Nucleus

New radioimmunoconjugate -dota-h-r3: synthesis and radiolabeling

El marcaje de anticuerpos monoclonales con metales radiactivos para diagnóstico y terapia generalmente involucra el uso de agentes quelatantes bifuncionales que contienen una función reactiva para conjugarse con las proteínas y un grupo capaz de enlazar fuertemente al metal formando complejos fisiológicamente estables. El objetivo del trabajo fue modificar el anticuerpo monoclonal humanizado (h-R3) con el ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-N,N´,N´´,N´´´-tetraacético (DOTA) en solución acuosa, realizar el marcaje de los conjugados obtenidos con y estudiar algunas de las variables que influyen en la reacción, así como la estabilidad del radioinmunoconjugado en presencia de otros agentes quelatantes.

Labelling of monoclonal antibodies with radioactive metals for cancer diagnosis and therapy has usually been accomplished by the use of bifunctional chelating agents, which contain both a reactive functionality for covalent attachment to proteins and a strong metal-binding group capable of forming a physiologically stable complex with the radionuclide. The objective of the present work was to modify the humanized monoclonal antibody (h-R3) with the 1,4,7,10-tetraaza-cyclododecane N,N´,N´´,N´´´-tetraacetic acid (DOTA) in aqueous solution, achieve the labelling of the obtained conjugates with and study some of the variables that influence in the labelling reaction, as well as the stability of the radioimmunoconjugate in presence of other chelating agents.

Scintigraphy with -MIBI in the assessment and the prediction of multidrug resistance in patients with lymphoma

El objetivo del trabajo fue determinar la utilidad la gammagrafía con -MIBI para evaluar y predecir de forma no invasiva una posible resistencia a la quimioterapia en pacientes con linfoma. Se evaluaron 152 pacientes (120 con linfomas y 32 con enfermedades benignas de los ganglios). La biopsia del ganglio constituyó el gold Standard. Se adquirieron imágenes estáticas de tórax, abdomen y pelvis, a los 20 min, 2h, 3h y 4h después de la administración intravenosa de 925-1110 MBq (20-30 mCi) de -MIBI. Se determinaron los índices de captación para cada tiempo y el índice de captación máxima (ICmax) del radiofármaco por paciente, el cual se comparó con la respuesta clínica y hematológica. Los estudios con -MIBI mostraron valores de sensibilidad, especificidad y exactitud diagnóstica de 96%, 75% y 92%. Concluida la quimioterapia de los 120 casos estudiados con linfoma, 48 pacientes mostraron remisión completa de la enfermedad, 32 remisión parcial y 40 no respondieron a la quimioterapia. El análisis de los índices de captación máxima revelaron que un índice de captación máxima elevado (ICmax ³6) es un indicador de buena respuesta a la quimioterapia, un índice de captación con valores medios (entre 3 y 6) se asocia a remisión completa o a remisión parcial y un índice de captación bajo (ICmax £3) es un indicador de no respuesta a la quimioterapia. La gammagrafía con -MIBI resultó útil para la evaluación y predicción de resistencia a la quimioterapia en pacientes con linfoma.

To determine the utility of scintigraphy with -MIBI for non-invasively assessment and prediction of multidrug resistance in patients with lymphoma. 152 patients were evaluated (120 with lymphoma and 32 with benign diseases of the lymph nodes). The biopsy of lymph nodes constituted the gold standard. Static images of thorax, abdomen and pelvis were acquired at 20 min, 2h, 3h and 4h after the intravenous administration of 925-1110 MBq (20-30 mCi) of -MIBI. The uptake indexes were determined for each time and the index of maximum uptake (ICmax) of the radiopharmaceutical for all patients was also calculated. The index of maximum uptake was compared with the clinical and hematological response to chemotherapy. The studies with -MIBI showed values of sensibility, specificity and diagnostic accuracy of 96%, 75% and 92%, respectively. Once chemotherapeutic treatment was concluded, 48 of the 120 studied patients with lymphoma showed complete remission of the disease, meanwhile 32 of them showed partial remission and non response to chemotherapy was observed in 40 cases. The outcomes of the present work revealed that a high index of maximum uptake (ICmax ³6) could be an indicator of good response to chemotherapy, values of ICmax in a range from 3 to 6 were associated to either complete or partial remission and a ICmax £3 could be an indicator of poor response to chemotherapy. The scintigraphy with -MIBI was a useful tool for the study of patients with lymphoma and the assessment of their response to chemotherapy.

