Therapeutische Alpha-Emitter
Gruppenmitglieder
- Dr. Constantin Mamat (Teamleiter) ORCID ResearchGate
- Linda Belke (Chemielaborantin)
- Magdalena Blei (Doktorandin)
- Rodrigo Castro Biondo (Doktorand zusammen mit Dr. J. Kretzschmar)
- Florian Paßler (Masterand)
- Toni Weber (wissenschaftlicher Mitarbeiter)
News
- Willkommen Chandni Bhat als DAAD-RISE-Sommerstudentin.
Etablierung von alpha-emittierenden Radionukliden für Radiotherapeutika
Radionuklide, die α-Teilchen emittieren, sind von hohem Interesse für die interne Radiotheraphie (Endoradionuklidtherapie) zur Bekämpfung von Krebs. Insbesondere Blei-212, Radium-223/-224 und Actinium-225 besitzen hervorragende kernphysikalische Eigenschaften, wie einen hohen linearen Energietransfer (LET), eine geringe mittlere freie Weglänge und eine hohe Ionisationsdichte. Daraus ergibt sich eine hohe relative biologische Wirksamkeit (RBW), um DNA-Doppelstrangbrüche zu induzieren. Das durch EMA (European Medicines Agency) und FDA (Food & Drug Administration) klinisch zugelassene Radium-223 beispielsweise hat eine Halbwertszeit von 11,5 Tagen, vier α-Zerfälle und zwei β--Umwandlungen, wobei eine Energie von 28 MeV freigesetzt wird. Für die Bestimmung von physikochemischen Parametern wird Barium als Surrogat verwendet. Außerdem existiert mit Barium-131 ein geeingnetes SPECT-Radionuklid zur Bildgebung, welches einfach herzustellen ist 133Cs(p,3n)131Ba und aufgrund seiner Eigenschaften (Halbswertszeit 11,5 Tage) ein Matched Pair mit Radium-223/-224 für theranostische Ansätze bietet.
Actinium-225 ist ebenfalls Teil einer Zerfallskette und liefert fünf α-Zerfälle und zwei β--Umwandlungen. Der β+-Strahler Lanthan-133 bietet sich aufgrund seiner ähnlichen Komplexierungseingenschaften als theranostisches Match für PET-Diagnostik an und lässt sich sehr einfach am Zyklotron aus Barium-134 über die Kernreaktion 134Ba(p,2n)133La herstellen.
Ein weiteres ideales Radionuklidpaar besteht aus den beiden Radioisotopen des Bleis 212Pb (Therapie: 1 β--Umwandlung und 1 α-Zerfall) und 203Pb (SPECT-Nuklid) für die Diagnose. 212Pb ist Teil der Zerfallskette von 224Ra und lässt sich daraus abtrennen.
Die Herausforderung besteht in der stabilen Bindung von Radium und Barium als Elemente der zweiten Gruppe des PSE‘s, um Radiotherapeutika zu generieren. Dafür werden zwei Strategien verfolgt: die Erste basiert auf der Komplexierung von Radium mit funktionalisierten Aza-Macrocyclen wie beispielsweise macropa. Generell zeigen Calixarene gute Komplexierungseigenschaften für Gruppe 2 Elemente und macropa ist bisher der beste Chelator für die Komplexierung von Ra2+ und Ba2+, bildet aber auch hoch stabile K-omplexe mit Ac3+, La3+ und Pb2+.
Die zweite Möglichkeit basiert auf dem stabilen Einschluss des Radiums in Nanopartikel wie zum Beispiel Bariumsulfat oder auch in Polyoxopalladat-Strukturen. Mit diesem stabilen Einschluss des Radiums in die Nanopartikelstruktur soll gewährleistet werden, dass es zu keiner Freisetzung des Radiums in vitro und in vivo kommt. Ohne diese stabile Komplexierung wird das Radium im Knochen aufgenommen und eingebaut.
