Química NuclearQuímica Nucleare e RadiofarmáciaRadiofarmácia

Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica

AC Santos - 2008/2009

T 5

Radiofármacos Radiofármacos marcados marcados comTccomTcIsótopos e isómeros do TcIsótopos e isómeros do Tc

≈≈ 20 isótopos 20 isótopos (A: 90 (A: 90 –– 110), 110), todos radioactivos todos radioactivos (T½: 0,8 (T½: 0,8 segseg –– 110110Tc a 4,2 A Tc a 4,2 A –– 9898Tc)Tc)9696Tc Tc (4,3 d) [EC, (4,3 d) [EC, γγ]] e e 97m97mTc Tc (90 d) (90 d) [IC,[IC, γγ]] →→ estudos estudos biodistribuiçãobiodistribuição animais animais99m99mTc Tc (6,02 h) [IC, (6,02 h) [IC, γγ]] →→ MN, clínicaclínica9999Tc Tc (2,1 x 10(2,1 x 1055 A) [ A) [ββ--]] →→ quíquí. macroscópica porque . macroscópica porque mgmg podem ser manuseados sem podem ser manuseados sem

risco (material de vidro comum de risco (material de vidro comum de lablab protege contra protege contra ββ--),), mas é radioactivo mas é radioactivo ⇒⇒ manipulações em manipulações em lablab aprovados para aprovados para ↓↓ doses de radioactividade doses de radioactividade

Propriedades químicas gerais do TcPropriedades químicas gerais do Tc

Tc é 1 metal de transição da 2ª fila e do Grupo VII na TP,Tc é 1 metal de transição da 2ª fila e do Grupo VII na TP,abaixo do Mn e acima do Re. A sua química é abaixo do Mn e acima do Re. A sua química é ↑↑+ + ≈≈ à do à doRe mas há Re mas há ≠≠ss sendo a principal: o potencial sendo a principal: o potencial redoxredox →→ Tc Tcé é ↑↑+ fácil de reduzir.+ fácil de reduzir.

6octaedro[Tc(CNC(CH3)3)3]++1 (d6)

5não deter.[Tc(CO)5]--1 (d8)

6octaedro[Tc2(CO)10]0 (d7)

6octaedro[Tc(diars)2]+2 (d5)

7octaedro[TcCl(CDO)3BCH3]+3 (d4)

6octaedro[TcCl6]2-+4 (d3)

8dodecaedro[Tc(diars)2Cl4]++5 (d2)

4tetraedro[TcO4]2-+6 (d1)

9Prisma triangular[TcH9]2-+7 (d0)

Nº decoordinantes

GeometriaComposto

grauoxidação e

configuraçãoelectrónica

A química do Tc é A química do Tc é ↑↑ rica. rica.estados de oxidação: -1 a +7 com nº de coordenação de 4 a 9.estados de oxidação: -1 a +7 com nº de coordenação de 4 a 9.

Coordenação

ExEx: da diversidade de estruturas - para º oxidação +5 a geometria de: da diversidade de estruturas - para º oxidação +5 a geometria depirâmide quadrangular é também muito comum, principalmente nospirâmide quadrangular é também muito comum, principalmente nosradiofármacosradiofármacos..

Tc

O

O

X

X X

X║

║

octaedro

Tc

O

X

X X

X

║

pirâmide quadrangular

Tc

N

X

X X

X

│││

pirâmide quadrangular

Química do Tc - Química do Tc - radiofármacosradiofármacos

Considerações básicas Considerações básicas –– porquê 1 kit? porquê 1 kit?

99m99mTc é fornecido pelo gerador Tc é fornecido pelo gerador 9999Mo Mo –– 99m99mTc de onde se obtémTc de onde se obtém99m99mTcOTcO44

-- em condições estéreis e em condições estéreis e apirogénicasapirogénicas n1 sol. n1 sol. NaClNaCl, , concconc..≈≈1010-7-7M.M.

