Radiumdotierte Bariumsulfat-Nanopartikel für die zukünftige Alphatherapie

1. Zielstellung: Durch die Alterung der Bevölkerung ist eine stetige Zunahme an Tumorneuerkrankungen zu verzeichnen und die Therapieoptimierung daher unabdingbar. Ein diskutierter Ansatz ist die Therapie mit Alphaemittern. Radionuklide wie ^223/224Ra sind in der Lage, Tumorgewebe aufgrund ihres hohen linearen Energietransfers infolge einer Kaskade von Alpha-Zerfällen effizient zu zerstören ohne Beinflussung des gesunden Gewebes. Die stabile Fixierung von Barium- und Radiumionen kann durch Co-Fällung radiomarkierter [¹³³Ba^223/224Ra]Ba(Ra)SO₄ Nanopartikel (NP) erfolgen, welche mit Alendronat funktionalisiert und anschließend mit einer targetspezifischen Einheit modifiziert werden.

2. Methodik
Die Synthese der BaSO₄-NP wurde durch Fällung realisiert. Die Partikelgröße wurde in Abhängigkeit der Reaktionsparameter (Lösungsmittelsystem, Verhältnis der Reaktanden, Fließgeschwindigkeit bei der Zugabe des zweiten Reaktanden) untersucht. NP-Größenverteilungen wurden mittels Dynamic Light Scattering (DLS) ermittelt. Radiomarkierungen wurden unter analogen Bedingungen unter Zugabe von [¹³³Ba]Ba²⁺ und [²²⁴Ra]Ra²⁺ durchgeführt. ²²⁴Ra wurde als [²²⁴Ra]Ra(NO₃)₂ aus einer ²²⁸Th-Quelle durch Ionenaustauschchromatographie separiert. ¹³³Ba wurde als [¹³³Ba]BaCl₂ kommerziell bezogen.

3. Ergebnisse
Nach Auswertung aller Syntheseansätze wurde die Fällung der Partikel mit einem sechsfachen Bariumüberschuss in einer Ethanol/Wasser-Mischung (1/11) bei Raumtemperatur als beste Methode identifiziert. Die Einlagerung von [¹³³Ba]Ba²⁺- und [²²⁴Ra]Ra²⁺-Ionen konnte nachgewiesen werden. Die radiomarkierten NP zeigten über 7 Tage keinen relevanten Release. Die Modifikation der Partikel mit Alendronat konnte mittels IR-Spektroskopie, EDXS-Analyse und UV/Vis-Spektroskopie nachgewiesen werden. Die Partikelgröße wurde mittels DLS (140 ± 50 nm) analysiert und durch TEM verifiziert. Die weitere Funktionalisierung der NP wurde mittels Aktivesterkupplung eines fluoreszierenden NBD-Derivates und Fluoreszenzspektroskopie nachgewiesen.

4. Schlussfolgerungen
Die Co-Fällung von Barium- und Radiumisotopen zur Gewinnung von NP definierter Größe ist ein Ausgangspunkt zukünftiger Therapieansätze. Die Funktionalisierung mit biologischen Targetmolekülen ermöglicht das zielgerichtete Aufspüren von Tumorzellen. Zukünftige Arbeiten fokussieren die Optimierung der Synthesemethode hinsichtlich der Verringerung der Partikelgröße und Ausbeute bei der Radiomarkierung sowie die anschließende Oberflächenmodifikationen bezüglich verschiedener biologischer Targets.