Development of a new type of / radioisotope generatorc

Se brindan los resultados del desarrollo y el comportamiento de un nuevo tipo de generador piloto de /. Empleando CsCl estable y radiactivo se realizaron ensayos en batch y en columna con el objetivo de determinar los parámetros de sorción para tres tipos diferentes de resina de intercambio iónico de hexacianoferrato de cobre y potasio inmovilizada en silicagel. Los resultados mostraron que la capacidad de sorción de estos sistemas puede alcanzar valores en el orden de 112 mmol/Kg de resina seca comparable con los reportados en la literatura. La retención de más del 95% de cesio y la sorción prácticamente nula del bario mostraron la alta eficiencia de estos sistemas para la separación de estos dos elementos. A partir de estos resultados se desarrolló y construyó un pequeño generador piloto de /, empleando la misma estructura física de un generador decaído de con una actividad nominal de 18,5 KBq y con una eficiencia de elución cercana al 99% que confirma la hipótesis inicial sobre la separación efectiva del par / en estos sistemas. La realización de más de 20 eluciones después de casi año y medio de trabajo con relevantes características hidrodinámicas y la ausencia de en las soluciones eluidas demostraron la relativa larga funcionalidad de este nuevo tipo de generador radisotópico de /.

Results of the development and performance of a new type of /. generator are presented. Batch and column tests employing stable and radioactive CsCl were performed in order to determine the sorption parameters for three different cupper potassium hexacianferrate immobilized on silicagel ion exchange resin. Results showed that the sorption capacity of these systems can reach values in the order of 112 mmol/Kg of dry resin, comparable with those reported in the literature. The retention of more than 95% of cesium with practically no sorption of Barium, showed the high efficiency of these systems for the separation of these two elements. From these results a pilot small / generator, employing the same physical structure of a decayed generator, has been developed and constructed with a nominal activity of 18.5 KBq and a elution efficiency close to 99% that confirms the initial hypothesis of the separation of the pair / in these systems. More than 20 elutions performed after nearly a year and a half working with reliable hydrodynamic characteristics and the absence of in the eluted solution demonstrate the relative long functionality of the new type of / generator, that undoubtedly erect as the scientific newness of the present work.

The qweak experiment: A search for new physics at the tev scale by measurement of the proton's weak charge

El acoplamiento observado del protón al bosón-Z, es decir, la «carga débil» del protón, varía con la escala de distancia. Experimentos de alta energía han medido con gran precisión el acoplamiento a cortas distancias. Qweakrealizará la medición a una transferencia de momentum de sólo 0,3 (GeV/c)2. El «corrimiento» del acoplamiento de altas a bajas energías se puede calcular corrigiendo por efectos de nubes de partículas virtuales en el vacío. Debido a que las correcciones dependen de todas las partículas que existen en la naturaleza, y no únicamente de las descubiertas hasta la fecha, cualquier diferencia entre la carga débil medida a bajas energías y la calculada, podría indicar la existencia de nueva física. Una medición de Qweak al 4% sería sensible a nueva física en la escala de unos cuantos TeV. El experimento Qweak aprovechará el hecho de que el poder analizador longitudinal (que viola la paridad), Az, es proporcional a la carga débil del protón. El experimento intentará medir Az (cuyo valor predicho es -0,3 ppm) con una incertidumbre combinada, estadística y sistemática, del 2,2% correspondiente a una incertidumbre total del 4% en Qweak. Esto requiere de una precisión estadística de 5 x , que se puede alcanzar en 2, 200 horas con un haz de electrones de 180 µA, polarizado al 85%, incidente sobre un blanco de hidrógeno líquido de 0,35 m. Un sistema sincronizado de adquisición de datos integrará las señales de corriente del detector sobre cada estado de espín y extraerá la componente que viola paridad, correlacionada con la helicidad.

The observed coupling of the proton to the Z-boson, i.e. the «weak charge» of the proton, varies with distance scale. The coupling has already been accurately measured at short distances by high energy experiments. Qweak will make the measurement at a momentum transfer of only 0.3 (GeV/c)2. The «running» of the coupling from high to low energy can be calculated by correcting for the effect of clouds of virtual particles in the vacuum. Because the corrections depend on all of nature’s particles, not only those which have been discovered, a difference between the calculated and measured low energy weak charge could signal new physics. A measurement of Qweak to 4% will be sensitive to new physics at the few TeVscale. The Qweak experiment will use the fact that the parity-violating longitudinal analyzing power, Az, is proportional to the proton’s weak charge. The experiment plans to measure the predicted Az of -0.3 ppm with a combined statistical and systematic uncertainty of 2.2%, corresponding to a total uncertainty of 4% in Qweak. This requires a statistical precision of 5 x , which can be achieved in 2200 hours with an 85% polarized, 180 µA electron beam incident on a 0.35 m liquid hydrogen target. A synchronous data acquisition system will integrate the detector current signals over each spin state and extract the helicity correlated, parity violating component.

