酸化鉄ナノ粒子のキレートフリーの金属イオン結合と熱誘発性放射標識

キレート酸塩を含まない、熱誘発性金属イオン結合および超小型の常磁性酸化鉄ナノ粒子（USPIO）の放射標識に対する新しい反応が確立されています。放射能および非放射性標識研究は、反応が幅広い化学範囲を持ち、イオンサイズと2+から4+の形式的酸化状態を持つP-、DおよびFブロック金属イオンに適用できることを実証しました。放射性標識研究では、サイズ排出クロマトグラフィーを使用して93±3％放射化学収量（RCY）および> 98％の放射化学純度で89ZR-フェラヘメ（89ZR-FHまたは89ZR-FERUMOXYTOL）が分離できることがわかりました。89ZR-FHは、一連のリガンドチャレンジとプラズマ安定性テストを使用して、in vitroで熱力学的および速度的に安定していることがわかりました。驚くべきことに、ICP-MSおよび放射化学実験により、89ZR-FHを生成するために使用される同じ反応条件が異なる放射性核種で使用され、64CU-FH（66±6％RCY）および111in-FH（91±2％RCY）を生成できることが示されました。電子磁気共鳴研究は、マグネタイト結晶コアの表面との金属イオン関連を含む結合のメカニズムをサポートしています。総称して、これらのデータは、金属ベースのナノ粒子に由来する新しいクラスのマルチモダリティPET/MRIラジオティオレーサーの臨床翻訳を促進するために、キレートを含まない標識法を採用できることを示唆しています。さらに、この発見は、薬物送達、金属分離科学、ナノ粒子の生態毒性学およびそれ以降により広い意味を持つ可能性があります。

A novel reaction for chelate-free, heat-induced metal ion binding and radiolabeling of ultra-small paramagnetic iron oxide nanoparticles (USPIOs) has been established. Radiochemical and non-radioactive labeling studies demonstrated that the reaction has a wide chemical scope and is applicable to p-, d- and f-block metal ions with varying ionic sizes and formal oxidation states from 2+ to 4+. Radiolabeling studies found that 89Zr-Feraheme (89Zr-FH or 89Zr-ferumoxytol) can be isolated in 93 ± 3% radiochemical yield (RCY) and >98% radiochemical purity using size-exclusion chromatography. 89Zr-FH was found to be thermodynamically and kinetically stable in vitro using a series of ligand challenge and plasma stability tests, and in vivo using PET/CT imaging and biodistribution studies in mice. Remarkably, ICP-MS and radiochemistry experiments showed that the same reaction conditions used to produce 89Zr-FH can be employed with different radionuclides to yield 64Cu-FH (66 ± 6% RCY) and 111In-FH (91 ± 2% RCY). Electron magnetic resonance studies support a mechanism of binding involving metal ion association with the surface of the magnetite crystal core. Collectively, these data suggest that chelate-free labeling methods can be employed to facilitate clinical translation of a new class of multimodality PET/MRI radiotracers derived from metal-based nanoparticles. Further, this discovery is likely to have broader implications in drug delivery, metal separation science, ecotoxicology of nanoparticles and beyond.