khóa luận tốt nghiệp khảo sát kiểm tra phân bố sinh học trên chuột của sản phẩm 177lu MDP và 177lu pyrotec

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN ĐINH ĐỖ THU HUYỀN – 1211798 KHẢO SÁT KIỂM TRA PHÂN BỐ SINH HỌC TRÊN CHUỘT CỦA SẢN PHẨM 177LU-MDP VÀ 177LU-PYP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS NGUYỄN THỊ KHÁNH GIANG ThS NGUYỄN THỊ NGỌC KHÓA 2012 - 2017 LỜI CÁM ƠN Trong suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn nghiên cứu này, tơi xin dành lời cảm ơn sâu sắc, tình cảm quý mến, kính trọng đến Thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc, Thạc sĩ Nguyễn Thị Khánh Giang , Thạc sĩ Nguyễn Thị Thu, Thạc sĩ Nguyễn Thanh Bình, Thạc sĩ Dương Văn Đông chú, anh chị phịng sản xuất điều chế đồng vị phóng xạ, người tận tình dẫn, nâng đỡ, truyền cho tơi lịng nhiệt huyết, tình u nghiên cứu khoa học Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Đà Lạt thầy cô khoa Kỹ thuật Hạt nhân dành cho tơi tình cảm q giá, hết lịng quan tâm, chăm lo cho học trị mình, truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm không học tập mà kinh nghiệm quý giá sống Xin cảm ơn mẹ dành cho yêu thương tạo điều kiện tốt cho học tập Cảm ơn em gái động viên tinh thần cho tơi lúc khó khăn Cuối xin chân thành cảm ơn bạn Hạt Nhân K36 động viên giúp đỡ tôi, sát vai bên tơi đường tìm đến tri thức suốt quãng thời gian sinh viên vừa qua Xin chân thành cảm ơn người giúp tơi hồn thành luận văn này! CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Đinh Đỗ Thu Huyền Mã số sinh viên: 1211798 Xin cam đoan toàn nội dung luận văn thực cách trung thực nghiêm túc Các số liệu tính tốn thực nơi tơi thực tập Trung tâm Sản xuất đồng vị phóng xạ hồn tồn trung thực khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác Lâm Đồng, ngày … tháng… năm 2016 Tác giả luận văn Đinh Đỗ Thu Huyền DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MDP Methylene Diphosphonate PYP Pyrophosphate (sodium pyrophosphate) DTPA Diethylenetriamine Pentaacetate EDTMP Ethylenediamine Tetramethylene axit Phosphonic HEDP Hydroxyethylene Diphosphonate CE Conversion Electrons HA Hydroxy Apatid IAEA International Atomic Energy Agency SPECT Single-Photon Emission Computerized Tomography PET Positron Emission Tomography DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Dược chất phóng xạ cho điều trị đau xương hình xương Bảng Các đặc trưng vật lý Lutetium Bảng Đặc điểm kỹ thuật giấy WHATMAN No.03 Bảng Các tiêu chất lượng 177Lu đạt Bảng So sánh đỉnh lượng gamma (keV) 177 Lu phổ gamma chuẩn (IAEA) phổ thực nghiệm Bảng Hiệu suất đánh dấu 177Lu với MDP Bảng Hiệu suất đánh dấu 177Lu với PYP Bảng Kết phân bố sinh học chuột 177Lu-MDP (ID%/g, n=5) Bảng Kết phân bố sinh học chuột 177Lu-PYP (ID%/g, n=5) DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Sơ đồ đường hấp thụ, phân bố đào thải cảu dược chất phóng xạ Hình Sơ đồ chung cho tưới máu đào thải phóng xạ Hình Các thành phần mơ xương Hình Tinh thể Lu mơ hình lớp vỏ điện tử Lu Hình Cơng thức cấu tạo Lu2O3 Hình Sơ đồ phân rã đơn giản hóa 177Lu Hình Cấu trúc phân tử MDP Hình Cấu trúc phân tử PYP Hình Một số dụng cụ thí nghiệm đánh dấu Hình 10 Cân phân tích ống nghiệm