Incontro “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni” Trieste - 30 Marzo 2010 Utilizzo del Gd-157 G. Gambarini Dipartimento di Fisica dell’Università.

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1 Incontro “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni” Trieste - 30 Marzo 2010 Utilizzo del Gd-157 G. Gambarini Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano

2 Gadolinio: Elemento chimico di numero atomico 64 di numero atomico 64 Gd-157 ha altissima sezione d’urto per neutroni termici. Nella reazione 157 Gd(n,γ) 158 Gd si ha emissione di radiazione gamma di varie energie e di elettroni Auger. Nella terapia per cattura neutronica (NCT) è stato preso in considerazione l’impiego del Gd-157 in sostituzione o in aggiunta al B-10, perché gli elettroni Auger hanno mostrato un ‘efficacia biologica superiore a quella delle particelle cariche emesse dalla reazione dei neutroni termici col B-10. G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ”

3 Nonostante l’efficacia degli elettroni Auger per distruggere le cellule, l’utilizzo di Gd-157 al posto del B-10 per i trattamenti NCT non è stato considerato proponibile a causa dell’effetto nocivo, nel tessuto sano, della radiazione gamma emessa durante la reazione con i neutroni termici. Le valutazioni dell’entità della dose gamma assorbita sono state effettuate in base a: Quantità di Gd-157 necessaria per ottenere una totale distruzione delle cellule cancerose (100 ppm) Quantità di Gd-157 necessaria per ottenere una totale distruzione delle cellule cancerose (100 ppm) Quantità di Gd-157 accumulato nelle cellule sane, stimata in base alla selettività massima del ‘portatore’ al tempo della valutazione, pari ad un fattore 3.5 fra cellule tumorali e cellule sane ( 28.6 ppm di 157 Gd in tessuto sano). Quantità di Gd-157 accumulato nelle cellule sane, stimata in base alla selettività massima del ‘portatore’ al tempo della valutazione, pari ad un fattore 3.5 fra cellule tumorali e cellule sane ( 28.6 ppm di 157 Gd in tessuto sano). G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ”

4 14 cm di altezza, 16 cm di diametro Misure di dose in fantoccio effettuate dal Laboratorio di Dosimetria del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano mediante dosimetri a gel Fantoccio cilindrico, composto da gel contenente 28.6 ppm di 157 Gd e 10 ppm di 10 B. In alcune misure è stato inserito un volume cilindrico per simulare un tumore (di grandi dimensioni) contenente 35 ppm di 10 B e 100 ppm of 157 Gd. G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ” Dosimetri a gel

5 Profili di dose in profondità lungo l’asse del fantoccio Ph1 esposto al fascio di neutroni epitermici per BNCT del reattore nucleare da ricerca TAPIRO dell’ENEA (Casaccia) G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ”

6 G. Gambarini – Utilizzo del Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ” Profili in profondità della dose  nei tre fantocci Profili in profondità della dose  nei tre fantocci Thermal Neutron Flux (cm -2 s -1 kW - 1 ) Profili in profondità del flusso nei tre fantocci FANTOCCI Ph1gel contenente 10 ppm di 10 B e 28.6 ppm di 157 Gd. Ph1gel contenente 10 ppm di 10 B e 28.6 ppm di 157 Gd. Ph2come Ph1, Ph2come Ph1, ma con inserito un volume cilindrico (3 cm di altezza, 7 cm di diametro) di gel contenente 35 ppm di 10 B e 100 ppm di 157 Gd Ph4 gel contenente 10 ppm di 10 B. Ph4 gel contenente 10 ppm di 10 B. Profili in profondità della dose gamma e del flusso termico sull’asse del fascio, per tre fantocci Profili in profondità della dose gamma e del flusso termico sull’asse del fascio, per tre fantocci.

7 IMAGING CON RISONANZA MAGNETICA Il gadolinio è un marker per procedimenti di imaging con RM. Le concentrazioni utili per avere un elevato contrasto sono basse. Tali quantità non dovrebbero portare alla produzione di radiazione gamma che dia contributi considerevoli e neppure provocherebbe una sensibile riduzione del flusso termico. Se il gadolinio fosse legato allo stesso portatore del B-10, in quantità opportuna per gli scopi di imaging con RM, si potrebbe quindi mettere a punto un metodo per ottenere la distribuzione spaziale del boro, mediante imaging con RM. Imaging con MR di campioni di acqua contenenti diverse concentrazioni di 157 Gd. Misure effettuate con analizatore Philips ACS 1.5 T. G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ”

8 G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ” Signal intensities of T 1 -weighted sequence (TR/TE = 600/15) and Hybrid sequences (T R /T E = 970/20-90, second echo) vs. Gd concentration.

9 G. Gambarini – Utilizzo del Gd-157 Trieste, 30 Marzo 2010 – Incontro: “Sviluppo di Bioconiugati per Terapia a Cattura di Neutroni ” Dosimetro a gel dopo l’irraggiamento