 1013 или больше, альфа-распадов на год, которым подвергается среда генератора, очень вероятно, вызывают значительный ущерб у любых органических компонентов при длительной близости. Как результат, будет желательным, чтобы инициирующий227Ас не удерживался на колонне, но регенерировался таким образом, чтобы новая колонна могла быть применена требуемое количество раз или целесообразно (например, при каждом разделении).
Периодическим замещением разделенных материалов не только избегают потери смеси генератора, но также гарантируют, что чистота продукта будет так же высока после нескольких десятилетий, какой она была, когда систему применяли впервые, поскольку свойства удерживания среды разделения не будут ухудшаться. Система генератора таким образом будет извлечена из материала разделения после каждого применения и может храниться в виде раствора или испаряться досуха (или до концентрированного раствора) для хранения.
Если смесь генератора извлекают из среды разделения, важно, чтобы это произошло с очень высокой степенью. Потеря только 0.1% генератора изотопа была бы совершенно незначительной для любой лаборатории или среды испытания, но для клинической/коммерческой системы является важным фактором. Предполагая, что если генератор применяют каждую 3-тью неделю, тогда регенерация227Ас происходит 17 раз на год. При потере 0.1% каждый раз, это будет приводить в результате к общей потере 12% первоначального227Ас в течение 10-летнего периода. Это, объединенное с потерей природного распада в течение 21-летнего полураспада изотопа, увеличивает общее уменьшение активности из 73% (первоначальной активности) через природный распад до 61%, включая потерю регенерации. При 21.8 годах, этот эффект становится еще более существенным, уменьшая 50% активность, ожидаемую после одного периода полураспада, до приблизительно 35% и очевидно уменьшая полезную коммерческую продолжительность срока службы системы этой стадией.
В данном способе регенерация смеси генератора показывает потерю только не больше, чем 0.05% первоначального227Ас при каждом цикле регенерации. Предпочтительно это будет достижимо путем извлечения227Ас только при одной точке в процессе (этап III)). Если необходимо, тем не менее, может быть включен227Ас, извлеченный на других этапах.
Этап регенерации III), как правило, будет иметь следующие особенности:
а) Первая минеральная кислота может быть любой минеральной кислотой или их смесью, но предпочтительно будет содержать азотную кислоту. Первая минеральная кислота может содержать, существенно включать или включать кислоту, выбранную из H2SO4, HNO3 и их смеси, и предпочтительно будет содержать, существенно включать или включать HNO3 в водном растворе.
б) Первая минеральная кислота может быть применена при концентрации от 0.1 до 12 М, предпочтительно 1-12 М, более предпочтительно 6-10 М (например около 8М).
Принимая во внимание необязательный, но высоко предпочтительный этап Y), регенерация227Th будет начинаться путем природного радиоактивного распада, как только существующий227Ас элюируют на этапе III). Предпочтительно дают достаточно времени для достаточного прироста количества радионуклидов227Th перед тем, как смесь генератора снова разделяют, и подходящий период, который зависит от количества присутствующего227Ас и количества227Th, который желают разделить в каждой партии. В конечном счете, уровень активности каждого изотопа в цепи распада будет уравновешиваться и будет достигаться дополнительное хранение с малым или без увеличения содержания227Th. Таким образом, чтобы минимизировать необходимое усилие для разделения, будет применяться более длительное хранение, в то же время для максимизированного извлечения полезного227Th, будет предпринято повторное разделение. Как правило, время хранения будет соразмерным с периодом полураспада227Th (~19 дней) и таким образом этап хранения Y) может быть предпринят в течение около 5-100 дней, предпочтительно около 10-50 дней. Повторное разделение (например, ежедневно) может быть предпринято, если желательно, для максимизирования выхода разделенного227Th из генератора. Квалифицированный работник не будет иметь трудностей в выборе подходящего периода прироста количества радионуклидов на основе характеристик каждой отдельной системы.
Данное изобретение обеспечивает способ получения227Th при чистоте подходящей для применения в эндо-радиоизотопном лечении. Множество предпочтительных особенностей системы определены ниже, каждая из которых может быть применена в комбинации с любой другой особенностью, если технически целесообразно, если не определено иначе.
