Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Интенсивное развитие ядерной медицины в настоящее время обусловливает актуальность и необходимость поиска новых способов получения радионуклидов, а также подбора подходящих для них хелаторов и носителей, что в перспективе обеспечивает создание новых радиофармпрепаратов. В настоящее время целевые изотопы для медицины выделяют из облучённых мишеней или из радионуклидных генераторов. Для наработки изотопов в основном используют реакторы или ускорители заряженных частиц, после чего проводят отделение от макроколичеств мишенного материала. В последние годы всё больше исследований посвящается фотоядерному методу получения радионуклидов, который обладает рядом преимуществ, а также позволяет получать уникальные изотопы. Так, например, показана возможность наработки медицинских изотопов 67Cu, 47Sc, а также генератора 99Mo/99mTc. Настоящий проект включает изучение наработки фотоядерным методом медицинских изотопов 177Lu, 55Co, 105Rh для использования при диагностике и терапии онкозаболеваний. В задачи проекта также входит разработка методик выделения 177Lu, 55Co, 105Rh без носителя в радиохимически чистом состоянии из облучённых мишеней, что будет в том числе обеспечивать доступность данных изотопов для проведения дальнейших экспериментов. Наконец, на финальном этапе проекта предполагается создание устойчивых в среде организма конъюгатов изучаемых радионуклидов с наночастицами золота, наноразмерным оксидом железа и наноалмазами для адресной доставки изотопов. Задачи отчетного периода включали экспериментальную оценку сечений и определение выходов фотоядерных реакций образования 177Lu и 55Co на ядрах 178Hf, 179Hf и 58Ni соответственно, характеризацию изучаемых наноматериалов, а также создание методик выделения изотопов лютеция и кобальта из соответствующих мишеней. Для получения новых ядерно-физических данных проводили облучение мишеней из natNi, 60Ni, natHfO2 и 178HfO2. Определены активности и выходы всех продуктов ядерных реакций. Установлено, что при получении 55Со фотоядерным методом как на естественной смеси изотопов никеля, так и с использованием обогащённых мишеней вместе с целевым изотопом образуются долгоживущие гамма-излучающие 56,57,58Со. Таким образом, показано, что радионуклидная чистота 55Co, полученного при облучении никеля тормозными фотонами максимальной энергии 55 МэВ, слишком низкая для применения изотопа в ядерной медицине, однако подходит для доклинических исследований с изотопами кобальта. При облучении мишеней из гафния различного изотопного состава показано, что в случае использования обогащённых мишеней выход 177Lu в три раза выше, чем на естественной смеси, а кроме того целевой изотоп при этом получается в отсутствие других изотопов Lu. В результате, при получении изотопов лютеция для целей ядерной медицины необходимо использование обогащённых мишеней из 178Hf. При расчётах выходов ядерных реакций полученные данные в каждом случае сравнивались с теоретическими значениями, вычисленными на основе теоретически смоделированных сечений ядерных реакций с использованием программ TALYS и КМФР. Установлено, что в условиях эксперимента расчёт по КМФР совпадает с экспериментальными данными, в то время как сечения, вычисленные на TALYS, занижены в несколько раз. Таким образом, для оценки выходов ядерных реакций на ядрах гафния и никеля при других энергиях рекомендуется использовать КМФР. В отчётном году проведена характеризация наноматериалов (наночастицы оксида железа, золота и наноалмазы), которые в дальнейшем будут исследоваться как сорбенты для изучаемых изотопов. Коллективом разработаны методики выделения изотопов Co и Lu из соответствующих облучённых мишеней с использованием экстракционной хроматографии. Показано, что в каждом случае выход изотопа близок к количественному, а коэффициенты разделения Ni/Co и Hf/Lu составляют 10^5 и 10^10 соответственно, что говорит о применимости методик для целей ядерной медицины. Таким образом, в отчётном году выполнены все запланированные исследования, при этом созданы основы для развития исследований по проекту. Полученные результаты представлены на научной конференции с международным участием, кроме того, к публикации готовятся 3 статьи в рецензируемые научные журналы.