Appl. Radiat. ht. Vol. 44, No. 6, pp. 907-910, 1993 Printed in Great Britain. All rights reserved
Copyright
0883~2889/93 $6.00+ 0.00 0 1993 Pergamon Press Ltd
Stabilitks Cinktique et Thermodynamique Comparkes des Complexes de Tc V (Coeur 95mT~02+)et de Cyclam, Oxocyclam et Dioxocyclam F. RICHE’,
I. TRIMCEV’,
J. GODARD’, A. BENABED’, et R. PASQUALIN13
M. VIDAL’
‘Universitt Joseph Fourier, Grenoble 1, LEDSS IV, BP 53X, 38041 Grenoble Cedex, France; 21nstitut des Sciences Nuckaires, 53 avenue des Martyrs, 38026 Grenoble Cedex, France et ‘CIS bio international, Compagnie ORIS INDUSTRIE SA, BP 32, 91192 Gif-sur-Yvette, France le 25 octobre 1992; en yorme r&isPe 23 dkembre
(Rep
1992)
et [ 95mTc02-dioxocyclam] ont Btt Les stabilitis et thermodynamique des complexes [ 9SmTc02-oxocyclam] par &change de ligands. La synthtse et l’utilisation de compartes d celles du complexe [ 95mTc0,
Introduction
ocyclam L’H,) et le 2,4-dioxo-1,5,8,12 tktraazacyclotktradkane (dioxocyclam L”H,). Nous avons montrk, g&e B une ktude des complexes par ilectrophorkse que I’oxocyclam et le dioxocyclam coordonnent le coeur 99mTc0:, ii I’instar du cyclam. Ces complexes sont en tquilibre acido-basique par dtprotonation de l’azote des fonctions amides:
Dans une publication prkkdente (Richk et al., 1992), nous avons prCsentC les rksultats de la cinktique de complexation de -“Tc par deux types de ligands dCrivts du 1,4,8,1 I-tCtraazacyclotCtradCcane (cyclam LH,): le 2-0x0-1,5,8,12-tCtraazacyclotCtradCcane (ox-
rr/
-lo
1+
fll
.o
0
I
I-INONH [
x(
] +HzO
_
-
HNONH
r;y>
+ H30+
HNONH
1yy i”/ONI i”O“I
On0
%pp-
\$/
II \
/ II \
HNONH
HNONH
908
F.
RICHE et al.
Par contre, le complexe tech&tie du cyclam, peu acide, reste positif meme pour des pH tres Cleves (- 12). Nous avons egalement aborde l’ttude de la stabilite des complexes 99”Tccoxocyclam, 99”Tc-ilioxocyclam, 99”Tc-cyclam; mais, compte tenu de la p&ode courte de 99”Tc (t,,, = 6,02 h) et des cinetiques d’equilibration lentes, cette etude n’a pu Ctre me&e a terme. Dans la presente publication, cette etude de stabilite a tte reprise et developpee en utilisant un nucleide isotope du technetium, ““Tc qui presente des caracteristiques t&s favorables: -son emission ;a permet d’utiliser les memes techniques analytiques que celles employees pour l’etude des complexes de 99”Tc. -sa p&ode suffisamment longue (t,,, = 61 j) autorise une etude thermodynamique des complexes techneties. -produit sous forme de pertechnttate ‘5”Tc0, les conditions de marquage mises au Nat, point avec le 99mTcsont transposables a 95”T~. Le technetium 95m est obtenu par irradiation de cibles de molybdene nature1 (Galy et al., 1981) par un faisceau de deutons de 28 MeV (ces irradiations ont CtC real&es au Synchrocyclotron de I’INP de Lyon). La production de ce nucleide sous forme de pertechnetate fera I’objet d’une publication ultirieure. Nous ne rappellerons ici que les Ctapes essentielles: -refroidissement de la cible irradiee afin d’eliminer les contaminants de courte periode qui engendrent par decroissance radioactive des isotopes du molybdene. II s’agit entre autres de 93T~ (t,:2 = 2,7 h), 94T~ (I /2 = 4,9 h), 95T~ (20 h), ‘6T~ (4,3 j). -mise en solution de la cible dans HNO, 40% en presence de H,O>, suivie d’une evaporation a set; ces conditions tres oxydantes conduisent au degre d’oxydation superieur des metaux +6 et +7; dissolution du residu set dans une solution de soude concentree (7 M); les metaux passent sous la forme de molybdate MOO:et pertechnetate TcO, ; extraction preferentielle de TcO, par la methylethylcetone; la phase organique est la&e a I’eau puis evaporee a set et le residu obtenu est redissous dans I’eau distilke; on peut admettre que la diminution de pH provoque alors la polymerisation de I’anion MOO:en hexaou heptamolybdate (Mo,O’$;) (Pourbaix, 1963) -purification sur colonne d’alumine.
