933 resultados para radiopharmaceutical chemistry


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Eine häufige Art der Chemotherapie ist die Behandlung von Tumoren mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika, die eine Alkylierung von Guanin in der DNA verursachen. Daraus resultieren eine Blockierung der DNA-Synthese und ein Rückgang im Tumorwachstum. Das Enzym O6-Methylguanin-DNA-methyltransferase (MGMT) ist in der Lage, solche Schäden zu reparieren. Da MGMT auch in verschiedenen Tumorarten exprimiert wird, eine Tatsache, die therapeutische Effekte verringern könnte, wird zur Zeit die Gabe von Inhibitoren der MGMT, wie O6-Benzylguanin, vor der eigentlichen Chemotherapie untersucht. Um möglicher Weise die Selektivität dieser Verbindungen für Tumor- vs. gesundem Gewebe und auch die in vivo-Eigenschaften zu verbessern, wurden glycosylierte Inhibitoren vorgeschlagen. Für eine Entwicklung neuer MGMT-Inhibitoren wäre es hilfreich, die in vivo Bioverteilung in Tier und Mensch durch eine Markierung mit geeigneten Isotopen verfolgen zu können. Im Moment existiert keine Möglichkeit, den MGMT-Status eines Tumors nicht-invasiv zu visualisieren. Diese Information kann sehr wichtig für die Planung einer Chemotherapie mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika sein. Mit Methoden wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder der Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie (SPECT) ist eine nicht-invasive Quantifizierung von biochemischen Prozessen prinzipiell möglich. Hierfür wurden verschiedenen MGMT-Inhibitoren bereits mit Isotopen wie Fluor-18, Kohlenstoff-11 un Iod-131 markiert, aber sie waren aus unterschiedlichen Gründen nicht geeignet. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von neuen O6-derivatisierten Guaninen, die über einen C8-Spacer an der N9-Position des Guanins mit einer Glucose-Einheit konjugiert werden sollten, geeigneten Markierungsvorläufern und Radioiodierungs-Methoden. Durch Wahl eines geeigneten Radioiodisotops für die Markierung des Restes an der O6-Position des Guanins kann die ex vivo-Bioverteilung dieser Verbindungen in tumortragenden Nacktmäusen (Iod-131) und die Untersuchung der in vivo-Verteilung (Iod-123) durchgeführt werden. Daher wurden O6-(5-Iodothenyl)- (ITG) und O6-(3-Iodbenzyl)guanin-Derivate (IBG) sowie ihre Glucose-Konjugate ITGG und IBGG synthetisiert. Von diesen inaktiven Standard-Verbindungen wurden die IC50-Werte zur MGMT bestimmt. Da sie alle im nM-Bereich lagen, schienen die Verbindungen für weitere Untersuchungen geeignet zu sein. Die Radiomarkierung der Inhibitoren mit Iod-131 bzw. Iod-123 wurde durch Umsetzung der Trialkyl-stannylierten Markierungsvorläufer mit der Chloramin T-Methode in mittleren (Iod-123) bis hohen (Iod-131) radiochemischen Ausbeuten und mit hohen radiochemischen Reinheiten durchgeführt. Mit den 131I-iodierten Verbindungen wurde die spezifische Bindung zur MGMT nachgewiesen, eine Eigenschaft, die essentiell für eine weitere Verwendung dieser Derivate ist. Sie wurden auch zur Bestimmung der ex vivo-Tumor- und Organverteilung in tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-), Glioblastom) verwendet. In allen Fällen war die Tumoraufnahme der nicht-konjugierten Guanin-Derivate höher als die der entsprechenden Glucose-Konjugate. Das Tumor-Blut-Verhältnis, das sehr wichtig für einen potentiellen Einsatz der Verbindungen als Tracer des MGMT-Status eines Tumors ist, variierte abhängig von der Kinetik. Zu allen Zeitpunkten war die in vivo-Deiodierung der Glucose-Konjugate deutlich geringer als die von ITG oder IBG. Unter Verwendung von [131I]IBG und [131I]IBGG wurde die Biodistribution nach Inhibition der Natrium-abhängigen Glucose-Transporter, die zumindests teilweise für die Aufnahme der MGMT-Inhibitoren in Zellen verantwortlich sind, durch Phloretin untersucht. Einen Unterschied in der Tumoraufnahme zwischen den mit Phloretin behandelten und den unbehandelten Mäusen konnte nicht beobachtet werden, wahrscheinlich weil die Akkumulation im Tumor generell niedrig war. Mit den 123I-iodierten Verbindungen [123I]IBG und [123I]IBGG wurden in vivo-Scans an tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-)) mit einer Kleintier-SPECT-Kamera durchgeführt. In beiden Fällen wurde eine geringe Akkumulation in den Tumoren im Vergleich zu anderen Organen beobachtet, was die ex vivo-Biodistributionsdaten bestätigte.