Referenzen - Chelatoren:
- F. Reissig, K. Zarschler, Z. Novy, M. Petrik, ..., K. Kopka, M. Khoylou, H.-J. Pietzsch, M. Hajduch, C. Mamat, Theranostics 2022, 12, 7203 Inside Cover
- M. Blumberg, K. Al-Ameed, E. Eiselt, S. Luber, C. Mamat, Molecules 2022, 27, 1478
- F. Reissig, D. Bauer, K. Zarschler, Z. Novy, K. Bendova, K. Kopka, H.-J. Pietzsch, M. Petrik, C. Mamat, Cancers 2021, 13, 1974
- F. Reissig, D. Bauer, M. Ullrich, M. Kreller, J. Pietzsch, C. Mamat, K. Kopka, H.-J. Pietzsch, M. Walther, Pharmaceuticals, 2020, 13, 272
- D. Bauer, S. Stipurin, M. Köckerling, C. Mamat, Tetrahedron 2020, 76, 131395
- D. Bauer, M. Blumberg, M. Köckerling, C. Mamat, RSC Adv. 2019, 9, 32357
- D. Bauer, M. Gott, J. Steinbach, C. Mamat, Spectrochim. Acta A 2018, 199, 50-56
Referenzen - Nanopartikel:
- F. Reissig, K. Zarschler, R. Hübner, H.-J. Pietzsch, K. Kopka, C. Mamat, ChemistryOpen 2020, 9, 797 Cover
- M. Gott, P. Yang, U. Kortz, H. Stephan, H.-J. Pietzsch, C. Mamat, Chem. Commun. 2019, 7631
- F. Reissig, R. Hübner, J. Steinbach, H.-J. Pietzsch, C. Mamat, Inorg. Chem. Frontiers 2019, 1341 Cover
- M. Gott, J. Steinbach, C. Mamat, Open Chem. 2016, 14, 118-129
Übersichtsartikel:
Untersuchungen neuartiger Liganden und Chelatoren für Radiometalle
Die Bestimmung von thermodynamischen Parametern wie Komplexbildungskonstanten oder pKs-Werten als auch das Verständnis der Konformation von Liganden und Komplexen sind wichtige Voraussetzungen für die Bildung in vivo stabiler Komplexe. Neben der Synthese von neuartigen cyclischen Chelatliganden und Kryptanden. werden NMR-Experimente zur Bestimmung der Komplexbildungskonstanten durchgeführt. Dafür stehen zwei Geräte (400 und 600 MHz) von Agilent Technologies mit ProbeOne-Probenkopf zur Verfügung. Außerden sind in Kooperation mit dem Institut für Recourcenökologie die bestimmung von thermodynamischen Parametern mittels Eu-TRLFS und ITC möglich. Ergänzt werden diese Methoden z. B. durch DFT-Rechnungen.
Referenzen:
- M. K. Blei, L. Waurick, F. Reissig, K. Kopka, T. Stumpf, B. Drobot, J. Kretzschmar, C. Mamat, Inorg. Chem. 2023, ASAP
- F. Reissig, D. Bauer, K. Al-Ameed, S. Luber, M. Köckerling, J. Steinbach, H.-J. Pietzsch, C. Mamat, Inorg. Chem. Frontiers 2023, 10, 370 Cover
- D. Bauer, S. Stipurin, M. Köckerling, J. Steinbach, C. Mamat, Tetrahedron 2020, 76, 131395
- R. Wodtke, J. Steinberg, M. Köckerling, R. Löser, C. Mamat, RSC Adv. 2018, 8, 40921
- M. Köckerling, C. Mamat, Int. J. Chem. Kinetics 2018, 50, 31
- C. Mamat, M. Pretze, M. Gott, M. Köckerling, Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 2479
Neue Markierungsstrategien via Staudinger Ligation und Click-Chemie
Bioorthogonale Markierungsreaktionen sind ein wichtiges Werkzeuge zur milden Markierung von Biomakromolekülen (Peptide, Proteine, Antikörper) im wässrigen Milieu. Durch die Vielzahl an funktionellen Gruppen müssen Markierungsreaktionen etabliert werden, die es erlauben, sehr selektiv sowohl nichtmetallische Radionuklide wie Fluor-18 bzw. Kohlenstoff-11 als auch Radiometalle wie Technetium-99m, Rhenium-186/-188, Radium 223/224 oder Barium-131 in biologisch aktive Moleküle einzuführen ohne ihre biologische/pharmakologische Wirkung zu beeinträchtigen. Dazu werden Markierungsstrategien basierend auf der spurlosen Staudinger Ligation oder katalysatorfreien Click-Chemie entwickelt, die es erlauben, selektiv azid- und alkinfunktionalisierte Moleküle zu markieren.