Способы и все соответствующие варианты осуществления изобретения предпочтительно будут выполняться в клиническом/коммерческом масштабе и, таким образом, будут действенными и подходящими для применения при таком масштабе, в то же время сохраняя все другие характеристики, описанные здесь, как соответствующие (такие как радиоизотопная чистота, необязательно содержание метанола и т.д.). Коммерческий масштаб обычно будет масштабом большим, чем таковой необходимый для лечения одного субъекта, и может быть, например, очищением большим чем 10, предпочтительно большим чем 25 и наиболее предпочтительно большим, чем 45 типичных доз227Th. Очевидно, типичная доза будет зависеть от применения, но предполагаемая типичная доза может составлять от 0.5 до 200 МБк или 0.5-100 МБк, предпочтительно 1-75 МБк, наиболее предпочтительно около 2-50 МБк.
Этап I) способа изобретения относится к получению смеси генератора, включающей227Ac,227Th и223Ra. Такая смесь будет по сути формироваться путем последовательного распада образца227Ас, но для применения в изобретении также будет предпочтительным иметь одну или несколько следующих особенностей, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации:
а) радиоактивность227Ас, по меньшей мере, 500 МБк (например, 500 МБк - 50 ГБк), предпочтительно, по меньшей мере, 1 ГБк, более предпочтительно, по меньшей мере, 2.5 ГБк;
б) радиоактивность223Ra, по меньшей мере, 25 МБк или, по меньшей мере, 100 МБк (например, 100 МБк - 50 ГБк), предпочтительно, по меньшей мере, 800 МБк, более предпочтительно, по меньшей мере, 1.5 ГБк;
в) объем не больше чем 100 мл (например, 0.1 - 10 мл), предпочтительно не больше чем 50 мл, более предпочтительно не больше чем 10 мл.
г) радиоактивность227Th, по меньшей мере, 25 МБк, по меньшей мере, 50 МБк или, по меньшей мере, 100 МБк (например, 100 МБк - 50 ГБк), предпочтительно, по меньшей мере, 800 МБк, более предпочтительно, по меньшей мере, 1.5 ГБк;
Генератор может храниться в виде раствора или в сухой форме. Если генератор хранится в растворе, его, как правило, будут испарять и повторно растворять во время этапа загрузки II).
Этап II) способа изобретения относится к загрузке смеси генератора на сильноосновную анионообменную смолу. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Сильноосновная анионообменная смола может быть смолой на основе сополимера полистирол/дивинилбензол, предпочтительно содержащей 1-95%; дивинилбензола
б) Сильноосновная анионообменная смола может быть смолой типа R-N+Me3 (I тип) или смолой R-N+Me2CH2CH2OH (II Тип), предпочтительно смолой I типа;
в) Сильноосновная анионообменная смола может иметь ионообменную емкость от 0.2 до 5 мэкв/мл, предпочтительно 0.6-3 мэкв/мл, наиболее предпочтительно 1-1.5 мэкв/мл (например, около 1.2 мэкв/мл);
г) Сильноосновная анионообменная смола может иметь распределение по размеру частиц от 10 до 800 меш, предпочтительно 50-600 меш, более предпочтительно 100-500 меш (например, около 200-400 меш);
д) Сильноосновная анионообменная смола может быть применена в форме колонны;
е) Объем применяемой смолы (например, когда укладывают в колонну) может составлять 10 мл или меньше, (например, 0.1 - 10 мл), предпочтительно 5 мл или меньше, более предпочтительно 0.1-1 (например, около 0.25 мл);
ж) Сильноосновная анионообменная смола может быть DOWEX 1X8 (например, DOWEX AG 1X8) или эквивалентной смолой и может, необязательно и предпочтительно, иметь размер 200-400 меш;
к) Генератор может быть испарен досуха и повторно растворен в загрузочном растворителе;
л) Загрузочный растворитель может содержать минеральную кислоту, предпочтительно HNO3;
м) Минеральная кислота в загрузочном растворе может находиться при концентрации от 0.1 до 5М, предпочтительно 0.5-3М, более предпочтительно 1-2 М;
н) Загрузочный раствор может содержать, по меньшей мере, один спиртовый растворитель;
п) Спиртовый растворитель может содержать или включать спирт, выбранный из метанола, этанола, н-пропанола, и-пропанола и их смесей, предпочтительно метанола;
р) Спиртовый растворитель может быть водным раствором спирта или его смеси при концентрации от 30 до 95%, предпочтительно 50-90%, более предпочтительно 75-88% (например, около 82%).