chạy sắc ký Hình 11 Chuột thí nghiệm Hình 12 Máy qt tự động CYCLONE PLUS PHOSPHOR SCANNER Hình 13 Các bước kiểm tra sắc ký giấy Hình 14 Một số dụng cụ dùng thí nghiêm phân bố sinh học chuột Hình 15 Quy trình tiêm chuột Hình 16 Quy trình mổ chuột Hình 17 Máy đo đếm LTI cách sử dụng máy Hình 18 Đồ thị độ hóa phóng xạ 177Lu, sắc ký giấy dung môi (1:20:20), xử lý hình ảnh phần mềm Optiquant Hình 19 Phổ gamma chuẩn 177 Lu (IAEA) Hình 20 Phổ gamma 177 Lu đo Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Hình 21 Phổ beta 177Lu đo Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Hình 22 Đồ thị hiệu suất đánh dấu 177 Lu- MDP điều kiện tối ưu tỉ lệ mol 1:200, pH = 6, ủ 15 phút nhiệt độ phòng 23oC (tại Đà Lạt) Hình 23 Cơ chế đánh dấu 177 Lu-MDP Hình 24 Đồ thị hiệu suất đánh dấu 177 Lu-PYP điều kiện tối ưu tỉ lệ mol 1:80, pH = 7, ủ 15 phút nhiệt độ phịng 20 oC (tại Đà Lạt) Hình 25 Cơ chế đánh dấu 177 Lu-PYP Hình 26 Đồ thị thể đào thải khỏi máu theo thời gian 177Lu-MDP Hình 27 Đồ thị thể tích lũy vào xương theo thời gian 177Lu-MDP Hình 28 Đồ thị thể đào thải khỏi máu theo thời gian 177Lu-PYP Hình 29 Đồ thị thể tích lũy vào xương theo thời gian 177Lu-PYP MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 1.2 LÝ THUYẾT PHÂN BỐ SINH HỌC VÀ ĐÀO THẢI CỦA DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 1.3 ĐAU XƯƠNG DO UNG THƯ DI CĂN Hình 16 Quy trình mổ chuột Đem quan cân đo đếm, tổng hoạt độ máu tính tốn 7% trọng lượng thể Đối với tính 40% trọng lượng thể xương tính 10% trọng lượng thể Tổng hoạt độ tiêm vào thể chuột tính hoạt độ xyranh trừ hoạt độ vị trí tiêm Kết cuối tính giá trị phần trăm liều tiêm (% ID) gram tổng số đếm CPM gram 31 Hình 17 Máy đo đếm LTI cách sử dụng máy Cách tính liều mô quan: Lấy số đếm mẫu chia cho lượng cân mẫu (số đếm/gam) Nhân số đếm gam với tổng trọng lượng quan (theo gam phần trăm lượng quan thể) Lấy kết liều tiêm nhóm chuột SD Tổng hoạt độ tiêm vào thể chuột tính hoạt độ xyranh trừ hoạt độ vị trí tiêm đuôi % Liều tiêm (ID) = Liều mơ quan × 100 Liều tiêm vào động vật % Liều tiêm % Liều tiêm/g (ID%/g ) = Khối lượng mô quan 32 Liều mơ quan tính cách lấy số đếm mẫu chia cho lượng cân mẫu (số đếm gam) Nhân số đếm gam với tổng trọng lượng quan (theo gam phần trăm lượng quan thể): Liều mơ/cơ quan = Kết cuối tính giá trị phần trăm liều tiêm (% ID) phần trăm liều tiêm gam Số đếm chuẩn (standard) tính cách lấy số đếm ml dung dịch phóng xạ chuẩn (bằng số đếm trung bình ống) nhân cho trọng lượng thực dung dịch nhân cho 25ml Đem kết chia cho trọng lượng thực 100µl dung dịch cân Cuối lấy kết trừ cho số đếm đuôi ta có số đếm chuẩn xem liều tiêm vào động vật Số đếm đếm vào thời điểm đếm quan chuột, ống chuẩn đếm trước Số đếm chuẩn (standard) = Số đếm 1ml x trọng lượng dd x 25 ml − Số đếm đuôi Trọng lượng thực 100μl dung dịch 33 CHƯƠNG 3.