Partie Experimentale (1) Ligands et react&s Le cyclam LH, 98%). Le tartrate
est un produit Aldrich (purete stanneux est un produit Strem
(purete > 95%). Les syntheses de I’oxocyclam L’H, et du dioxocyclam L”H, ont Ctt d&rites preddemment (Rich& et al., 1992). (2) Prkparation des complexes Le ligand (2,5 . 10e5 mol) est dissous dans 0,8 mL de la solution aqueuse de pertechnetate 9s”TcO; Na + (- 15 p Ci). On ajoute 0,l mL de NaOH 0,l M et 0,l mL d’une solution aqueuse saturee de tartrate stanneux (9. 1O-5 M). Le melange reactionnel est laisse 1 h a 20°C quand les ligands sont LH, et L’H, et pork a 60°C pendant 1 h dans le cas de L”H,. (3) Echange de ligands Un complexe donne Ctant prepare comme precedemment, 2,5 . lo-’ mol d’un deuxieme ligand sont ajoutees au milieu reactionnel. Le melange est analyse en fonction du temps, maintenu a des temperatures variables; lorsque la reaction est r&alike d lOS”C, le flacon est scelle. (4) Techniques analytiques Chromatographie sur papier: les chromatographies sont realisees sur bandes de papier (10 cm x 2 cm) Whatman 3MM, tluant acetone ou eau. Apres sechage, la radioactivite est mesuree a l’aide d’un lecteur de radiochromatogrammes Berthold LB 2832. EfectrophorPses: elles sont effectuees avec un appareil Sebia GD2200 sur bandes de papier Whatman 1 de 20 cm x 1 cm avec depot central. Ces bandes sont soumises a une difference de potentiel de 600 V (20 v/cm) et une intensite de quelques m A pendant 45 min, dans un milieu tamponnt a pH 11,5 (phosphate disodique 0,05 M). Apres sechage, la radioactivite est mesurte comme prtcedemment.
Resultats et Discussion La reduction de 95mT~0c Na+ par le tartrate stanneux en presence des ligands LH,, L’H, ou L”H,, conduit dans chacun des cas a un seul complexe avec un rendement >95%. Les analyses des complexes [ 95”T~0, -LH,] + , [ 95mT~02-L’H,]o et ([ 9SmTc0,-LH”,]o + [95mT0,-L”H,] ) par chromatographie et Clectrophorese conduisent aux resultats report& dans le Tableau 1. Ces resultats demontrent qu’a pH 11,5, I’electrophorese permet de distinguer facilement les complexes du cyclam de ceux de I’oxocyclam et du dioxocyclam; cette technique a done Cte retenue pour I’etude des equilibrations. Par ailleurs, ces caracteristiques sont identiques a celles observees avec les reactions de complexation realisees a partir de 95”T~O;; comme il fallait s’y attendre les complexes sont identiques avec les deux nucleides. La stabilite thermodynamique relative des complexes est etudiee en equilibrant l’un des complexes obtenus prectdemment a partir d’un ligand avec fun des deux autres ligands, le ligand d’origine restant Cgalement present en solution. La valeur des pK des
Stabilitks cinttique et thermodynamique Tableau
I. Rkdtats
compartes des complexes de Tc V
des analyses des complexes 9SmTcO~~ioxocyclam
95mTc0,-cyclam, 1 pH I I,5
9’mTc0,~xocyclam
909 et
Chromatographie
Analyse Complexes
Electrophorise 3MM a&one
[9SmT~0,~LH,] + [9smT~02-L’H,l@ [9SmT~0,+“H,]o + [=“TcO 2L”H,]
3MM eau
pH 11.5 AV=32V/cm
R,=O R,=O
R, = 0,s $ I R, = 0,s g 1
-4B-5cm 0
R,=O
Rf=0,8
+I$
Tableau 2. Valeurs Equilibre
des pK des ligands L*H=+/L’H+ h
L*H:/L*H,