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Das Element Arsen besitzt eine Reihe von Isotopen, die in nahezu trägerfreier Form (nca) produziert werden können und deshalb in der Radiopharmazie für die Diagnose oder Endoradiotherapie Verwendung finden können. Bei der Positronenemissionstomographie (PET) gibt es eine gewisse Lücke bei der Versorgung mit langlebigen Positronenemittern, die zur Untersuchung von langsamen physiologischen Prozessen wie z.B. der Biodistribution und Anreicherung von Antikörpern in Tumorgewebe eingesetzt werden können. Die beiden Arsenisotope 72As (T1/2 = 26 h, 88 % beta+) und 74As (T1/2 = 17,8 d, 29 % beta+) vereinen eine lange physikalische Halbwertszeit mit einer hohen Positronenemissionsrate und sind daher geeignete Kandidaten. Da das Verhalten von radioaktivem Arsen und seine Verwendung in der molekularen Bildgebung international relativ wenig bearbeitet sind, wurde die Radiochemie des Arsens von der Isotopenproduktion an Kernreaktor und Zyklotron, über die Entwicklung von Abtrennungsmethoden für Germanium und Arsen, bis hin zur Entwicklung einer soliden Markierungschemie für Antikörper weiterentwickelt. Die in dieser Arbeit bearbeiteten Felder sind: 1. Die Isotopenproduktion der relevanten Arsenisotope (72/74/77As) wurde an Kernreaktor und Zyklotron durch Bestrahlung von GeO2- und Germaniummetalltargets durchgeführt. Pro 6 h Bestrahlung von 100 mg Germanium konnten ca. 2 MBq 77As am TRIGA Reaktor in Mainz hergestellt werden. Am Zyklotron des DKFZ in Heidelberg konnten unter optimierten Bedingungen bei der Bestrahlung von Germaniummetall (EP = 15 Mev, 20 µA, 200 µAh) ca. 4 GBq 72As und ca. 400 MBq 74As produziert werden. 2. Die Entwicklung neuer Abtrennungsmethoden für nca 72/74/77As von makroskopischen Mengen Germanium wurde vorangetrieben. Für die Aufarbeitung von GeO2- und Germaniummetalltargets kamen insgesamt 8 verschiedene Methoden wie Festphasenextraktion, Flüssig-Flüssig-Extraktion, Destillation, Anionenaustauschchromatographie zum Einsatz. Die erzielten Ausbeuten lagen dabei zwischen 31 und 56 %. Es wurden Abtrennungsfaktoren des Germaniums zwischen 1000 und 1•10E6 erreicht. Alle erfolgreichen Abtrennungsmethoden lieferten *As(III) in 500 µl PBS-Puffer bei pH 7. Diese Form des Radioarsens ist für die Markierung von SH-modifizierten Molekülen, wie z.B. Antikörpern geeignet. 3. Die Entwicklung von Methoden zur Bestimmung des Oxidationszustandes von nca *As in organischem, neutralem wässrigen, oder stark sauren Medium mittels Radio-DC und Anionenaustauschchromatographie wurde durchgeführt und führte zu einem besseren Verständnis der Redoxchemie des nca *As. 4. SH-modifizierte Antikörper wurden mit 72/74/77As(III) markiert. Dabei wurden zwei Methoden (Modifizierung mit SATA und TCEP) miteinander verglichen. Während das *As(III) bei Verwendung von TCEP in Ausbeuten > 90 % mit dem Antikörper reagierte, wurde für SATA-modifizierte Antikörper in Abhängigkeit von der verwendeten Abtrennungsmethode eine breite Spanne von 0 % bis > 90 % beobachtet. 5. Es wurden Phantommessungen mit 18F, 72As und 74As am µ-PET-Scanner durchgeführt, um erste Aussagen über die zu erwartende Auflösung der Arsenisotope zu erhalten. Die Auflösung von 74As ist mit 18F vergleichbar, während die von 72As erkennbar schlechter ist.