1 gerador de 3,7 1 gerador de 3,7 GBqGBq eluídoeluído 24h antes: 24h antes:37 37 MBqMBq (1 (1 mCimCi) de ) de 99m99mTc Tc ≈≈ 1,9 x 10-7 mg de Tcde Tc

radionuclidoradionuclido →→ pertecnetatopertecnetato ou transformado para produzir ou transformado para produzircompostos marcados sob a forma de kits contendo 1 agente redutorcompostos marcados sob a forma de kits contendo 1 agente redutor(geralmente Sn(geralmente Sn2+2+)) e 1 ligando para formar 1 complexo com Tc e 1 ligando para formar 1 complexo com Tc

Componentes de 1 Componentes de 1 kitkit para para 99m99mTcTc

ligando ligando →→ constituinte + importante constituinte + importante

agente redutor agente redutor →→ porpor razões práticas razões práticas (solubilidade (solubilidade aqaq.,.,estabilidade, estabilidade, ↓↓ toxicidade, eficácia à toxicidade, eficácia à temptemp ambiente) ambiente) usam-se vários usam-se várioscompostos estanhados compostos estanhados ((fluoretofluoreto, citrato, , citrato, tartratotartrato e cloreto de Sn = + e cloreto de Sn = +comum);comum); outros redutores: outros redutores: hidrazinahidrazina, , ácác. . sulfónicosulfónico, , formamidinaformamidina

▪▪ natureza do redutor influencia muito natureza do redutor influencia muito biodistribuiçãobiodistribuição!! ▪▪ quantidades iniciais de Snquantidades iniciais de Sn2+2+ e ligando são muito e ligando são muito

importantes!importantes!

◊◊ > Sn > Sn →→ hidrólise de Sn formação de hidrólise de Sn formação de 99m99mTcOTcO22◊◊ < Sn < Sn →→ redução incompleta de redução incompleta de 99m99mTcOTcO44

--

Componentes de 1 Componentes de 1 kitkit para para 99m99mTc Tc ((contcont.).)

aditivos ou aditivos ou conservantesconservantes →→ assegurar integridade e eficácia. assegurar integridade e eficácia.Não podem reagir com componentes e devem prevenir a suaNão podem reagir com componentes e devem prevenir a suadegradaçãodegradação

▪▪ antioxidantesantioxidantes: evitar degradação : evitar degradação porpor oxidação; ajudam oxidação; ajudam conservar a redução no caso da formação de conservar a redução no caso da formação de oxidantesoxidantes porpor radióliseradiólise ((exex: : ácác. . ascórbicoascórbico e e ácác. . gentísicogentísico para para kitskits de de 99m99mTc)Tc) ▪▪ tampões: pureza tampões: pureza radioquímradioquím. e . e biodistribuiçãobiodistribuição depende do depende do pHpH

((exex: fosfato): fosfato) →→ DMSA e DMSA e fosfomicinafosfomicina: alteram muito : alteram muito comportamento bioquím. e comportamento bioquím. e biodistribuiçãobiodistribuição

▪▪ agentes agentes solubilizadoressolubilizadores: problemas de solubilidade raros em: problemas de solubilidade raros emkitskits; novos ; novos prodprod. Para fluxo . Para fluxo cardíacocardíaco e e cerebralcerebral ⇒⇒ novosnovosproblemas problemas →→ surfactantesurfactante para para isonitriloisonitrilo do MIBI; do MIBI;

surfactantessurfactantes também ajudam à não agregação de também ajudam à não agregação de suspensões suspensões ((exex: ureia): ureia)

Componentes de 1 Componentes de 1 kitkit para para 99m99mTc Tc ((contcont.).)

aditivos ou aditivos ou conservantesconservantes → → ((contcont.).)

▪▪ ““ajustadores de volumeajustadores de volume”” = = empacadoresempacadores, normalmente , normalmente NaClNaCl

▪▪ quelatoquelato intermediário intermediário →→ ligandosligandos adicionais para maximizar adicionais para maximizar rendimento do rendimento do kitkit;;

exex: para : para ligandosligandos que formam complexos fracos com que formam complexos fracos com 99m99mTc Tc →→ citrato ou citrato ou gluconatogluconato de DTPA; úteis em casos de de DTPA; úteis em casos de formação lenta dos complexos em relação ao Tc reduzido formação lenta dos complexos em relação ao Tc reduzido ––hidrolizadohidrolizado e quando se usam e quando se usam ligandosligandos instáveis ou instáveis ou insolúveisinsolúveis

