Radiomarkierung von HPMA-basierten, funktionalisierten Polymeren mit metallischen Radionukliden für die medizinische Anwendung als Theranostika

Für eine erfolgreiche Behandlung bösartiger Tumore ist eine frühzeitige Diagnose, aber auch eine effektive und effiziente Therapie essentiell. In diesem Zusammenhang sind Nanomaterialien in den Fokus der Arzneimittelentwicklung gerückt, welche für Diagnostik und Therapie genutzt werden könnten.rnSystematische Studien zur Radiometallmarkierung von Nanopartikeln und deren Stabilität in vitro im Zusammenhang mit der Struktur des Linkers und dem Anteil an Chelator wurden anhand verschiedener HPMA-DOTA-Konjugate durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Linkerstruktur und der Belegungsgrad sowohl die Markierung als auch die in vitro -Stabilität von radiometallmarkierten HPMA-rnDOTA-Konjugaten beeinflussen.rnFür die Markierung selbst stehen mehrere Generator-produzierte metallische Positronenemitter zur Verfügung. Infolge der gesetzlichen Bestimmungen muss das Eluat der Generatoren bestimmte Spezifikationen (Elutionsausbeute, Durchbruch des Mutternuklids, Gehalt an Fremdionen, pH-Wert etc.) erfüllen, um für die Darstellung von Radiopharmaka verwendet werden zu können.rnFür das bereits etablierte PET-Nuklid 68Ga konnte eine Ethanol-basierte Aufreinigung entwickelt werden, welche hohe Elutions- und Markierungsausbeuten sowie Radionuklidreinheit garantiert und damit einen wichtigen Schritt für die Entwicklung von Kit-Formulierungen repräsentiert. Ausserdem konnten zwei Methoden zur Qualitätskontrolle entwickelt werden, welche es ermöglichen die Radionuklidreinheit des initialen 68Ga-Eluats, aber auch des finalen 68Ga-Radiopharmakons innerhalb einer Stunde ohne γ–Spektroskopie zu bestimmen.rnWährend mit 68Ga die Pharmakokinetik markierter Derivate für einen Zeitraum von bis 3 Stunden zugänglich ist, deckt das Generator-produzierte 44Sc eine Periode von bis zu einem Tag ab. Damit lässt sich die Pharmakokinetik markierter polymerer Drug Carrier-Systeme – von der frühen Ausscheidungsphase bis hin zu organspezifischen Akkumulationen durch passives und aktives Targeting – gut beschreiben.rnFür 44Sc konnte anhand der Modellverbindung DOTATOC gezeigt werden, dass das aufgereinigte Generatoreluat für die Markierung mit hohen radiochemischen Ausbeuten geeignet ist und etablierte Markierungsmethoden übertragbar sind. In weiterführenden Studien zur molekularen Bildgebung könnte das Potential dieses PET-Nuklids für die Langzeitbildgebung gezeigt werden.

An early diagnosis of cancer followed by an effective and efficient therapy is essential for a successful tumor treatment. Nanomaterials moved into the focus of modern research and medicine, which could be utilized for diagnostic and therapeutic purposes.rnSystematic investigations in regard to labeling with metallic radionuclides and their in vitro stability in relation to linker structure and incorporation rate of the chelator performed using several HPMA-DOTA conjugates. This study confirms the influence of linker structure and incorporationrate on labeling and in vitro stability.rnFor labeling several metallic positron emitter are available via radionuclide generator systems. As a result of legal regulations the generator eluate has to comply assigned specifications (elution yield, generator breakthrough, content of impurities, pH etc.) to be utilized for radiopharmaceutical synthesis.rnFor the established PET isotope 68Ga an ethanol-based purification method was developed, which ensures radionuclidic purity with simultaneous high elution and improved labeling yields. This represents an important step towards the kit-type synthesis of 68Ga-radiopharmaceuticals. Furthermore two qualityrncontrol methods were developed which allow the determination of radionuclidic purity in initial 68Ga-eluate and of the final injectable 68Ga-radiopharmaceutical within one hour without the need of γ-spectroscopy.rnUtilizing 68Ga pharmacokinetics of labeled derivatives are only accessible for a period of up to 3 hours, while generator-produced 44Sc covers periods up to one day. Thereby pharmacokinetics of labeled polymer drug carrier systems can be tracked from early elimination up to organ specific accumulation with passivernor active targeting.rnAt last, it was shown that labeling with 44Sc of a model compound (DOTATOC) is possible, achieving high radiochemical yields utilizing purified generator eluate. It could be demonstrated that established radiochemical methods can be adopted easily and may allow follow-up research on PET/CT imaging withrnthis new trivalent metallic positron emitter.