Controlli di qualità
dei radiofarmaci:
verifica della
purezza
radionuclidica
Lara Gallo
P.O. Castelfranco VenetoULSS8 Asolo
(GU n.168 21/7/2005)
RADIOFARMACI
NORMATIVA
RADIOPROTEZIONISTICA
•Decreto legislativo 17
maggio 1995 n° 230 Art. 108
•Decreto legislativo 26
maggio 2000 n°187
•Entrambi modificati dall’art.
39 della Legge finanziaria 1
marzo 2002 n° 39
Norma UNI 10491: Criteri per
la costruzione di installazioni
adibite alla manipolazione di
sorgenti radioattive non
sigillate (nov 1995)
NORMATIVA FARMACEUTICA
• Decreto Legislativo
219/2006
• Legge 94/98 (legge Di Bella)
• Decreto Legislativo 211/
2003 (sperimentazione
clinica 2001/20 GCP)
• Decreto legislativo
200/2007 (Linee guida GCP
2005/28)
• NBP Radiofarmaci
• D.M. 19/11/2003 (attivita'
di preparazione del
radiofarmaco 18F-FDG)
Norme di Buona Preparazione dei
Radiofarmaci per Medicina Nucleare
(GU n.168 21/7/2005)
Controlli di qualità dei radiofarmaci devono essere
conformi a quanto stabilito nelle monografie di
farmacopea.
Farmacopea in vigore:
Farmacopea Ufficiale Italiana XII che recepisce la
Farmacopea Europea 6.0 e i relativi supplementi
Controlli sui radiofarmaci riportati
nella farmacopea
Monografia generale
Radiopharmaceutical preparation(0125)
• Purezza chimica
• Sterilità
• Endotossine batteriche
Monografie specifiche PET
- 11 monografie pubblicate
- 3 in fase di completamento
• Identificazione (del radionuclide):
-Misura periodo di dimezzamento
-Determinazione natura ed energia emissione
• Purezza radionuclidica
• Purezza radiochimica
Particolarità dei radiofarmaci
CONTENGONO UN ISOTOPO RADIOATTIVO
Controlli di qualità suddivisi tenendo conto di:
•Tempo di dimezzamento del radioisotopo
•Tempi per l’esecuzione del controlli
•Aspetti radioprotezionistici
Esempio: [18F]FDG
Controlli che devono essere eseguiti
PRIMA del rilascio:
•Identificazione
•Purezza chimica
•Purezza radiochimica
•pH
Controlli che possono essere eseguiti
DOPO il rilascio:
•Purezza radionuclidica
•Endotossine batteriche
•Sterilità
•(Solventi residui)
Controlli eseguiti dopo il rilascio:
controlli di processo
“Il processo di preparazione dev’essere convalidato e la convalida
confermata periodicamente”
Norme di Buona Fabbricazione (GMP): allegato 15
Purezza radionuclidica
radioattività dovuta al radionuclide prescelto x 100
radioattività totale del prodotto
Impurezze radionuclidiche derivano ad esempio da:
• metodo di produzione del radionuclide (es. attivazione dei
materiali durante il bombardamento col ciclotrone)
• presenza nuclidi padre/figlio (es. generatori Mo99/Tc99m)
Purezza radionuclidica
I radionuclidi contaminanti possono avere tempi di
dimezzamento più lunghi del radionuclide di interesse
Æ l’attività percentuale delle impurezze, sul totale, aumenta
nel tempo.
Presenza radionuclidi indesiderati nel radiofarmaco:
• Possibile aumento della dose assorbita dal paziente
• Potenziale degradazione della qualità delle immagini
Accordo AIMN-AIFM
VERIFICA PUREZZA RADIONUCLIDICA
Rientra nell’ottimizzazione di una procedura MN e nella valutazione
dell’attività somministrata e della dose assorbita (D.Lgs. 187/00)
quindi le apparecchiature impiegate a tale scopo sono soggette ai QC ai
sensi del D.Lgs. 187/00, come il calibratore di dose
Il responsabile dell’impianto radiologico si avvale dell’esperto
in fisica medica per:
• messa a punto della tecnica di misura
• controllo di qualità delle attrezzature impiegate a tale scopo
Radiofarmaci PET
Test di identificazione del
radionuclide
Test previsti da farmacopea:
A.Determinazione natura ed
energia emissione
Spettrometria gamma
Risultato: deve essere presente
solo il picco da 511 keV
(+ picco somma da 1.022 MeV)
Stesso spettro per tutti i
radionuclidi beta+ emettitori
(F-18, C-11, N-13, O-15…)
Test di identificazione del
radionuclide
B. Misura tempo di dimezzamento
Misure con calibratore d’attività ripetute nel tempo in un arco
temporale adeguato (es. 30 min). Stima di t ½ da interpolazione.