Marcação de 1 Marcação de 1 colóidecolóide com com 99m99mTcTc

Marcação com IodoMarcação com Iodo

Iodo Iodo →→ pertence grupo VIIA da TPpertence grupo VIIA da TP

tem 7 estados de valência tem 7 estados de valência

+ reactivo + reactivo porpor isso ocorre sob a forma de I isso ocorre sob a forma de I22 que sofre que sofrevaporização à vaporização à temptemp. ambiente e pressão atmosférica. ambiente e pressão atmosférica

pouco solúvel em H2O mas é solúvel em solventes não polares pouco solúvel em H2O mas é solúvel em solventes não polares

isótopos artificias usados em MN: isótopos artificias usados em MN:

131131I (T½ = 8 d, I (T½ = 8 d, ββ + + γγ))125125I (T½ = 60 d, 2 I (T½ = 60 d, 2 γγ))123123I (T½ = 0,55 d, I (T½ = 0,55 d, γγ 159 159 KeVKeV))

Marcação com Iodo Marcação com Iodo ((contcont.).)

123 123I I →→ + adequado para diagnóstico + adequado para diagnóstico inin vivo vivo; produzido ; produzido porpor ciclotrãociclotrão (E = 159 (E = 159 KeVKeV) (caro)) (caro)

125125I I →→ usado para usado para iodaçãoiodação de compostos para estudos de compostos para estudos inin vitrovitro (27 (27 –– 35 35 KeVKeV) e estudos preliminares de distribuição ) e estudos preliminares de distribuição em tecidos animais a vários temposem tecidos animais a vários tempos

131I bastante usado há alguns anos para diagnóstico 131I bastante usado há alguns anos para diagnóstico inin vivo; vivo;T½ longo (8 d) e T½ longo (8 d) e ↑↑ E do E do γγ = 364 = 364 KeVKeVEmissão Emissão ββ contribui para grande dose de radiação do contribui para grande dose de radiação dodoente; terapêuticadoente; terapêutica

Marcação com Iodo Marcação com Iodo ((contcont.).)

radioiodoradioiodo →→ forma do forma do iodetoiodeto aprisionado pela tiróide aprisionado pela tiróide →→ diagnóstico alterações desta glânduladiagnóstico alterações desta glândula

radioiodaçãoradioiodação pode ser feita de várias maneiras, dependendo da pode ser feita de várias maneiras, dependendo danatureza do composto e sua finalidadenatureza do composto e sua finalidade

radioisótoposradioisótopos para marcação com I estão comercialmente para marcação com I estão comercialmentedisponíveis na forma de disponíveis na forma de iodetoiodeto dede sódio, sem transportador, sem sódio, sem transportador, semagentes redutores e actividade específica > 3 700 agentes redutores e actividade específica > 3 700 GBqGBq/mg (/mg (123123I),I),622 622 GBqGBq/mg (/mg (125125I) e > 185 I) e > 185 GBqGBq/mg (/mg (131131I)I)

volatilização é muito fácil! Não tem estabilizadores na forma de volatilização é muito fácil! Não tem estabilizadores na forma deSS22OO33

2-2-; manipulação em nichos/; manipulação em nichos/hotteshottes

fenómenos de fenómenos de adsorçãoadsorção deve ser tido em conta deve ser tido em conta →→ quantidades quantidadesmolares pequenas do iodo radioactivo estávelmolares pequenas do iodo radioactivo estável

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação

técnica técnica oxidativaoxidativa

monocloretomonocloreto de I de I

método de conjugação método de conjugação

método método electrolíticoelectrolítico

método de método de desmetalaçãodesmetalação

método com esferas de I método com esferas de I

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

radioiodaçãoradioiodação oxidativaoxidativa

Desenvolvida para proteínas: I+ forma quím. activa para substituição electrofílica nos resíduos tirosil e histidil

Electrólise da mistura de radioiodeto + composto marcado↓

liberta-se iodo reactivo que marca o composto (lenta e uniforme)

Rendimento de marcação ≈ 80%, na ausência de transportadordo Iodo

Método da cloramina-TMétodo do iodogénio

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

radioiodaçãoradioiodação oxidativaoxidativa ((contcont.).)