Этап III) способа изобретения относится к элюированию смеси указанных223Ra и227Ас из сильноосновной анионообменной смолы, применяя первую минеральную кислоту в водном растворе. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Первая минеральная кислота может быть кислотой, выбранной из H2SO4 или HNO3 предпочтительно HNO3;
б) Первая минеральная кислота может быть применена при концентрации от 1 до 12М, такой как 3-10 М или 5-9 М, предпочтительно 7-8.5 М (например около 8М), особенно если первая минеральная кислота представляет собой HNO3;
в) Водный раствор может не содержать или значительно не содержать какой-либо спирт. В особенности, водный раствор может содержать меньше, чем 1% (например, 0-1%) любого спирта, выбранного из метанола, этанола и изопропанола, особенно метанола;
г) Смесь указанных223Ra и227Ас может быть элюированна из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя 1-200 объемов колонны первой минеральной кислоты в водном растворе. Предпочтительно количество будет 5-100 объемов колонны (например, около 50 объемов колонны).
Этап IV) способа изобретения относится к элюированию227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя вторую минеральную кислоту в водном растворе при этом генерируя первый раствор227Th (как правило, содержащий низкие уровни примеси223Ra и227Ас). Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Вторая минеральная кислота может быть кислотой, выбранной из H2SO4 и HCl, предпочтительно HCl.
б) Вторая минеральная кислота может быть применена при концентрации от 0.1 до 8М, предпочтительно 0.5-5М, более предпочтительно 2-4М, наиболее предпочтительно около 3М. Ее применяют особенно, если вторая минеральная кислота представляет собой НСl.
в) Первый раствор227Th может быть элюирован из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя 1-200 объемов колонны второй минеральной кислоты в водном растворе. Предпочтительно количество будет 5-100 объемов колонны (например, около 50 объемов колонны).
г) Водный раствор может не содержать или значительно не содержать других растворителей, таких как спиртовые растворители.
д) Первый раствор227Th будет предпочтительно иметь степень загрязнения не больше, чем 100 (например 1-100) Бк227Ас на 1МБк227Th, более предпочтительно не больше, чем 45 Бк227Ас на 1МБк227Th (например, не больше, чем 30) и наиболее предпочтительно не больше, чем 10 Бк227Ас на 1МБк227Th.
е) Этапы II) - IV) загрузки смеси генератора на основную анионообменную смолу, элюирования смеси указанных223Ra и227Ас и первого раствора227Th могут обеспечивать коэффициент распределения227Th к227Ас, по меньшей мере, 10,000:1 (например, 10,000:1 - 500,000:1), предпочтительно, по меньшей мере, 20,000:1, более предпочтительно, по меньшей мере, 30,000:1.
ж)227Th может быть элюирован из указанной сильноосновной анионообменной смолы в незакомплексованной форме, такой как в форме простой соли в растворе (например, в виде соли второй минеральной кислоты, такой как хлорид).
к) Необязательно, применения комплексообразователей, таких как DTPA можно избежать, и в одном варианте осуществления все применяемые растворы на этапах II - IV) значительно не содержат комплексообразователей, таких как DTPA.
Этап V) способа изобретения относится к загрузке первого раствора227Th, элюированного из анионообменной смолы на этапе IV), на сильнокислотную катионообменную смолу. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Сильнокислотная катионообменная смола может быть смолой на основе сополимера полистирол/дивинилбензол, предпочтительно содержащей 1-95% DVB;
б) Сильнокислотная катионообменная смола может быть SO3H типа;
в) Сильнокислотная катионообменная смола может иметь ионообменную емкость от 0.2 до 5 мэкв/мл, предпочтительно 0.6-3 мэкв/мл, наиболее предпочтительно 1-2 мэкв/мл (например, около 1.7 мэкв/мл);
г) Сильнокислотная катионообменная смола может иметь распределение по размеру частиц от 10 до 800 меш, предпочтительно 50 - 600 меш, более предпочтительно 100-500 меш (например, около 200-400 меш);
д) Сильнокислотная катионообменная смола может быть применена в форме колонны;
е) Объем применяемой смолы (например, когда укладывают в колонну) может составлять 5 мл или меньше, (например, 0.1-5 мл), предпочтительно 2 мл или меньше, более предпочтительно 0.1-1 мл (например, около 0.15 мл);
ж) Сильнокислотная катионообменная смола может быть DOWEX 50WX8 или эквивалентной смолой и может, необязательно и предпочтительно, иметь размер 200-400 меш;
к) Сильнокислотная катионообменная смола может быть предварительно обработана минеральной кислотой, такой как HNO3;
л) Первый раствор227Th, элюируванный из анионообменной смолы на этапе IV), может быть загружен прямо на сильную катионообменную смолу;
м) Первый раствор227Th, элюированный из анионообменной смолы на этапе IV), может быть перемешан с одним или несколькими минеральными кислотами, такими как HNO3, перед загрузкой на сильную катионообменную смолу;
н) Первый раствор227Th, элюированный из анионообменной смолы на этапе IV), может быть полностью или частично испарен и необязательно повторно растворен в минеральной кислоте, такой как HNO3, перед загрузкой на сильную катионообменную смолу.