Risultato: t ½ compreso tra 105 e 115 minuti per F-18 (109.8 min)
T empo di dimez z amento
A m is (uC i)
7.5
y = 7.25307e ‐0.00637x
R 2 = 0.99990
7
6.5
F-18
6
5.5
5
0
10
20
te m po (m in)
30
40
λ
0.00637
T1/2 (min)
108.81
Test di identificazione del
radionuclide
B. Misura tempo di dimezzamento
Eventuale presenza di radioisotopi contaminanti con t ½ più corto di
quello del radionuclide d’interesse, potenzialmente è rivelabile da
questo test.
Esempio:
18F
è ottenuto da H218O, ma in una certa percentuale (< 5%) è
presente anche H216O. Poiché: 16O (p, α) 13N alla fine del
bombardamento sarà presente anche 13N (t ½ 9.96 min).
Nell’ipotesi, non realistica, che alla fine del bombardamento si ottenga
il 95% di F-18 e il 5% di N-13 Æ il valore di t ½ misurato sarà di
89.55 min (fuori del range di tolleranza di 105-115 min)
Test di purezza radionuclidica
Test previsti da farmacopea:
A. Determinazione natura ed energia emissione
Spettrometria gamma
Risultato: deve essere presente solo il picco da 511 keV
(+ picco somma da 1.022 MeV)
B. Spettrometria gamma
Misure per rivelazione e quantificazione impurezze di un campione dopo
che il radionuclide d’interesse è decaduto (dopo almeno 10 - 12 tempi
di dimezzamento).
Valore limite radioattività dovuta ad impurezze sulla radioattività totale
per [18F]FDG: < 0.1%
Purezza radionuclidica [18F]FDG
(dati di letteratura)
Purezza radionuclidica [18F]FDG
(dati di letteratura)
Fonti di radionuclidi contaminanti:
• isotopi dell’elemento bersaglio
18O
(p, n) 18F
16O (p, α) 13N
• materiale del corpo del target
107/109Ag
(p, n) 107/109Cd
• foglio di Havar
lega di Co (42.5%), Cr (20%),
Ni (13%), Mn, Mb, Fe
Il foglio di Havar è la fonte
principale di impurezze
p+ beam
Havar foil
H218O
Target body
Principali reazioni di attivazione da
protoni sul foglio Havar
Alcuni dei principali contaminanti:
radionuclide
T½
Co-56
78.8 d
Co-57
271.0 d
Co-58
70.8 d
Cr-51
27.7 d
Mn-52
5.6 d
Mn-54
312.0 d
Tc-96
4.3 d
Re-183
70.0 d
Cd-109
453 d
Ni-57
36.1 h
Purezza radionuclidica [18F]FDG
(dati di letteratura)
RISULTATI
Limite superiore di attività dei contaminanti nel prodotto finale [18F]FDG
(somma delle MDA) : 0.000006%
Æpurezza radionuclidica [18F]FDG > 99.999994%
[valore limite da farmacopea: > 99.9%]
Totale impurezze del F-18 prodotto dal bombardamento ( a monte della
sintesi): 0.000080% . Di questo totale, circa il 92% è trattenuto nei
vari elementi che entrano in gioco dal trasporto del F-18 alla sintesi di
FDG:
• filtri PAT in uscita dal target
• Colonna purificazione fluoruro Chromafix PS-HCO3
• Colonna purificazione FDG Chromabond
• Acqua arricchita (18O) recuperata
Purezza radionuclidica [18F]FDG
Percentuale di impurezze dell’ordine di 10-6
Spettrometria
per identificazione e
stima quantitativa
rivelatore al Germanio iperpuro
campioni di FDG di attività
iniziale elevata
(in funzione delle MDA)
Controllo non può essere routinario, ma è un
controllo periodico di processo
Controllo routinario di spettrometria, per ogni lotto di produzione,
di un’aliquota destinata ai QC. Ha senso??
Può fornire un’evidenza formale, per ogni singolo lotto, del rispetto
del limite dello 0.1% previsto da farmacopea (ottenibile anche con
un gammacounter)
Purezza radionuclidica [13N]ammonia
[13N]ammonia
Contaminante principale: Vanadio-48 prodotto dall’attivazione del foil di
Titanio.
In alcuni campioni analizzati con gammacounter NaI(Tl) dopo
decadimento del N-13, si sono trovati valori inattesi di attività.
Da successive misure spettrometriche con HP-Ge effettuate su campioni
della soluzione madre, si è potuta stimare un’attività di V-48 dello
0.016%.