• Método da cloramina-T

• sal de sódio de N-monocloro-p-toluenesulfonamida(oxidante moderado)

• composto + cloramina-T solução 131I-INa cloramina-T oxida o iodeto que marca o composto

• rendimento marcação > 90%, mas cloramina-T é muitoreactiva e pode desnaturar proteínas

• pode ser subst. por nitrito de Na* e hipoclorito de Na*

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

radioiodaçãoradioiodação oxidativaoxidativa ((contcont.).)

• Método do iodogénio

para marcação de proteínas e membranas celulares

• dissolver iodogénio em cloreto de metileno, evaporar emtubo para formar 1 película uniforme interna• misturar radioiodo + proteína dentro do tubo 10 a 15 min,remover mistura por decantação• iodogénio oxida o iodeto que marca a proteína• iodeto que não reagiu é retirado por cromatografia emcoluna (gel de Sephadex ou DEAE de troca iónica)• pouca desnaturação da proteína porque a reacção ocorreem fase sól. e iodogénio é pouco solúvel em H2O• 70% < rendimento de marcação < 80%

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

mét. mét. enzimáticoenzimático

proteínas e hormonas

Junta-se 1 enzima (ex: lactoperoxidade, cloroperoxidade)+[H2O2] nmolar + composto ⇒ peróxido de hidrogénio oxida I a Ireactivo que marca o composto

Desnaturação ou alteração moléculas orgânicas é mínima devido↓ [H2O2]

60% < rendimento de marcação < 85%

↑ actividade específica

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

monocloretomonocloreto de I de I

Radioiodo é equilibrado com 127I estável em HCldil.

Mistura adiciona-se directamente ao composto a marcar a pH etemp. específicos

50% < rendimento de marcação > 80%

Pode ser introduzido I “frio” a partir de ICl na molécula ⇒↓ actividade específica ⇒ rendimento imprevisível, dependendo daquantidade de ICl adicionado

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

monocloretomonocloreto de I de I

Radioiodo é equilibrado com 127I estável em HCldil.

Mistura adiciona-se directamente ao composto a marcar a pH etemp. específicos

50% < rendimento de marcação > 80%

Pode ser introduzido I “frio” a partir de ICl na molécula ⇒↓ actividade específica ⇒ rendimento imprevisível, dependendo daquantidade de ICl adicionado

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

mét. conjugação mét. conjugação

proteínas

N-SHPP [N-succinimidil-3,(4-hidroxifenil)propionato] éradioiodado pelo mét. Cloramina-T e separado da mistura

Este agente junta-se à proteína ligação ⇒ amida com grupos lisina da proteína

N-SHPP radioiodado comercialmente disponível em benzeno seco

↓ rendimento de marcação mas não há alteração da moléculaproteica

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

mét. mét. electrolíticoelectrolítico

Electrólise de 1 mistura de raidoiodo + composto a marcar (ex:proteína) ⇒ liberta-se iodo reactivo que marca o composto

Libertação lenta e homogénea do I ⇒ iodação uniforme, naausência de transportador de I

Rendimento de marcação ≈ 80%

Métodos de Métodos de radioiodaçãoradioiodação ((contcont.).)

mét. mét. desmetalaçãodesmetalação ou de troca ou de troca

↑ estabilidade in vivo de proteínas iodadas,

Intermediários organometálicos (organotálio, organomercúrio,organosilano, organoborano, organoestanano = SBSB =succinimidil p-tri-n-butilestanil benzoato) para iodação do anelaromático do precursor

Lig. C-metal é quebrada pela radioiodação na presença de 1agente oxidante (Cloramina-T, iodogénio)

ex: tamoxifeno, vinil estradiol, fenil ácido gordos

Métodos de Métodos de radioiodação radioiodação ((contcont.).)

mét. com esferas ( mét. com esferas (““contascontas””) de I) de I

peptídeos e proteínas com grupos tirosina

Esferas = oxidante N-clorobenzenosulfonamida imobilizada emesferas de poliestoreno de 2,8 mm ∅

Esferas estáveis 6 M (frasco escuro, 4º C)

Radioiodação = juntar 5 ou 6 esferas + 100 µg proteína +131I-INa em 0,5 ml tampão fosfato n1 tubo fechado com tampa depolestireno, 15 min à temp. ambiente

Separação convencional (precipitação, troca aniónica, filtração degel, diálise)

Pouca desnaturação proteínas

Rendimento de marcação ≈ 99%