Microfluidic systems for high efficiency radiolabeling and purification of nanomedicines
用于纳米药物高效放射性标记和纯化的微流体系统
基本信息
- 批准号:RGPIN-2018-04958
- 负责人:
- 金额:$ 4.08万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
One method of investigating disease pathways or diagnosing diseases is imaging using single photon emission computed tomography (SPECT). With SPECT, a gamma-emitting radioisotope is connected to or incorporated into a molecule, a macromolecular compound, or a compound in the nano- to micro-meter range. Most often, this radiolabeling step is accomplished using a kit format, where the radioactivity is added to a vial of all the other ingredients to quickly obtain the radiolabeled compound and this compound is then injected into an animal or patient. The kit format, however, cannot always be used, as the introduction of the radioisotope might change the properties of the final radiolabeled compound, or the chemistry of the system might not allow for an efficient radiolabeling procedure (multiple steps required, radiation hazard, air sensitive, separation steps needed). This project aims to build a microfluidics micro-/nanodevice to overcome difficulties of radiolabeling and purifying radiopharmaceuticals that include nanoparticles, microspheres, and macromolecular compounds. We will carefully integrate the radiolabeling step inside microfluidic channels, which will be optimized for diffusion and reaction kinetics. We will also, if necessary, apply forced mixing on built-in mixing structures, use a built-in heatable reactor feature, and concentrate and separate the resulting compounds and nanomedicines with microfluidic Dean forces, based on our recent research in this field. An additional separation feature might be the use of local magnetic forces. The aim is to improve on the ease of procedure and the radiolabeling efficiency, while at the same time allowing for ideally aseptic conditions and ease of quality control. The resulting radiopharmaceuticals will be compared to the conventional techniques in terms of material use (which is hypothesized to be much less), reaction time (likely shorter), and radiolabeling efficiency (likely higher). Different radioisotope systems will be investigated, with rhenium-based ones (for example Re-188) being at the forefront. Currently, their oxidation sensitivity (back to water soluble perrhenate) is a problem, and will be optimized for future therapeutic applications. Microfluidic based methods for the preparation of diagnostic and therapeutic radiopharmaceuticals might thus be crucial to allow for high enough radiation concentrations, and provide truly theranostic agents for future detection and treatment of cancer.
研究疾病途径或诊断疾病的一种方法是使用单光子发射计算机断层扫描(SPECT)进行成像。通过SPECT,发射伽马的放射性同位素被连接到分子、大分子化合物或纳米到微米范围的化合物上。大多数情况下,这一放射性标记步骤是使用试剂盒形式完成的,其中将放射性添加到包含所有其他成分的小瓶中,以快速获得放射性标记的化合物,然后将该化合物注射到动物或患者体内。然而,不能总是使用试剂盒形式,因为引入放射性同位素可能会改变最终放射性标记化合物的性质,或者系统的化学可能不允许有效的放射性标记程序(需要多个步骤、辐射危害、空气敏感、需要分离步骤)。该项目旨在构建一种微流控微/纳米设备,以克服放射性药物(包括纳米粒子、微球和大分子化合物)的放射性标记和纯化的困难。我们将仔细地将放射性标记步骤集成到微流控通道中,这将优化扩散和反应动力学。根据我们在该领域的最新研究,如果有必要,我们还将在内置混合结构上应用强制混合,使用内置可加热反应器功能,并利用微流控迪恩力浓缩和分离得到的化合物和纳米药物。另一个分离特征可能是使用局部磁力。其目的是改善程序的简易性和放射性标记的效率,同时允许理想的无菌条件和容易的质量控制。由此产生的放射性药物将在材料使用(假设要少得多)、反应时间(可能更短)和放射性标记效率(可能更高)方面与传统技术进行比较。不同的放射性同位素系统将被研究,以Re为基础的系统(例如Re-188)处于领先地位。目前,它们的氧化敏感性(回到水溶性高铁酸盐)是一个问题,并将在未来的治疗应用中进行优化。因此,以微流控为基础的制备诊断和治疗性放射性药物的方法可能对实现足够高的辐射浓度至关重要,并为未来的癌症检测和治疗提供真正的治疗药物。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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