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM KẾT QUẢ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG 177LU DÙNG ĐỂ ĐÁNH DẤU 177Lu dùng đánh dấu với hai hợp chất MDP PYP sản xuất lò phản ứng thuộc Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Chất lượng 177Lu đạt tiêu chất lượng sau Bảng Các tiêu chất lượng 177Lu đạt Thông số kiểm tra Độ đục pH Độ hạt nhân Độ hóa phóng xạ 177 Hình 18 Đồ thị độ hóa phóng xạ 177Lu, sắc ký giấy dung môi (1:20:20), xử lý hình ảnh phần mềm Optiquant 34 3.1.1 Kết kiểm tra độ hóa phóng xạ 177Lu Độ hóa phóng xạ kiểm tra phương pháp sắc ký giấy dung môi Ammonium Hydroxide : Methanol : Nước (1 : 20 : 20) Từ kết cho thấy đồng vị 177Lu đạt chất lượng 99% đủ điều kiện để sử dụng đánh dấu với hai hợp chất MDP PYP 3.1.1 Kết kiểm tra độ hạt nhân 177Lu Độ hạt nhân kiểm tra hệ phân tích phổ gamma Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Hình 19 Phổ gamma chuẩn 177Lu (IAEA) Hình 20 Phổ gamma 177Lu đo Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt 35 Hình 21 Phổ beta 177Lu đo Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Bảng So sánh đỉnh lượng gamma (keV) 177Lu ph chuẩn (IA Ph Phổ thực nghiệm Các đỉnh phổ thu trùng khớp với phổ 177Lu, tồn đỉnh khoảng xa 5500 keV K-41 cịn sót đập vỡ ampule thủy tinh Nhưng so sánh với phổ chuẩn, chạy từ 0-2000 keV kết phổ thu tốt trùng khớp, kết luận độ hạt nhân Như chất lượng 177 177Lu > 99% Lu đạt tiêu chuẩn để đánh dấu với hợp chất MDP PYP 3.2 KẾT QUẢ KIỂM TRA HIỆU SUẤT ĐÁNH DẤU CỦA 177LU-MDP Với điều kiện đánh dấu tối ưu từ khảo sát trước, kết hình ảnh cho hai đỉnh, đỉnh thứ nằm gốc, đỉnh thứ hai vạch dung môi 177 Rf ( Lu) 177 Rf ( = 0,1 Lu-MDP) = 0,8 Kết kiểm tra hiệu suất đánh dấu 177Lu 36 với MDP thể sau: Bảng Hiệu suất đánh dấu 177 Lu với MD Băng giấy Hiệu suất Vậy hiệu suất đánh dấu 177Lu-MDP điều kiện tối ưu 97,6 ± 1,5 %, đạt chất lượng để tiến hành tiêm chuột 97,6 % Hình 22 Đồ thị hiệu suất đánh dấu 177Lu-MDP điều kiện tối ưu tỉ lệ mol 1:200, pH = 6, ủ 15 phút nhiệt độ phòng 23oC (tại Đà Lạt) Phản ứng gắn 177Lu vào hợp chất MDP sau: Hình 23 Cơ chế đánh dấu 177Lu-MDP 37 3.3 KẾT QUẢ KIỂM TRA HIỆU SUẤT ĐÁNH DẤU CỦA 177LU-PYP Tương tự MDP, với điều kiện đánh dấu tối ưu từ khảo sát trước, kết hình ảnh cho hai đỉnh, đỉnh thứ nằm gốc, đỉnh thứ hai vạch dung môi 177 Rf ( Lu) 177 Rf ( = 0,1 Lu-PYP) = 0,7 Kết kiểm tra hiệu suất đánh dấu 177Lu với Bảng Hiệu suất đánh dấu 177 Lu với PY Băng giấy Hiệu suất Vậy hiệu suất đánh dấu 177Lu-PYP điều kiện tối ưu 95,7 ± 2,1 %, đạt chất lượng để tiến hành tiêm chuột Lu-PYP Hình 24 Đồ thị hiệu suất đánh dấu 177Lu-PYP điều kiện tối ưu tỉ lệ mol 1:80, pH = 7, ủ 15 phút nhiệt độ phòng 20 o C (tại Đà Lạt) 38 Phản ứng gắn 177Lu vào hợp chất PYP sau: Hình 25 Cơ chế đánh dấu 177Lu-PYP 3.4 KẾT QUẢ KIỂM TRA PHÂN BỐ SINH HỌC TRÊN CHUỘT Nghiên cứu phân bố sinh học chuột khảo sát để tính phân bố tập trung dược chất phóng xạ quan nội tạng Giết chết chuột sau khoảng thời gian, mổ lấy quan nội tạng, đo đếm tính tốn liều tiêm, cho thấy phức hợp 177Lu-MDP 177 Lu-PYP đưa vào thể phương pháp tiêm tĩnh mạch đuôi chuột vào thể 3.4.1 Kết kiểm tra phân bố sinh học chuột 177 Lu-MDP Bảng Kết phân bố sinh học chuột 177Lu-MDP (ID%/g, n=5) Cơ quan Máu Tim Gan Lách Thận Phổi Cơ Xương Ruột Dạ dày Kết phân bố sinh học chuột cho thấy dược chất phóng xạ tiêm vào hệ tưới máu phân bố qua gan, phổi Phức 177Lu-MDP 177Lu-MDP sau phân bố máu sau tiêm 30 phút khoảng 6% liều tiêm/gam giảm dần theo thời gian từ đến ngày Phân bố gan hệ lưới nội mô cao ngày