Этап VI) способа изобретения является необязательным, но предпочтительным, и относится к элюированию, по меньшей мере, части примеси223Ra и227Ас из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя третью минеральную кислоту в водном растворе. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Третья минеральная кислота может быть кислотой, выбранной из H2SO4, HNO3 и HCl, предпочтительно HNO3;
б) Третья минеральная кислота может быть применена при концентрации от 0.1 до 8 М, предпочтительно 0.5-6М, более предпочтительно 1.0-5М, наиболее предпочтительно 2 - М (например, около 2.5 М). Ее применяют особенно, если вторая минеральная кислота является HNO3;
в) Водный раствор предпочтительно не содержит любого существенного количества (например, меньше, чем 0.1% об/об) любого спирта, выбранного из метанола, этанола и изопропанола. Предпочтительно водный раствор не содержит или значительно не содержит метанола;
г)223Ra и227Ас могут быть элюированы из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя 1-200 объемов колонны третьей минеральной кислоты в водном растворе. Предпочтительно количество будет составлять 1-100 объемов колонны, более предпочтительно 10-25, особенно около 20 объемов колонны.
Этап VII) способа изобретения относится к элюированию227Th из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя первый водный буферный раствор, при помощи которого генерируют второй раствор227Th. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Первый буферный раствор может иметь рН между 2.5 и 6, предпочтительно между 3.5 и 5.
б) Первый буферный раствор может содержать, по меньшей мере, одну кислоту и соль этой кислоты, каждую в концентрациях между 0.1 и 5М, предпочтительно между 0.5 и 3М.
в) Первый буферный раствор может содержать, по меньшей мере, одну органическую кислоту и соль такой органической кислоты, такую как соль металлического элемента или аммония (например, фармацевтически приемлемую соль, такую как соль натрия, калия, кальция и/или аммония).
г) Первый буферный раствор может содержать или существенно включать или включать ацетатный буфер. Предпочтительно ацетатный буфер будет содержать уксусную кислоту и ацетат аммония, наиболее предпочтительно каждое вещество при концентрациях как определено здесь (например, между 0.5 и 3М).
д) Второй раствор227Th предпочтительно будет иметь степень загрязнения не больше, чем 100 (например, 0.0001-100 или 0.0001-40) Бк227Ас на 1МБк227Th, более предпочтительно не больше, чем 50 Бк227Ас на 1 МБк227Th и наиболее предпочтительно не больше, чем 40 Бк227Ас на 1 МБк227Th;
е) Второй раствор227Th предпочтительно будет иметь содержание метанола не больше, чем 100 млн.д. на дозу227Th, предпочтительно не больше, чем 50 мг, и более предпочтительно не больше, чем 10 млн.д. на дозу (если доза227Th является как описано здесь, такой как 1-75 МБк).
ж) Этапы загрузки первого раствора227Th на кислотную катионообменную смолу и элюирования второго раствора227Th могут обеспечить коэффициент распределения227Th к227Ас, по меньшей мере, 10:1 (например, 10:1 - 10,000:1), предпочтительно, по меньшей мере, 100:1, более предпочтительно, по меньшей мере, 500:1.
к) Th может быть элюирован из указанной сильнокислотной катионообменной смолы в незакомплексованной форме, такой как в форме простой соли в растворе.
л) Применения комплексообразователей, таких как DTPA, можно избежать, и в одном варианте осуществления все растворы, применяемые на этапе IV) - VI) значительно не содержат комплексообразователей.
