Il Tecnezio-99 metastabile (99mTc) è un radioisotopo di fondamentale importanza nella diagnostica medico-nucleare, grazie alle sue eccellenti caratteristiche fisico-biochimiche. Questo isotopo è ampiamente utilizzato nella diagnostica medico-nucleare convenzionale, basata sull’emissione di fotoni singoli. Una delle sue caratteristiche più notevoli è l’emissione di radiazione γ pura con un’energia ottimale per la visualizzazione tramite gamma camera. Inoltre, grazie alla sua breve emivita e all’assenza di emissione di particelle β, il 99mTc comporta una bassa esposizione dosimetrica per il paziente.
Ciascun radiofarmaco marcato con il 99mTc è un composto di coordinazione, ovvero un complesso formato da un metallo di transizione, in questo caso il tecnezio, al quale sono legate molecole chiamate leganti. Questi leganti possono essere singoli atomi come cloro, bromo, ossigeno, azoto o vere e proprie molecole come ammoniaca, acqua, ossido di carbonio e amminoacidi. In specifiche condizioni, questi leganti si legano al metallo. In un complesso, il metallo può formare un numero significativo di legami con i leganti, noto come numero di coordinazione. Ad esempio, il tecnezio può formare complessi con numeri di coordinazione da 4 a 7, con 5 e 6 che sono i più comuni.
Un aspetto importante dei composti di coordinazione è la loro geometria molecolare. Ciascun complesso può essere descritto da una forma geometrica solida particolare, ottenuta idealmente congiungendo le posizioni degli atomi dei leganti coordinati al metallo e posizionando il metallo al centro della figura risultante. Le geometrie più comuni nei complessi di tecnezio utilizzati come agenti diagnostici sono l’ottaedro e la piramide a base quadrata.
Un altro parametro cruciale per la comprensione dei composti di coordinazione è il numero (o stato) di ossidazione del metallo. Questo parametro influenza la geometria del complesso, poiché la configurazione elettronica del metallo nello stato di legame segue precise regole spaziali. La conoscenza dello stato di ossidazione è fondamentale per determinare la carica elettrica totale del complesso e identificare il metodo di marcatura più efficace per la preparazione di un radiofarmaco specifico.
Un requisito cruciale per un legante che deve essere marcato con il 99mTc è la presenza nella sua struttura molecolare di un gruppo adeguato di atomi capaci di legarsi in modo stabile al centro metallico. Il radionuclide 99mTc è comunemente ottenuto attraverso l’eluizione con soluzione fisiologica da un generatore 99Mo/99mTc, ed è presente sotto forma di un anione noto come pertecnetato ([99mTcO4]–). Questo anione è costituito da quattro atomi di ossigeno legati all’atomo di tecnezio, formando una struttura tetraedrica molto compatta con uno stato di ossidazione +7. Il pertecnetato rappresenta il massimo stato di ossidazione raggiungibile per questo metallo ed è la forma chimica più stabile del tecnezio in soluzione acquosa.
Per preparare un radiofarmaco a partire da [99mTcO4]–, è necessario rimuovere gli atomi di ossigeno legati al metallo attraverso un agente riducente e sostituirli con gli atomi dei nuovi leganti. Durante questo processo, lo stato di ossidazione del tecnezio subisce una riduzione, assumendo valori inferiori a +7. Lo ione stannoso (Sn2+) è comunemente utilizzato come specie riducente ed è introdotto in soluzione acquosa sotto forma di sale di cloro (SnCl2). Questo metodo di marcatura può essere facilmente applicato in condizioni fisiologiche, utilizzando una quantità relativamente bassa di SnCl2 per ottenere la completa riduzione del tecnezio a partire dall’anione pertecnetato. Questa piccola quantità di SnCl2 non causa problemi di solubilità nella preparazione né di tossicità per il paziente.
La rimozione degli atomi di ossigeno dall’anione [99mTcO4]– avviene attraverso la formazione di specie come Sn(OH)4 e altre simili, in cui lo stagno si lega all’ossigeno del gruppo OH–, allontanandolo dall’atomo di tecnezio. Ciò permette all’atomo di tecnezio di coordinarsi con i nuovi leganti, che devono essere presenti contemporaneamente per evitare la formazione di un colloide di tecnezio ridotto.
Il legante deve possedere un’elevata capacità coordinante nei confronti del tecnezio, in modo da stabilizzarlo fortemente e garantire la stabilità della marcatura. È importante condurre questa reazione in assenza di ossigeno per prevenire il ricostituirsi dell’anione pertecnetato o di specie ossigenate secondarie come il biossido di tecnezio (TcO2), che è poco solubile e tende a formare particelle colloidali.
Il 99mTc si decompone in 99Tc attraverso una transizione interna con un’emivita di 6,02 ore, emettendo radiazioni γ a 140 keV. Esistono due fonti principali per ottenere il 99mTc, cioè dal 99Mo prodotto tramite fissione o attivazione. In entrambi i casi, il 99mTc è ottenuto sotto forma di soluzione di pertecnetato di sodio. Questa soluzione è fondamentale per la preparazione di radiofarmaci utilizzati in medicina nucleare.