đầu sau tiêm, tập trung từ 10-20% liều tiêm/gam mô gan giảm dần từ ngày thứ hai trở đi, sai số lớn Phân bố thận tăng lên sau ngày tiêm cho thấy thuốc có đào thải qua thận Thuốc tập trung xương tăng dần lên sau đến ngày tiêm, có từ đến 4% liều tiêm/gam xương sau ngày Phân bố ruột dày so với mơ quan khác cho thấy thuốc không bị phân hủy thể Thuốc đào thải khỏi máu sau khoảng ngày tiết qua thận nhanh ID%/g 0,002 80 100 Hình 26 Đồ thị thể đào thải khỏi máu theo thời gian 177Lu-MDP 40 Hình 27 Đồ thị thể tích lũy vào xương theo thời gian 177Lu-MDP 177Lu-MDP 177Lu tập trung nhiều mô mềm gan lý sau: có số phối trí cao (7-8 liên kết phối trí) mà MDP/PYP cho 3-4 phối trí để liên kết với 177Lu Vì để phức tồn ion Lu3+ cần liên kết phối trí với nước thông qua nguyên tử O chứa đôi điện tử tự Nhưng tiêm vào thể chuột, huyết tương có thành phần chủ yếu nước, tạo liên kết tĩnh điện phân tử nước huyết tương phân tử nước phối trí dược chất phóng xạ Điều làm dược chất phóng xạ khơng bền có xu hướng đảo chiều phản ứng đánh dấu Ngoài pH huyết tương thể khoảng 7,4 gây ảnh hưởng đến phức chất chay dược chất phóng xạ Tỉ lệ phần trăm 176Lu bia Lu2O3 lượng neutron Lò phản ứng Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt đạt 2×10 13 n/cm2.s, dẫn đến tỉ lệ phản ứng hạt nhân 176Lu(n, )177Lu khơng hồn tồn đạt 2,59% Do lượng chất mang lớn, chúng đánh dấu với MDP/PYP khơng thị phóng xạ Lượng chất đánh dấu khơng phóng xạ lớn tập trung vào xương, chiếm hết vị trí bão hịa, làm cho dược chất phóng xạ khơng cịn chỗ để tập trung xương, chúng vào gan bị gan giữ lại Ngoài ra, chuột sử dụng thí nghiệm phân bố sinh học chuột khỏe mạnh, không bị bệnh tổn xương liên quan đến xương nên liều tiêm tập trung vào xương không nhiều Các kết thu báo khoa học khác có kết luận tương tự, dược chất tập (Abbasi 2010), (Abbasi 2012) 3.4.2 Kết kiểm tra phân bố sinh học chuột 177Lu-PYP Bảng Kết phân bố sinh học chuột 177Lu-PYP (ID%/g, n=5) Cơ quan Máu Tim Gan Lách Thận Phổi Cơ Xương Ruột Dạ dày Kết phân bố sinh học chuột cho thấy dược chất phóng xạ 177Lu-PYP vào gan cao sau tiêm, sau thuốc vào mô khác Thuốc tập trung phổi nhiều 5-10 % liều tiêm/gam sau 1-2 ngày tiêm máu ít, khoảng gần % liều tiêm/gam Trong khoảng từ 1-2 % liều tiêm/gam sau 1-2 ngày tiêm Phức 177Lu-PYP tập trung xương tăng dần từ đến gần % liều tiêm/gam sau ngày tiêm Phân bố thận tăng lên sau ngày tiêm cho thấy thuốc có đào thải qua thận Phân 42 bố ruột dày so với mơ quan khác cho thấy thuốc không bị phân hủy thể Thuốc đào thải khỏi máu sau khoảng ngày tiết qua thận nhanh Tương tự 177Lu-MDP, 177Lu-PYP tập trung nhiều gan kết luận 0,8 0,6 ID%/g 0,4 Hình 28 0,2 Thời gian (giờ) Đồ thị thể đào thải khỏi máu theo thời gian 177Lu-PYP ID%/g Hình 29 Đồ thị thể tích lũy vào xương theo thời gian 177Lu-PYP 43 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Đề tài nghiên cứu khảo sát phân bố sinh học chuột hai dược chất phóng xạ 177Lu-MDP 177 Lu-PYP đạt kết sau: Hiệu suất đánh dấu hai dược chất phóng xạ 177Lu-MDP 177Lu-PYP đạt > 95 % Dược chất phóng xạ 177Lu-MDP có phân bố đặc hiệu tập trung tích lũy tủy xương từ đến 4% liều tiêm/gam tất nhóm chuột thí nghiệm theo thời gian vịng ngày Dược