В дополнение к способу разделения на двух колоннах, определенному выше, дополнительного очищения второго раствора227Th достигают дополнительным, необязательным, но высшей мере предпочтительным этапом очищения. Этот этап очищения, как правило, будет осуществляться прямо после этапа VII) и как правило включает:
VIII) загрузка второго раствора227Th, элюированного на этапе VII) на вторую сильноосновную анионообменную смолу;
IX) элюирование223Ra и/или227Ас из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя четвертую минеральную кислоту в водном растворе; и
X) элюирование227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя пятую минеральную кислоту в водном растворе, чтобы обеспечить третий раствор227Th.
Этап VIII) способа изобретения относится к загрузке второго раствора227Th, элюированного на этапе VII) на вторую сильноосновную анионообменную смолу. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Вторая сильноосновная анионообменная смола может быть смолой на основе сополимера полистирол/дивинилбензол, предпочтительно, содержащей 1-95%; дивинилбензол
б) Вторая сильноосновная анионообменная смола может быть смолой типа R-N+Me3 (I тип) или смолой R-N+Me2CH2CH2OH (II Тип), предпочтительно смолой I типа;
в) Сильноосновная анионообменная смола может иметь ионообменную емкость от 0.2 до 5 мэкв/мл, предпочтительно 0.6 - 3 мэкв/мл, наиболее предпочтительно 1-1.5 мэкв/мл (например, около 1.2 мэкв/мл);
г) Вторая сильноосновная анионообменная смола может иметь распределение по размеру частиц от 10 до 800 меш, предпочтительно 50-600 меш, более предпочтительно 100-500 меш (например, около 200-400 меш);
д) Вторая сильноосновная анионообменная смола может быть такой же, как первая сильноосновная анионообменная смола;
е) Вторая сильноосновная анионообменная смола может быть применена в форме колонны;
е) Объем применяемой смолы (например, когда укладывают в колонну) может составлять 10 мл или меньше, (например, 0.5-10 мл), предпочтительно 5 мл или меньше, более предпочтительно 0.5-2 мл (например, около 0.25 мл);
ж) Вторая сильноосновная анионообменная смола может быть DOWEX 1X8 (например, DOWEX AG 1X8) или эквивалентной смолой и может необязательно и предпочтительно иметь размер 200-400 меш;
к) Второй раствор227Th может быть подкислен перед загрузкой на вторую сильноосновную анионообменную смолу;
л) Второй раствор227Th может быть подкислен минеральной кислотой, предпочтительно HNO3;
м) Второй раствор227Th может быть подкислен минеральной кислотой при концентрации от 5 до 24 М, предпочтительно 10-22 М, более предпочтительно 14-18 М;
н) Второй раствор227Th может быть подкислен минеральной кислотой не содержащей или значительно не содержащей любой спиртовый растворитель (например, меньше чем 1%).
Этап IX) способа изобретения является необязательным, но предпочтительным и относится к элюированию223Ra и/или227Ас из второй сильноосновной анионообменной смолы, применяя четвертую минеральную кислоту в водном растворе. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Четвертая минеральная кислота может быть кислотой, выбранной из H2SO4 или HNO3, предпочтительно HNO3;
б) Первая минеральная кислота может быть применена при концентрации от 1 до 12 М, такой как 3-10 М или 5-9 М, предпочтительно 7-8.5 М (например, около 8М), особенно если четвертая минеральная кислота представляет собой HNO3;
в) Водный раствор может не содержать или значительно не содержать любого спирта. В особенности, водный раствор может содержать меньше, чем 1% (например, 0-1%) любого спирта, выбранного из метанола, этанола и изопропанола, особенно метанола;
г)223Ra и/или227Ас может быть элюирован из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя 1-200 объемов колонны первой минеральной кислоты в водном растворе. Предпочтительно количество будет составлять 5-100 объемов колонны (например, около 50 объемов колонны).
Этап X) способа изобретения относится к элюированию227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя пятую минеральную кислоту в водном растворе при помощи которой генерируют третий раствор227Th. Этот этап и факторы, упомянутые в нем, могут иметь следующие предпочтительные особенности, либо отдельно, либо в любой целесообразной комбинации, и необязательно в любой целесообразной комбинации с любыми особенностями других этапов, как описано здесь:
а) Пятая минеральная кислота может быть кислотой, выбранной из H2SO4 и HCl, предпочтительно HCl.
б) Пятая минеральная кислота может быть применена при концентрации от 0.1 до 8М, предпочтительно 0.5-5М, более предпочтительно 2-4 М, наиболее предпочтительно около 3 М. Ее применяют особенно если вторая минеральная кислота представляет собой НСl.