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Krebs ist eine der häufigsten Krankheiten und stellt eine der wichtigsten medizinischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Eine frühzeitige Diagnose ist dabei essentiell für eine individuell angepasste Therapie zur Verbesserung der Lebensqualität und -erwartung der Patienten. Hierbei kommen der 68Ge/68Ga-Generator und das daraus resultierende PET-Nuklid 68Ga immer stärker in den Fokus von Wissenschaft und Medizin. rnrnFür eine erfolgreiche Therapie stellt die Chemoresistenz (Multi-Drug-Resistance) zahlreicher Tumore eine schwerwiegende Komplikation dar. Für das Therapieversagen ist die Aktivierung des Transportproteins p-Glykoprotein (pGP) maßgeblich mit verantwortlich. Mit Hilfe der Schiff’schen Base [68Ga]MFL6.MZ konnte die Aktivitätsänderung von pGP unter verschiedener Beeinflussung erstmals in vivo beobachtet werden. So zeigte sich, dass sich unter azidotischen Bedingungen in Tumoren die Aktivität des pGP erhöht und somit vermehrt auch Zytostatika, die pGP-Substrate sind, aus den Tumoren transportiert werden. Durch Aufklärung der Abhängigkeit der pGP-Aktivität von dessen Signalkaskade konnte gezeigt werden, dass durch eine Blockade der MAP-Kinase p38 eine Erniedrigung der pGP-Aktivität zu verzeichnen ist. Die ebenfalls in der Signalkaskade eingebundene MAP-Kinase ERK1/2 hingegen spielt hier nur eine untergeordnete Rolle.rnrnNeben dem Versagen der Chemotherapie stellt auch die Metastasierung eines Malignoms massive Einschnitte in die Lebensqualität von Erkrankten dar. Befallen die Metastasen das Skelett eines Menschen, wird dies zumeist erst spät registriert. 68Ga-markierte Bisphosphonate bieten nun die Möglichkeit, Patienten quantitativ auf Knochenmetastasen hin untersuchen zu können. So konnten zu Beginn einfache Phosphonate wie EDTMP und DOTP nicht die nötige in vivo Stabilität bzw. hohe radiochemische Ausbeuten liefern und sind damit für die Anwendung am Menschen uninteressant. Jedoch die DOTA-basierten Bisphosphonate allen voran der Ligand BPAMD zeigen ein großes Potential. In vivo-Versuche an Ratten mit Knochenmetastasen zeigten, dass sich [68Ga]BPAMD an den Metastasen anreichert und einen sehr guten Kontrast zum gesunden Knochen darstellt. Der Tracer konnte erstmals am Menschen angewendet werden und zeigte in ausgewählten Regionen eine höhere Anreicherung als eine zuvor durchgeführte PET-Aufnahme mit [18F]Fluorid. Der Ligand BPAMD bietet außerdem den Vorteil, neben 68Ga auch andere dreiwertige Radionuklide wie das therapeutische 177Lu komplexieren zu können. Durch Studien zur Komplexbildung und Stabilität konnte auch [177Lu]BPAMD in der klinischen Anwendung erprobt werden und zeigte eine Anreicherung an den Knochenmetastasen. So ist es nun möglich, Knochenmetastasen mittels 68Ga-PET zu diagnostizieren, eine entsprechende Dosisberechnung anzustellen und anschließend mit dem gleichen Liganden eine Therapie mit [177Lu]BPAMD durchzuführen.

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Nationally and internationally, context-based programs have been implemented in an attempt to engage students in chemistry through connecting the canonical science with the real-world. In Queensland, a context-based approach to chemistry was trialled in selected schools from 2002 but there is little research that investigates how students learn in a context-based setting. This paper presents one significant finding from an ethnographic study that explored the learning that occurred in an 11th grade context-based chemistry classroom in Queensland. The study found that by providing students with the opportunity to write, fluid transitions (or to-ing and fro-ing) between concepts and context were an outcome of context-based learning.