chất phóng xạ 177Lu-PYP có phân bố đặc hiệu tập trung tích lũy tủy xương từ đến gần 4% liều tiêm/gam tất nhóm chuột thí nghiệm theo thời gian vịng ngày 177Lu-MDP đào thải khỏi thể 90% liều tiêm/gam sau tiêm sau tiêm 177Lu-PYP, chủ yếu tiết qua thận Quá trình đào thải thuốc khỏi máu nhanh Do chúng tơi đề nghị, tương lai, việc tiến hành thí nghiệm khác để khảo sát phương pháp đảm bảo độ bền dược chất phóng xạ huyết tương, tìm kiếm biện pháp tăng tỉ lệ liều tiêm/gam 177 Lu-MDP 177Lu-PYP mô xương khảo sát phân bố sinh học thời gian dài hơn, chi tiết Các kết đạt kết nghiên cứu cá nhân tác giả luận văn, tham gia vào tất bước điều chế, kiểm tra hiệu suất đánh dấu phân bố sinh học 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt Dương Văn Đông (2015), ‘Nghiên cứu thiết lập quy trình điều chế đồng vị phóng xạ lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt P-32, Lu-177 Tc-99m phục vụ chẩn đoán điều trị bệnh’, Nguyễn Ngọc Tuấn, Nghiên cứu điều chế số đồng vị dược chất phóng xạ lị phản ứng hạt nhân phục vụ chẩn đoán điều trị bệnh, Mã số 81/2011/HĐ – ĐTĐL.2011-G/81, Báo cáo tổng hợp Kết khoa học công nghệ Đề tài độc lập cấp nhà nước năm 2015, Bộ Khoa học Công nghệ , Viện lượng nguyên tử Việt Nam, trang 46-48 Nguyễn Thị Thu (2005), Nghiên cứu điều chế dược chất phóng xạ MDP (methylene diphosphnate) đánh dấu với đồng vị Tc-99m dùng hình xương, Mã số CS/04/01-02, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp sở năm 2004, Bộ Khoa học Công nghệ , Viện lượng nguyên tử Việt Nam, trang 18, 22-26, 28-30 Phan Văn Duyệt (2000), Y học hạt nhân, Nhà xuất Y học Hà Nội, trang 298 Trần Xuân Trường, Phan Sỹ An (2005), ‘Hóa dược phóng xạ’, Phan Sỹ An, Trần Xuân Trường, Mai Trọng Khoa, Nguyễn Đắc Nhật, Nguyễn Thị The, Nguyễn Thành Chương, Đào Thị Bích Thủy, Trần Đình Hà, Y học hạt nhân, Giáo trình Bộ mơn Y học hạt nhân, Trường đại học Y Hà Nội, trang 33-36 Tài liệu tham khảo tiếng Anh Abbasi A.I (2010), Studies on 177 Lu-labeled methylene diphosphonate as potentia bone-seeking radiopharmaceutical for bone pain palliation, Nuclear Medicine and Biology, PudMed Abbasi A.I (2012), Preliminary studies on Lu-177-labeled sodium pyrophosphate (Lu-177-PYP) as a potential bone-seeking radiopharmaceutical for bone pain palliation, Nuclear Medicine and Biology, PudMed Chopra A (2011), 177Lu-Labeled methylene diphosphonate , Molecular Imaging and Contrast Agent Database (MICAD) Dash A., Pillai Am RM., Knapp Jr FF (2014), Production of 177Lu for Targeted Radionuclide Therapy : Available Options, Nucl Med Mol Imaging, p 85-86 45 ... vậy, chọn đề tài: ? ?Khảo sát kiểm tra phân bố sinh học chuột sản phẩm 177Lu- MDP 177Lu- Pyrotec? ?? nhằm hoàn chỉnh thêm cho nghiên cứu q trình điều chế hai dược chất phóng xạ MDP 177Lu- PYP dùng điều... nghiệm Quy trình kiểm tra giống kiểm tra độ hóa phóng xạ 177 Lu 2.2.3 Phân bố sinh học động vật Hình 14 Một số dụng cụ dùng thí nghiêm phân bố sinh học chuột 2.2.3.1 Chuẩn bị Chuột nhắt trắng... trình kiểm tra giống kiểm tra độ hóa phóng xạ 177 Lu 2.2.2.2 Kiểm tra hiệu suất đánh dấu 177Lu- PYP Tương tự MDP, rong khảo sát trước, chúng tơi tìm điều kiện đánh dấu tối ưu lệ mol 177Lu: PYP 177Lu- PYP,