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Настоящий проект включает изучение наработки фотоядерным методом медицинских изотопов 177Lu, 55Co, 105Rh для дальнейшего использования в диагностике и терапии онкозаболеваний. Получение таких изотопов на ускорителях электронов может составить конкурентную альтернативу существующим методом наработки. В задачи проекта также входит разработка методик выделения 177Lu, 55Co, 105Rh без носителя в радиохимически чистом состоянии из облучённых мишеней, что будет в том числе обеспечивать доступность данных изотопов для использования при выполнении проекта. Наконец, на финальном этапе проекта предполагается создание устойчивых в среде организма конъюгатов изучаемых радионуклидов с наночастицами золота, наноразмерным оксидом железа и наноалмазами для адресной доставки изучаемых изотопов. Задачи отчетного периода включали определение выходов фотоядерных реакций образования 105Rh на ядрах палладия, разработку методики выделения данного изотопа из облученных мишеней, а также изучение сорбции 177Lu, 55Co, 105Rh наноалмазами, наночастицами золота и оксида железа и устойчивости полученных конъюгатов в модельных биологических средах. Для оценки вкладов ядерных реакций, приводящих к образованию родия-105 при облучении палладия, проводили облучение мишеней различного изотопного состава - естественной смеси изотопов и обогащённой по палладию-104. Определены относительные выходы фотоядерных реакций, приведена оценка сечений, даны рекомендации по оптимальному изотопному составу для получения родия-105 с высокой изотопной чистотой. Разработан оригинальный способ выделения изотопов родия без носителя из облучённого PdCl2 c использованием коммерческого экстракционно-хроматографического сорбента с высокой степенью очистки от палладия и выходом близким к количественному. Разработанный способ многократно использовался для дальнейших опытов с изотопами родия. Изучена сорбция изотопов лютеция, кобальта и родия, получаемых по разработанным нами методикам, наноалмазами, наночастицами оксида железа и золота, а также устойчивость сорбированных изотопов в модельных биологических средах. Установлено, что перспективным носителем изотопов лютеция и родия является наноалмаз, а для кобальта перспективные носители среди изученных отсутствуют. Конъюгаты лютеция и родия с наноалмазами отобраны для дальнейших in vivo экспериментов в следующем году реализации проекта. Таким образом, план работ в отчётном году выполнен полностью. Результаты опубликованы в двух статьях первого квартиля и представлены в форме двух докладов на конференции с международным участием "Радиохимия-2022" с публикацией в сборнике тезисов. Также готовятся к публикации две статьи по полученным данным. Кроме того, на многих новостных ресурсах представлены новости о проведённых работах, в частности, на сайте РИА Новости (ria.ru/20220623/izotop-1797461191.html) и Минобрнауки (minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/53118/).

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Задачи заключительного этапа выполнения проекта включали разработку и оптимизацию методики выделения изотопов родия без носителя из облученных тормозными фотонам мишеней из хлорида палладия; модифицирование поверхности наноалмазов (НА) для увеличения их коллоидной устойчивости в водных суспензиях; исследование сорбционного поведения изучаемых изотопов медицинского назначения наноалмазами и устойчивости получаемых конъюгатов радионуклидов с НА и изучение биораспределения наиболее устойчивого конъюгата из изученных в организме лабораторных животных после внутривенного введения. Разработан способ выделения изотопов родия с использованием коммерческого сорбента TEVA. Исследованы способы унификации поверхности НА для получения суспензий с определённым размером агрегатов путём окисления (включая зависимость свойств получаемых НА от времени окисления), высокотемпературного гидрирования, покрытия поверхности полиэтиленгликолем и альбумином. Установлено, что окисление в течение 24 ч и высокотемпературное гидрирование – наиболее оптимальные способы получения НА с требуемыми свойствами. Исследовано сорбционное поведение изотопов лютеция, иттрия, скандия изучаемыми НА, а также исследовано влияние размеров агрегатов НА на сорбцию ими перечисленных изотопов, при этом показано, что рН и химический состав поверхности НА оказывают большее влияние на сорбцию, чем размеры агрегатов. Определены условия получения устойчивых в модельных биологических средах конъюгатов НА с изотопов 177Lu; с использованием 152Eu как имитатора 177Lu исследовано биораспределение конъюгатов в организме лабораторных животных. Установлено, что перспективным является дальнейшее развитие исследований по применению конъюгатов НА с терапевтическими изотопами для прямого введения в поражённую область. Опубликованы/приняты к печати 5 статей Scopus/WoS. Таким образом, все поставленные задачи решены в ходе выполнения проекта, получены все запланированные научные результаты.