Valore limite da farmacopea: 1%
La sintesi dell’[13N]ammonia avviene direttamente all’interno del target.
Unico step di purificazione: colonna a scambio ionico che rimuove le
impurità del tipo [13N]NOx.
Controlli generatore Ge68/Ga68
Rispondenza alle specifiche fornite dal produttore
(accettazione) e controlli periodici di stabilità delle
caratteristiche del generatore. Parametri controllati:
• Profilo di eluizione (attività vs volume)
• Resa di eluizione
• Purezza radionuclidica o Breakthrough di Ge86
(presenza di Ge68 nell’eluato) con spettrometria
gamma
Ge-68 t ½ : 271 d
Ga-68 t ½ : 68 min
Dati di letteratura riportano un valore medio di purezza radionuclidica
pari a 99.9991%
[M.Marengo et al, “Acceptance Tests and Quality Control of
Radiopharmaceuticals, 2009, 2, 165-168]
68Ge/68Ga
Generators” Current
Radiofarmaci tecneziati
Purezza radionuclidica
Generatore Mo99/Tc99m
Purezza radionuclidica del Tc-99m (Breakthrough di Mo99) ovvero
presenza di Mo99 nell’eluato
Può dipendere dalle condizioni di utilizzo del generatore
I controlli possono essere di due livelli:
Controllo di routine
- metodo della schermatura
Controllo di processo
- spettrometria gamma sull’eluato dopo che
il Tc99m è decaduto
Purezza radionuclidica 99mTc
Generatore Mo99/Tc99m
Metodo della schermatura
Misure con calibratore d’attività dell’eluato con e senza
schermatura di 6mm piombo. Il contenitore schermato:
• assorbe i fotoni da 140 keV del Tc99m
• attenua solo parzialmente i fotoni più
energetici del Mo99 (740 keV)
Valore limite % attività dovuta a Mo99:
0.1%
Purezza radionuclidica 99mTc
Misura A(99Mo) nel contenitore schermato va corretta per coeff.
attenuazione Pb e spessore schermatura.
Esempio di procedura di valutazione
del Mo99-breakthrough riportata nel
manuale del calibratore d’attività
A(99Mo) (%) reale
A(99mTc)
vs
A(99Mo) (%) mis
A(99mTc)
Breakthrough di Mo99 riscontrato è
dell’ordine dello 0.001%
Controlli delle apparecchiature
SPETTROMETRO / GAMMACOUNTER
In dotazione: gammacounter NaI(Tl)
Wallac-Wizard 3” 1480 Perkin Elmer
• Certificazione IPV (Instrument
Performance Verification) rilasciata dalla
ditta, comprovante il buon funzionamento
dell’apparecchiatura (rinnovata triennalmente)
• Controllo periodico (GLP test) con
sorgente tarata di Cs-137 per vericare la
stabilità nel tempo di: efficienza, risoluzione
energetica, canale del picco, background…
• Calibrazioni periodiche (normalizzazione
isotopi più utilizzati; normalizzazione fondo)
Spettrometro NaI(Tl) con pozzetto
Controlli delle apparecchiature
SPETTROMETRO
In arrivo: spettrometro HP-Ge Ortec GMX
• Germanio tipo “n” Æ range in energia 3 keV -10 MeV
[in alternativa al tipo “p” con range 40keV – 10MeV che
va comunque bene per la misura della purezza
radionuclidica]
• Efficienza relativa 40% [dev’essere ≥ 30%]
• Raffreddamento elettrico (no Dewar
ad azoto liquido con relative
problematiche di sicurezza, D.Lgs 81)
•Costo considerevole: circa 40-50
mila euro
Miscela di sorgenti di
calibrazione:
Am241 3 kBq
Cd109 15,6 kBq
Co57 0,6 kBq
Ce139 0,7 kBq
Hg203 2,1 kBq
Sn113 2,8 kBq
Sr85 3,8 kBq
Cs137 2,6 kBq
Y88 5,8 kBq
Co60 3 kBq
Controlli delle apparecchiature
CALIBRATORE D’ATTIVITA’
Controlli di qualità giornalieri, mensili, semestrali
(accuratezza, riproducibilità, linearità).
Ba133; Cs137; Co57
Esempi di sorgenti di
calibrazione in geometria
a siringa
Ge68 con
fattori per
Ga68 e F18
Controlli delle apparecchiature
MULTICROMATOGRAMMA
Apparecchiatura per il controllo della purezza radiochimica.
(Misura la distribuzione di radioattività mediante scansione della cartina cromatografica
dopo la separazione del radiofarmaco d’interesse dagli altri componenti radiomarcati)
• Controllo periodico che la finestra di acquisizione sia centrata sul picco
Grazie per l’attenzione!