в) Третий раствор227Th может быть элюирован из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя 1-200 объемов колонны второй минеральной кислотой в водном растворе. Предпочтительно количество будет составлять 1-100 объемов колонны (например, около 50 объемов колонны).
г) Водный раствор может не содержать или значительно не содержать других растворителей, таких как спиртовые растворители (например, меньше чем 1%).
д) Третий раствор227Th предпочтительно будет иметь степень загрязнения не больше чем 100 (например, 1-50) Бк227Ас на 100МБк Th, более предпочтительно не больше, чем 45 Бк227Ас на 100МБк227Th (например, не больше, чем 30) и наиболее предпочтительно не больше чем 5 Бк227Ас на 100МБк227Th. Чистота 1 Бк227Ас на 100МБк227Th или около 0.5 Бк227Ас на 100МБк227Th может непременно быть достигнута в третьем растворе.
е) Этапы VIII) - X) загрузки второго раствора227Th на вторую основную анионообменную смолу, элюирования223Ra и/или227Ас и элюирования третьего раствора227Th могут обеспечить коэффициент распределения227Ас к227Th, по меньшей мере, 5:1000000 (например, 5:1000000 - 5:10000000), предпочтительно, по меньшей мере, 5:50000000, более предпочтительно, по меньшей мере, 5:100000000.
ж)227Th может быть элюирован из указанной сильноосновной анионообменной смолы в незакомплексованной форме, такой как в форме простой соли в растворе (например, в виде соли пятой минеральной кислоты, такой как хлорид).
к) Необязательно, применения комплексообразователей, таких как DTPA можно избежать, и в одном варианте осуществления все растворы, применяемые на этапах VIII) - X) значительно не содержат комплексообразователей, таких как DTPA.
В дополнением к вышеуказанным этапам, способы изобретения и все соответствующие аспекты могут содержать дополнительные этапы, например, для проверки чистоты227Th для фармацевтических целей, для обмена противоионов, концентрирования или разбавления раствора или для регулирования факторов, таких как рН и ионные силы. Каждый из этих этапов, таким образом формирует необязательный, но предпочтительный дополнительный этап в различных аспектах данного изобретения.
Предпочтительно, что способы данного изобретения обеспечивают высокий выход продукта227Th. Это не только из-за желания избежать потерь или ценного продукта, но также из-за того, что весь потерянный радиоактивный материал формирует радиоактивные отходы, от которых должны потом безопасно избавляться. Таким образом, в одном варианте осуществления, по меньшей мере, 70%227Th, загруженного на этапе II) элюируют на этапе VII). Аналогично, если этапы VIII) - X) выполняют, по меньшей мере, 70%227Th, загруженного на этапе II) элюируют на этапе X). Они будут предпочтительно составлять выходы, по меньшей мере, 75%, более предпочтительно, по меньшей мере, 78% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 80%.
В конечных элюированных растворах (второй или третий) и в продукте227Th (необязательно сформированом или способном формироваться способами изобретения),227Th может содержать меньше, чем 10 Бк227Ас на 100МБк Th. Он предпочтительно будет составлять меньше, чем 5 Бк227Ас на 100МБк227Th.
Последующим получением способами, описанными здесь, второй или третий раствор227Th могут подвергнуться любому или всем из следующих необязательных этапов для проверки и подготовки к распределению:
XI) Визуальный осмотр продукта, внешний вид.
XII) Распределение дозы в подходящий сосуд, такой как стеклянный флакон.
XIII) Испарение растворителя из раствора.
IXX) Запечатывание, маркирование и/или упаковка для транспортировки.
XX) Испытания/выборка для контроля качества, например, чтобы проверить в течение испытания содержание227Th, радионуклидную идентичность (227Th), радионуклидную чистоту, особенно, чтобы подтвердить допустимый уровень содержания227Ас и223Ra и/или чтобы провести испытание на бактериальные эндотоксины.
В соответствующем аспекте данного изобретения, дополнительно обеспечивают фармацевтическую композицию, содержащую227Th и необязательно, по меньшей мере, один фармацевтически приемлемый разбавитель. Такая фармацевтическая композиция может содержать227Th, чистоты, определенной здесь, необязательно сформированной или способной формироваться способами данного изобретения. Подходящие носители и разбавители, включая воду для инъекций, регуляторы рН и буферы, соли (например, NaCl) и другие подходящие материалы будут хорошо известны специалистам в данной области техники.