Jet quenching at alice

Los resultados de RHIC en cuanto a la supresión de los principales hadrones energéticos indican que los jets producidos en procesos duros están fuertemente modificados por el medio denso creado en colisiones de iones pesados. Diversos aspectos acerca de las modificaciones de la estructura del jet por el medio no han sido todavía bien investigadas. Estos temas serán mejor estudiados en el LHC por ALICE a mayor pT y con reconstrucción completa del jet. Los resultados de ALICE para partículas de alto pT y jets pueden ser mejorados significativamente si se completa la actual configuración del experimento con un calorímetro electromagnético grande.

RHIC results on leading hadron suppression indicate that jets produced in hard processes are strongly quenched by the dense medium created in heavy ion collisions. Several questions on the medium modification of the jet structure have not been yet well addressed. These topics will be better studied at LHC by ALICE at higher pt and with full jet reconstruction. The performances of ALICE on high pt particles and jets can be significantly improved by completing the present set-up with a large electromagnetic calorimeter.

Design and optimization of a beam-shaping assembly for BNCT based on a neutron generator

La simulación de un haz de neutrones se realizó para determinar la mejor energía de estos en el tratamiento de tumores bien profundos en la terapia por captura de neutrones del boro. Dos figuras de mérito, la máxima dosis absorbida en tejido sano y la dosis absorbida en el tumor a determinada profundidad dentro del cerebro, se utilizaron para evaluar la eficiencia del tratamiento. Se estudiaron el tiempo de irradiación, la ganancia terapéutica y la cantidad de potencia generada en el blanco, como parámetros de la calidad del haz. Se diseñaron y optimizaron moderadores, reflectores y delimitadores para moderar los neutrones de alta energía, producidos en la reacción de fusión (d;n), hasta un espectro de energías útiles para la terapia. Se utilizaron uranio metálico y manganeso para la moderación de neutrones rápidos a epitérmicos, mientras que el compuesto Fluental se utilizó para el ajuste final del espectro. Se propuso un blanco semiesférico para disipar el doble de la cantidad de potencia generada en el blanco, y disminuir las dimensiones del moderador. Todos los cálculos se realizaron utilizando el código de simulación MCNP-4C. Una vez obtenida la mejor configuración del moderador, se obtuvieron las distribuciones de dosis en la cabeza y el cerebro. La ganancia terapéutica se aumentó en un 9%, a la vez que la corriente requerida para una hora de tratamiento, así como las dimensiones del moderador disminuyeron en un 50%.

A monoenergetic neutron beam simulation study is carried out to determine the most suitable neutron energy for treatment of shallow and deep-seated brain tumors in the context of Boron Neutron Capture Therapy. Two figures-of-merit, i.e. the absorbed dose for healthy tissue and the absorbed tumor dose at a given depth in the brain are used to measure the neutron beam quality. Also irradiation time, therapeutic gain and the power generated in the target are utilized as beam assessment parameters. Moderators, reflectors and delimiters are designed and optimized to moderate the high-energy neutrons from the fusion reactions (d;n) and (d;n) down to a suitable energy spectrum. Metallic uranium and manganese are successfully tested for fast-to-epithermal neutron moderation as well as FluentalTM for the neutron spectrum shifting. A semispherical target is proposed in order to dissipate twice the amount of power generated in the target, and decrease all the dimensions of the BSA. The cooling system of the target is also included in the calculations. Calculations are performed using the MCNP code. After the optimization of our beam-shaper a study of the dose distribution in the head had been made. The therapeutic gain is increased in 9% while the current required for one hour treatment is decreased in comparison with the trading prototypes of NG used for Boron Neutron Capture Therapy.

Calculation of displacements per atom distributions in solid materials

Se presentan los resultados de los cálculos de la distribución de desplazamientos atómicos en el superconductor y en láminas de hierro inducida por radiación gamma hasta 15 MeV. Se introdujo un procedimiento de cálculo para las secciones eficaces de desplazamiento y para las distribuciones de desplazamientos atómicos, basado en el uso de los valores de la distribución del flujo energético de los electrones secundarios, obtenidos con ayuda del código de cálculo MCNPX basado en el método de Monte Carlo. Se compararon los resultados de los cálculos de la distribución de desplazamientos atómicos con los perfiles de energía depositada, obteniéndose una correlación casi lineal entre ambos a diferentes profundidades en las muestras para un amplio intervalo de energías de la radiación gamma incidente.

The results of the calculations of the displacements per atom distribution induced by the gamma irradiation on superconductor and Iron slabs up to 15 MeV are presented. Firstly, a calculation procedure for the displacements cross sections and the displacements per atom distributions was introduced, relaying on the application of the energy flux distribution values of secondary electrons, formerly calculated using the Monte Carlo methods based code system MCNPX. Finally, calculation results of displacements per atom distribution were compared with the corresponding energy deposition profiles, obtaining a nearly linear correlation among them at different depth positions for a wide range of Gamma Radiation incident energy.