B I
5
+3cm
LH,, L’H,, L”H, L*H:+/LH;+
L*H:+/L*H:+
PK,
PK,
P’G
PK,
P&
Lh
I I,5 IO,2 9.6
IO,3 6,9 6.0
I,6 2,9
0,9
L’H, L”H,
(1)
cyclam ou les oxocyclams (thiol, amine, groupe carboxylique), sont des chklatants plus faibles que ces composb macrocycliques. -Par contre, le complexe du dioxocyclam est sur le plan cinttique moins stable; l’khange avec LHI est dkja notable d&s 20°C (au bout de 24 h on observe la formation de 35% de [TcO*-LH,] + ). --Sur le plan thermodynamique l’kquilibre est facilement atteint lorsqu’on opkre a 105°C; dans ces conditions de temptrature, [msslTcO,-L’H,]’ est beaucoup plus stable que [TcO,-LH,] + La constante de l’kquilibre suivant
+ L’H,)
(2)
[TcO,-LH,]
[ 95mT~0,LH4] + + (LH, + LH,-+) + L”H,
(3)
diffkrents ligands (Hachida, 1983) (Tableau 2) now indique les espkces prkpondkrantes dans chaque solution de marquage, g pH 11,5.A ce pH, le cyclam est sous la forme LHC (50%), LH, (50%) alors que l’oxocyclam et le dioxocyclam ne sont pratiquement pas proton&s, ils se trouvent done sous forme L’H4 et L”H,. Afin de distinguer la stabilitk cinktique de la stabilitk thermodynamique, les ktudes d’kquilibration ont ktk rkaliskes dans les deux sens en Ctudiant $ pH 11,5 l’kvolution en fonction du temps des systZmes suivants:
[ 95mTc0,-LH,]
+ (LH, + LH; ) + L’H,
[95mT~0,L’H3]o + (LH, + LH;
est t&s Clevbe, pour des raisons techniques Ctk dkterminke.
[ 9smT~0,L”H2]0 +
(4)
[ g5mTc0,L”H,] - + (LH, + LH;) traces
2,5 . 10e5 mol
2,5 . lo-’ mol dans
3. R&hats
elle n’a pas
En conclusion, l’utilisation du technttium 95 m nous a permis de mettre en ividence les remarquables stabilitks cinktique et thermodynamique complexe dioxotechnttium~xocyclam du [Tc02-L/H,]‘. Cette espke Ctant par ailleurs Clectriquement neutre, elle constitue B notre avis le site complex& le mieux adapt6 au marquage des anticorps monoclonaux.
qui
-Les complexes [TcO,-LH,] + et [TcO,-L’H,]’ sont cinktiquement trZs stables; pour cette raison il est probable qu’ils le soient Cgalement in uivo. Dans ces conditions en effet, les groupements qui peuvent s’khanger avec le Tableau
+ LH,
-Par contre la stabilitk thermodynamique de ([TcO~-L”H,]~ + [TcO,-L”H,] - ) est comparable g celle de [TcO,-LH,]+ ; dans ce cas on observe une constante d’kquilibre proche de I’unitC.
+ L”H,
Les rksultats de ces Cquilibrations sont don&s le Tableau 3. Ces rCsultats appellent les commentaires suivent:
+ + L’H,=[TcO,-L’H,]’
des kquilibrations
14
Conditions d’tquilibrations
Complexes en kquilibres
II jours 2O’C (%)
24 h WC (%)
72 h 60°C (%)
I
[TcO,-LH,] + [TcO,-L’H,]’
ZIOO ZO
-
?zloo 40
ZO %I00
2
[TcO,-LH,] + [TcO,-L’H,]’
ZO rlO0
X0 alO0
-
ZZO a100
~100 ZO
%SO z50
3
[TcO,-LH,] + [TcO,-L”H,]’ + [TcO,-L”H,]
ZIOO -0
4
[TcO,-LH,]’ [TcO,-L”H$ + [TcO,-L”H,]
x35 265
z43 z57
lo,::,,
z50 z50
F. RICHE et al
910
Bibliographie Galy P., Philippon B., Bardy A. et Munsch R. C. (1981) Appl. Radial. Isot. 32, 217. Hachida R., Kimura E. et Kodama M. (1983) Inorg. Chem.
22, 2055. Pourbaix M. (1963) Atlas d’kquilibres klectrochimiques ri 25°C. Gauthier Villars et Cie, Paris. Rich& F., Pasqualini R., Duatti A. et Vidal M. (1992) Appl. Radial. Isot. 43, 431.