Фармацевтические композиции будут содержать227Th, как описано здесь, как правило, в виде иона, такого как ион Th4+. Такие композиции могут содержать простую соль227Th изобретения, но более предпочтительно будут содержать комплекс227Th изобретения, по меньшей мере, с одним лигандом, таким как октадентатный лиганд 3,2-гидроксипиридинон (3,2-НОРО), лиганд DOTA (тетраазациклододекан-тетрауксусная кислота, такая как 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота) и/или лиганд NOTA (триазациклононан-триуксусная кислота, такая как 1,4,7-триазациклононан-N,N',N''-триуксусная кислота). Подходящие лиганды раскрываются в WO 2011/098611, которая настоящим документом включена путем ссылки, особенно ссылкой на формулы I - IX, раскрытые здесь, которые представляют обычные подходящие лиганды НОРО. Такие лиганды могут быть применены самостоятельно или соединенными, по меньшей мере, с одним меченным фрагментом, таким как антитело. Антитела, конструкции антител, фрагменты антител (например, фрагменты FAB или F(AB)'2 или любой фрагмент, содержащий, по меньшей мере, один антиген, связанный с областью(ями)), конструкции фрагментов (например, одноцепочечные антитела) или их смеси являются особенно предпочтительными. Фармацевтические композиции изобретения, таким образом, могут содержать ион Th4+ из227Th фармацевтической чистоты, как раскрыто здесь, образующий комплекс, соединенный с лигандом, таким как лиганд 3,2-гидроксипиридинон (3,2-НОРО), и, по меньшей мере, с одним антителом, фрагментом антитела или конструкцией антитела, плюс необязательно фармацевтически приемлемые носители и/или разбавители.
Как применено здесь, термин "содержащий" дают в явном значении, таким образом, что необязательно могут присутствовать дополнительные компоненты (таким образом раскрывается и "явная" и "неявная" формы). В отличие от него термин "включающий" дают только в неявном значении, таким образом, что (до эффективной, измеряемой и/или абсолютной степени), будут присутствовать только определенные вещества (включая любые необязательные вещества если требуется). Соответственно, смесь или вещество, описанное как "существенно включающее" будет в сущности включать указанные компоненты таким образом, что любые дополнительные компоненты не затрагивают сущность поведения в любой значительной мере. Такие смеси, например, могут содержать меньше чем 5% (например, 0-5%) других компонентов, предпочтительно меньше, чем 1% и более предпочтительно меньше чем 0.25% других компонентов. Аналогично, если термин дают в виде "значительно", "около", "в пределах" или "приблизительно" данного значения, это дает возможность для данного точного значения, и независимо дает возможность для малой вариабельности, особенно если он не затрагивает сущности описанного признака. Таким образом вариабельность может составлять, например, ±5% (например, ±0.001% - 5%), предпочтительно ±1%, более предпочтительно ±0.25%. Все % здесь даются по массе, если не определено иначе.
Изобретение сейчас будет дополнительно проиллюстрировано ссылкой на следующие неограничивающие примеры и приложенные фигуры, на которых:
Фиг. 1 Показывает обычный производственный процесс и контроль, содержащие вариант осуществления способа данного изобретения, включая несколько необязательных этапов. На Фиг. 1 определено следующие этапы:
(1) Хранение генератора в течение прироста количества радионуклидов227Th.
(2) Испарение генератора досуха перед загрузкой.
(3) Растворение сухого генератора в растворе азотной кислоты в метаноле и загрузка на первую анионообменную колонну.
(4) Элюирование223Ra и227Ас, применяя азотную кислоту (регенерация227Ас для генератора) и элюирование первого раствора227Th HCl.
(5) Загрузка первого раствора227Th на катионообменную колонну, элюирование227Ас и223Ra азотной кислотой (в отходы) и элюирование второго раствора227Th ацетатным буфером.
(6) Подкисление второго раствора227Th концентрированной азотной кислотой и загрузка на вторую анионообменную колонну.
(7) Элюирование227Ас и223Ra азотной кислотой (в отходы) и элюирование третьего раствора227Th HCl.
(8) Распределение227Th в стеклянные флаконы.
(9) Испарение третьего раствора227Th, чтобы остался хлорид227Th.
(10) Контроль качества лекарственного вещества хлорида227Th.