Il generatore 99Mo/99mTc è un dispositivo che sfrutta il decadimento radioattivo del “padre”, il 99Mo con un’emivita di 67,7 ore, per generare il “figlio”, il 99mTc, che ha un’emivita molto più breve. Questo generatore è costituito da una colonna cromatografica che contiene il 99Mo sotto forma di anione molibdato (99MoO42-) adsorbito su allumina (Al2O3). La colonna è collegata esternamente attraverso due tubi con aghi fissati in cavità sulla parte superiore del generatore.
Il processo di eluizione inizia quando si fa passare una soluzione fisiologica di NaCl (eluente) attraverso la colonna. Gli ioni cloruro si scambiano con gli ioni pertecnetato, che sono solubili in questa soluzione, mentre il molibdato rimane adsorbito sulla colonna poiché è insolubile in soluzione fisiologica. Questo processo produce una soluzione eluita di pertecnetato di sodio (Na99mTcO4). Per estrarre il 99mTc, un ago viene infilato in un flaconcino contenente soluzione fisiologica sterile, mentre un altro ago viene inserito in un flaconcino con un “vuoto d’aria” all’interno, posto in un contenitore schermato. Il vuoto crea una depressione che fa sì che la soluzione fisiologica “eluisca” dalla colonna, portando con sé solo il 99mTc. Alla fine dell’eluizione, tutto il 99mTc è contenuto nel secondo flacone.
Poiché il 99Mo si decompone gradualmente in 99mTc (con un’emivita di circa 6 ore), durante il tempo tra un’eluizione e l’altra, nella colonna sono presenti sia il 99Mo che il 99mTc in equilibrio. Subito dopo l’eluizione, la colonna contiene solo il 99Mo, ma il suo decadimento prosegue, producendo nuovamente 99mTc. Questo processo di rigenerazione avviene in modo esponenziale: circa il 50% del 99mTc si rigenera in circa 6 ore, il 75% in 12 ore e il 90% in 18 ore. Dopo 4 emivite (24 ore), il 99Mo e il 99mTc tornano all’equilibrio, e il generatore è pronto per un’altra eluizione. Tuttavia, poiché nel frattempo il 99Mo è decaduto, la quantità di 99mTc ottenuta non sarà la stessa di prima, ma circa il 70%.
Inoltre, se passa molto tempo tra un’eluizione e l’altra, si accumulerà una quantità significativa di tecnezio-99, il che può causare problemi in alcune marcature in cui il rapporto tra l’agente riducente e il tecnezio è critico.
La soluzione eluita, che è sterile, isotonica e limpida, può essere iniettata direttamente (il pertecnetato è un radiofarmaco soggetto a controlli di qualità periodici) o utilizzata per la sintesi di complessi radiofarmaci. La soluzione di 99mTcO4– iniettabile deve rispettare specifiche norme di purezza e contenuto radiochimico per garantire la sua sicurezza ed efficacia nell’uso clinico.
Attualmente, sul mercato sono disponibili due tipi di generatori: quelli definiti come “a umido” e quelli “a secco”. Entrambi sono confezionati in modo da garantire la sterilità. Le principali differenze tra di essi riguardano la presenza o l’assenza di acqua nella colonna cromatografica tra un’eluizione e l’altra.
Nel caso dei generatori “a umido”, si suppone che all’interno della colonna rimanga una certa quantità di soluzione fisiologica tra un’eluizione e l’altra, da cui deriva il termine “a umido”. Tuttavia, questa piccola quantità di acqua può causare la formazione di piccole quantità di specie chimiche di tecnezio diverse dal pertecnetato. Queste specie diverse potrebbero non partecipare efficacemente ai processi di marcatura dei radiofarmaci. Inoltre, la presenza persistente di acqua all’interno della colonna potrebbe favorire la crescita di batteri, mettendo in discussione la sterilità dell’eluato successivo.
Nei generatori “a secco”, invece, si effettua un prosciugamento completo della colonna cromatografica dopo l’eluizione. Questo processo elimina la presenza di acqua all’interno della colonna e riduce la possibilità di formazione di specie chimiche indesiderate o la crescita batterica tra un’eluizione e l’altra. Questa configurazione a secco è progettata per garantire una maggiore purezza del pertecnetato.
È importante notare che il pertecnetato può anche essere separato dal molibdato utilizzando altre tecniche, come l’estrazione con metil-etil-chetone (MEK) da una soluzione acquosa contenente entrambe le specie. In questa procedura, il pertecnetato passa nella fase organica, mentre il molibdato rimane nella fase acquosa. Tuttavia, queste tecniche di separazione non sono comunemente adottate per i generatori attualmente in commercio.
Inoltre, è possibile separare il 99mTc dal 99Mo sfruttando il fatto che alcuni composti del tecnezio sublimano a temperature molto più basse rispetto ai corrispondenti del molibdeno. Questa tecnica di separazione per sublimazione non è comunemente utilizzata nei generatori disponibili sul mercato.
Fonte: Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.