Calculation of the displacement cross sections and the dpa distribution in hydrogenated amorphous silicon semiconductors detectors in medical digital imaging applications

Utilizando la aproximación de Mott-McKinley-Feshbach en el trabajo se calculó la dependencia de la sección transversal de desplazamiento para cada especie de átomo de la estructura del a-Si:H en los intervalos de energía típicos de los electrones secundarios generados por los rayos X empleados en aplicaciones de imagenología médica. Se observó que para energías de los electrones superiores a 1,52 keV son posibles los desplazamientos de átomos de hidrógeno, mientras que la energía umbral de desplazamiento de los átomos de silicio resultó de 126 keV. Estos resultados se compararon con los obtenidos para detectores similares pero fabricados de silicio cristalino. Con el empleo de la simulación matemática del transporte de la radiación en la materia se calculó el especto energético de los electrones secundarios con el objetivo de estimar el número de desplazamientos por átomos que tienen lugar en el dispositivo amorfo semiconductor en régimen de trabajo. La distribución espacial de los dpa en el volumen del detector, así como su comportamiento con la profundidad son presentados y discutidos en el texto.

In present paper the dependence of the displacement cross sections of the different species of atoms in the a-Si:H structure, with the energy of the secondary electrons generated by the X-rays of the typical energies using in medical imaging applications, was calculated using the Mott-McKinley-Feshbach approach. It was verified that for electron energies higher than 1.52 keV it is possible the occurrence of hydrogen atoms displacements, while for the silicon atoms the threshold energy is 126 keV. These results were compared with those obtained for similar detectors but developed with crystalline silicon. With the use of the mathematical simulation of the radiation transport in the matter, the energy spectrum of the secondary electrons was calculated in order to estimate the number of atomic displacements, which take place in the semiconducting amorphous device in working regime. The spatial distribution of the dpa in the detectors volume, as well as its behavior with the depth in the work region are presented and discussed in the text.

Mass spectroscopy investigation of the effect of gamma irradiation on the mean value of the number of ethoxy groups in the triton x-100

El efecto de la radiación gamma proveniente de una fuente de 60Co en la estructura del surfactante no iónico Tritón X-100 fue investigado. Tres regiones principales pueden ser distinguidas en el comportamiento del valor medio del número de grupos etóxidos al aumentar la dosis. Sin embargo, el resultado global encontrado fue una pequeña variación en este valor medio al cambiar la dosis entre 0 y 70 KGy.

The effect of gamma radiation from a 60Co source on the structure of a nonionic surfactant, namely TRITON X-100, was investigated. Three main regions can be distinguished in the behavior of the mean value of ethoxy groups with an increase in the absorbed dose. However just a slightly decrease on this mean value was obtained when the dose range from 0 to 70 kGy.

Proposing norms for clinical application of biological radiolabelled compunds. pharmacodynamic and toxicological recommendations for preclinical studies

En el mes de octubre de 2005 un pequeño grupo de investigadores de diferentes nacionalidades se reunieron en Viena, Austria, bajo los auspicios del Organismo Internacional de Energía Atómica con el objetivo de preparar un documento sencillo y útil para el personal involucrado en la preparación de productos biológicos radiomarcados como péptidos, proteínas y anticuerpos. Este documento debe incluir los aspectos prácticos, metodológicos y éticos relacionados con los productos radiomarcados anteriormente mencionados y debe esclarecer la ruta crítica que se debe seguir en esa área. Ese documento no cubre el uso de oligonucleótidos, células y otros productos antólogos radiomarcados y no ofrece protocolos técnicos sobre metodologías. En el trabajo presento recomendaciones farmacodinámicas y toxicológicas para los estudios preclínicos in vivo que deben seguir estos productos. Esta guía sólo representa mi forma actual de pensar sobre este tema.

In October of 2005 a small group of researchers from different Countries had a meeting at the International Atomic Energy Agency headquarter in Vienna, Austria; the aim was to prepare a tentative user-friendly document for personnel involved in preparation of radiopharmaceuticals based on peptides, proteins and antibodies for human use. This document should cover all practical, methodological and ethical concerns relating to radiolabelled products mentioned above and should clarify the complicated road-map that one has to follow in this area. This document does not cover the use of radiolabelled oligonucleotides, cells and other autologous products and does not provide technical protocols on actual methodologies. Herein, we will like to present you some pharmacodynamic and toxicological recommendations for in vivo preclinical studies. This guidance only represents my own current thinking in this topic.