Примеры
Пример 1 - План типичного процесса
Торий-227 генерируют природным распадом актиния-227. Разделение и очищение для формирования радионуклидного компонента хлорида тория-227, осуществляют в профильной производственной линии для хлорида тория-227.
Исходным материалом в производственном процессе хлорида тория-227 является актиний-227 в растворе азотной кислоты (А-генератор).
А-генераторы хранят в течение прироста количества радионуклидов тория-227 промежуточного производства партий хлорида тория-227, и применяют неоднократно для производства хлорида тория-227. Количество актиния-227 в А-генераторе и время прироста количества радионуклидов для применяемого А-генератора, будет определять уровень радиоактивности в полученной в результате партии хлорида тория-227. Твердофазную экстракцию (ТФЭ) на анионо- и катионообменных смолах применяют для отделения тория-227 от предшествующего ему нуклида актиния-227 и для дополнительного удаления радия-223 и дочерних радию-223 нуклидов.
Производство тория-227 включает следующие этапы:
1) хранение в течение прироста количества радионуклидов тория-227,
2) испарение досуха,
3) растворение,
4) разделение Тория-227,
5) очищение #1 Тория-227,
6) подкисление элюата Тория-227 из Очищения #1,
7) очищение #2 Тория-227,
8) распределение элюата тория-227,
9) испарение путем нагрева,
10) испытание и Выпуск.
Этап разделения на первом анионообменном ТФЭ картридже (этап 4) основывается на формировании негативно заряженных комплексов тория-227 с раствором элюента и улавливании этих негативно заряженных комплексов на первом анионообменном ТФЭ картридже, при этом актиний-227 и радий-223 проходят через смолу при примененных условиях, и регенерируются назад в А-генератор. Элюат тория-227 из анионообменного ТФЭ картриджа загружают на катионообменный ТФЭ картридж (второй картридж - этап 5). За этим следует дополнительное очищение на дополнительном анионообменном ТФЭ картридже (третий картридж - этап 7).
Второй и третий ТФЭ картриджи, как правило, применяют, чтобы удалить избыточные количества актиния из первого элюата тория-227, который прошел первый очищающий картридж. Для этих этапов разделения и очищения применяют растворы сырьевых материалов и растворы предварительно смешанных сырьевых материалов с определенными объемами, чтобы минимизировать количество этапов ручного обслуживания и средств управления без остановки процесса. Во время процесса эти растворы применяют, улавливают и элюируют, как, например, твердофазной экстракцией, без отбора фракций на любом из трех этапов разделения/очищения. Конечный очищенный элюат тория-227 распределяют во флаконы и испаряют путем нагрева, чтобы сформировать пленку хлорида тория-227.
Пример 2 - Очищение партии
Данные из одной партии флаконов227Тп 110 МБк обеспечены в поданной ниже таблице.
ЭЕ = Эндотоксиновая единица; МЧ = Меньше, чем.
Изобретение относится к получению тория-227. Раскрыт способ генерирования227Th фармацевтически приемлемой чистоты, включающий I) получение смеси генератора, включающей227Ac,227Th и223Ra; II) загрузку указанной смеси генератора на сильноосновную анионообменную смолу; III) элюирование смеси указанных223Ra и227Ac из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя первую минеральную кислоту в водном растворе; IV) элюирование227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя вторую минеральную кислоту в водном растворе, при этом генерирует первый раствор227Th, содержащий примесь223Ra и227Ac; V) загрузку первого раствора227Th на сильнокислотную катионообменную смолу; VI) элюирование, по меньшей мере, части примеси223Ra и227Ac из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя третью минеральную кислоту в водном растворе; VII) элюирование227Th из указанной сильнокислотной катионообменной смолы, применяя первый водный буферный раствор, чтобы обеспечить второй раствор227Th; VIII) загрузку второго раствора227Th, элюированного на этапе VII) на вторую сильноосновную анионообменную смолу; IX) элюирование223Ra и/или227Ac из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя четвертую минеральную кислоту в водном растворе; и X) элюирование227Th из указанной сильноосновной анионообменной смолы, применяя пятую минеральную кислоту в водном растворе, чтобы обеспечить третий раствор227Th. Изобретение обеспечивает получение тория-227 высокой радиохимической чистоты и потерю не больше чем 0,05 % первоначального227Ac при каждом цикле регенерации. 24 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 1 ил.