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A systematic study of four parameters within the alkaline hydrothermal treatment of three commercial titania powders—anatase, rutile, and Degussa P25—was made. These powders were treated with 5, 7.5, 9, and 10 M NaOH between 100 and 220 °C for 20 h. The effects of alkaline concentration, hydrothermal temperature, and precursor phase and crystallite size on the resultant nanostructure formation have been studied through X-ray diffraction, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy, and nitrogen adsorption. Through the correlation of these data, morphological phase diagrams were constructed for each commercial powder. Interpretation of the resultant morphological phase diagrams indicates that alkaline concentration and hydrothermal temperature affect nanostructure formation independently, where nanoribbon formation is significantly influenced by temperature for initial formation. The phase and crystallite size of the precursor also significantly influenced nanostructure formation, with rutile displaying a slower rate of precursor consumption compared with anatase. Small crystallite titania precursors formed nanostructures at reduced hydrothermal temperatures.

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Many current chemistry programs privilege de-contextualised conceptual learning, often limited by a narrow selection of pedagogies that too often ignore the realities of studentse own lives and interests (e.g., Tytler, 2007). One new approach that offers hope for improving studentse engagement in learning chemistry and perceived relevance of chemistry is the context-based approach. This study investigated how teaching and learning occurred in one year 11 context-based chemistry classroom. Through an interpretive methodology using a case study design, the teaching and learning that occurred during one term (ten weeks) of a unit on Water Quality are described. The researcher was a participant observer in the study who co-designed the unit of work with the teacher. The research questions explored the structure and implementation of the context-based approach, the circumstances by which students connected concepts and context in the context-based classroom and the outcome of the approach for the students and the teacher. A dialectical sociocultural theoretical framework using the dialectics of structure | agency and agency | passivity was used as a lens to explore the interactions between learners in different fields, such as the field of the classroom and the field of the local community. The findings of this study highlight the difficulties teachers face when implementing a new pedagogical approach. Time constraints and opportunities for students to demonstrate a level of conceptual understanding that satisfied the teacher, hindered a full implementation of the approach. The study found that for high (above average) and sound (average) achieving students, connections between sanctioned science content of school curriculum and the studentse out-of-school worlds were realised when students actively engaged in fields that contextualised inquiry and gave them purpose for learning. Fluid transitions or the toing and froing between concepts and contexts occurred when structures in the classroom afforded students the agency to connect concepts and contexts. The implications for teaching by a context-based approach suggest that keeping the context central, by teaching content on a "need-to-know" basis, contextualises the chemistry for students. Also, if teachers provide opportunities for student-student interactions and written work student learning can improve.

