Die Produktion von Radioisotopen ist ein interdisziplinäres Gebiet, in dem Natur- und Ingenieurwissenschaften miteinander verschmelzen. Die Gruppe „Zyklotron und Target-Entwicklung“ am DKFZ nutzt diese Mischung, um sich auf die Identifizierung und Produktion solcher Isotope zu konzentrieren, die mit verschiedenen biologisch aktiven Molekülen markiert werden, um entweder bereits etablierte oder neuartige Radiopharmaka für präklinische und klinische Anwendungen herzustellen. Die daraus resultierenden Radiopharmazeutika werden sowohl für die diagnostische und/oder interne Strahlentherapie als auch zur Etablierung neuartiger Behandlungsmethoden für eine präzisere Erkennung und Therapie von Krebszellen eingesetzt. Für jede dieser Anwendungen werden geeignete radioaktive Isotope benötigt, die hauptsächlich Teilchen emittieren, z. B. Positronen, Alphas und Betas. Diese Isotope dienen je nach ihrer Zerfallsart sowohl als Therapeutika für die interne Strahlentherapie oder Radioligandentherapie (RLT), als auch für die Diagnose von Tumorzellen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET).
Zyklotronbasierte Radioisotope werden in der Regel durch den Beschuss eines chemischen Zielmaterials mit hochenergetischen Protonen oder Deuteronen erzeugt. Dieses chemische Material oder “Target” kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen. Die Targets sind in einer speziellen Anordnung eingeschlossen, die von allen Seiten gekühlt wird, um zu verhindern, dass sie bei den sehr hohen Temperaturen und variablen Druckunterschieden, die beim Beschuss entstehen, schmelzen. Der Entwurf und die Entwicklung dieses gesamten Konzepts wird als „Target-Entwicklung“ oder „Targetry“ bezeichnet.
Unsere Gruppe hat sich zum Ziel gesetzt, solche homogenen und nachhaltigen Hochstrom-Zyklotron-Targets in unseren Radiochemie-Labors für Radiometalle zu entwickeln, die in unserer näheren Umgebung nicht oder nur selten verfügbar sind, sowohl für den thera(g)nostischen Ansatz, z. B. 186Re für 99mTc/186Re, 103Pd für 90Y/103Pd, 86Y für 90Y/86Y, 67Cu für 64Cu/67Cu, 47Sc für 44gSc/47Sc und für vielversprechende diagnostische Ansätze, z. B. 61Cu, 55Co, 66Ga, 68Ga, 45Ti. Die gesamten Target-Einheiten werden mit Hilfe von Simulationssoftware wie SRIM, FLUKA™, COMSOL Multiphysics® und 3D-CAD-Designsoftware erstellt. Die Targetkörper sollen auf ihre chemischen, physikalischen und atomaren Eigenschaften hin untersucht werden, die solch hohen Temperaturen und Drücken standhalten, ohne verformt zu werden, und die als Frischmaterial wiederverwendet werden können.
Der prä- und postchemische Prozess der bestrahlten Targetlösung wird in einer manipulatorgestützten “Heißzelle”, der Firma Von Gahlen® Netherland B.V., durchgeführt, die am DKFZ installiert ist. Nach der Bestrahlung werden die gewünschten radioaktiven Isotope abgetrennt und mit ihren jeweiligen Bindemolekülen markiert, die später als fertig entwickeltes Radiopharmazeutikum für in-vivo- und in-vitro-Studien weitergegeben werden, womit die Funktionalität unseres Bereichs „Radiopharmazeutika und präklinische Studien“ abgeschlossen ist.
Team
2 Mitarbeiter:innen