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The radiation chemistry and the grafting of a fluoropolymer, poly(tetrafluoroethylene-coperfluoropropyl vinyl ether) (PFA), was investigated with the aim of developing a highly stable grafted support for use in solid phase organic chemistry (SPOC). A radiation-induced grafting method was used whereby the PFA was exposed to ionizing radiation to form free radicals capable of initiating graft copolymerization of styrene. To fully investigate this process, both the radiation chemistry of PFA and the grafting of styrene to PFA were examined. Radiation alone was found to have a detrimental effect on PFA when irradiated at 303 K. This was evident from the loss in the mechanical properties due to chain scission reactions. This meant that when radiation was used for the grafting reactions, the total radiation dose needed to be kept as low as possible. The radicals produced when PFA was exposed to radiation were examined using electron spin resonance spectroscopy. Both main-chain (–CF2–C.F–CF2-) and end-chain (–CF2–C.F2) radicals were identified. The stability of the majority of the main-chain radicals when the polymer was heated above the glass transition temperature suggested that they were present mainly in the crystalline regions of the polymer, while the end-chain radicals were predominately located in the amorphous regions. The radical yield at 77 K was lower than the radical yield at 303 K suggesting that cage recombination at low temperatures inhibited free radicals from stabilizing. High-speed MAS 19F NMR was used to identify the non-volatile products after irradiation of PFA over a wide temperature range. The major products observed over the irradiation temperature 303 to 633 K included new saturated chain ends, short fluoromethyl side chains in both the amorphous and crystalline regions, and long branch points. The proportion of the radiolytic products shifted from mainly chain scission products at low irradiation temperatures to extensive branching at higher irradiation temperatures. Calculations of G values revealed that net crosslinking only occurred when PFA was irradiated in the melt. Minor products after irradiation at elevated temperatures included internal and terminal double bonds and CF3 groups adjacent to double bonds. The volatile products after irradiation at 303 K included tetrafluoromethane (CF4) and oxygen-containing species from loss of the perfluoropropyl ether side chains of PFA as identified by mass spectrometry and FTIR spectroscopy. The chemical changes induced by radiation exposure were accompanied by changes in the thermal properties of the polymer. Changes in the crystallinity and thermal stability of PFA after irradiation were examined using DSC and TGA techniques. The equilibrium melting temperature of untreated PFA was 599 K as determined using a method of extrapolation of the melting temperatures of imperfectly formed crystals. After low temperature irradiation, radiation- induced crystallization was prevalent due to scission of strained tie molecules, loss of perfluoropropyl ether side chains, and lowering of the molecular weight which promoted chain alignment and hence higher crystallinity. After irradiation at high temperatures, the presence of short and long branches hindered crystallization, lowering the overall crystallinity. The thermal stability of the PFA decreased with increasing radiation dose and temperature due to the introduction of defect groups. Styrene was graft copolymerized to PFA using -radiation as the initiation source with the aim of preparing a graft copolymer suitable as a support for SPOC. Various grafting conditions were studied, such as the total dose, dose rate, solvent effects and addition of nitroxides to create “living” graft chains. The effect of dose rate was examined when grafting styrene vapour to PFA using the simultaneous grafting method. The initial rate of grafting was found to be independent of the dose rate which implied that the reaction was diffusion controlled. When the styrene was dissolved in various solvents for the grafting reaction, the graft yield was strongly dependent of the type and concentration of the solvent used. The greatest graft yield was observed when the solvent swelled the grafted layers and the substrate. Microprobe Raman spectroscopy was used to map the penetration of the graft into the substrate. The grafted layer was found to contain both poly(styrene) (PS) and PFA and became thicker with increasing radiation dose and graft yield which showed that grafting began at the surface and progressively penetrated the substrate as the grafted layer was swollen. The molecular weight of the grafted PS was estimated by measuring the molecular weight of the non-covalently bonded homopolymer formed in the grafted layers using SEC. The molecular weight of the occluded homopolymer was an order of magnitude greater than the free homopolymer formed in the surrounding solution suggesting that the high viscosity in the grafted regions led to long PS grafts. When a nitroxide mediated free radical polymerization was used, grafting occurred within the substrate and not on the surface due to diffusion of styrene into the substrate at the high temperatures needed for the reaction to proceed. Loading tests were used to measure the capacity of the PS graft to be functionialized with aminomethyl groups then further derivatized. These loading tests showed that samples grafted in a solution of styrene and methanol had superior loading capacity over samples graft using other solvents due to the shallow penetration and hence better accessibility of the graft when methanol was used as a solvent.

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Solid-phase organic chemistry has rapidly expanded in the last decade, and, as a consequence, so has the need for the development of supports that can withstand the extreme conditions required to facilitate some reactions. The authors here prepare a thermally stable, grafted fluoropolymer support (see Figure for an example) in three solvents, and found that the penetration of the graft was greatest in dichloromethane.

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This paper reviews some aspects of calcium phosphate chemistry since phosphate in juice is an important parameter in all sugar juice clarification systems. It uses basic concepts to try and explain the observed differences in clarification performance obtained with various liming techniques. The paper also examines the current colorimetric method used for the determination of phosphate in sugar juice. In this method, a phosphomolybdate blue complex formed due to the addition of a dye is measured at 660 nm. Unfortunately, at this wavelength there is interference of the colour arising from within the juice and results in the underestimation of the amount of soluble inorganic phosphate content of juice. It is suggested that phosphate analysis be conducted at the higher wavelength of 875 nm where the interference of the juice colour is minimised.