Referenzen:
- M. Schlesinger, C. Jentschel, H.-J. Pietzsch, K. Kopka, C. Mamat, Dalton Trans. 2023, 52, 3024
- C. Mamat, C. Jentschel, M. Köckerling, J. Steinbach, Molecules 2021, 26, 6629
- C. Mamat, M. Gott, J. Steinbach, J. Labelled Compd. Radiopharm. 2018, 61, 165
- C. Mamat, M. Franke, T. Peppel, M. Köckerling, J. Steinbach, Tetrahedron 2011, 67, 4521
Übersichtsartikel:
- M. Pretze, D. Pietzsch, C. Mamat, Molecules 2013, 18, 8618
- C. Mamat, T. Ramenda, F. R. Wuest, Mini-Rev. Org. Chem. 2009, 6, 21-34
Kooperationen
- Martin Béhé, Paul-Scherer-Institut (PSI), Villigen (Schweiz)
- Julio Caballero, Universidad de Talca (Chile)
- Amedo Caflisch, Universität Zürich (Schweiz)
- Silke Hampel, Leibnitz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden
- Petr Hermann, Koordinations- und Bioanorganische Chemie, Karls-Universität Prag (Tschechische Republik)
- Hongmei Jia, Beijing Normal University (China)
- Martin Köckerling, Universität Rostock
- Jörg Kotzerke, Universitätsklinikum Dresden, Nuklearmedizin
- Ján Kozempel, Czech Technical University in Prague (Tschechische Republik)
- Sandra Luber, Universität Zürich (Schweiz)
- Zbyněk Nový, Institute of Molecular and Translational Medicine, Palacky University Olomouc (Tschechische Republik)
- Milos Petrik, Institute of Molecular and Translational Medicine, Palacky University Olomouc (Tschechische Republik)
- Marc Pretze, Universitätsklinikum Dresden, Nuklearmedizin
- Roger Schibli, ETH Zürich (Schweiz)
Ehemalige
- Nadine Ullrich (Masterarbeit, TU Dresden, 2023)
- Konstantina Makrypidi (PhD-Austauschstudentin, National Center for Scientific Research "Demokritos", 2023)
- Falco Reissig (Masterarbeit, HTW Dresden, 2017, Dissertation 2021, TU Dresden, PostDoc, 2023)
- Jan Faltejsek (Austauschstudent, Karls-Universität Prag, 2023)
- Toni Weber (Masterarbeit, TU Dresden, 2022)
- Laura Höffmann (Masterarbeit, TU Dresden, 2022)
- Marlene Schlesinger (Masterarbeit, Uni Leipzig, 2022)
- Ingmar Habel (Bachelorarbeit, HTW Dresden, 2022, Betreuung Dr. Falco Reissig)
- Tobias Krönke (Bachelorarbeit, TU Dresden, 2021)
- David Bauer (Dissertation, TU Dresden, 2020)
- Patrick Wieder (Chemielaborant bis 2020)
- Waldemar Herzog (Chemielaborant bis 2020)
- Alina Pisarevskaja (Masterarbeit, TU Dresden, 2019, mit Dr. A. Heller - Fakultät Biologie)
- Erik Eiselt (Masterarbeit, HTW-Dresden, 2019)
- Markus Blumberg (Masterarbeit, TU Dresden, 2019)
- Stepan Geri (Masterarbeit, TU Dresden, 2019, mit Dr. M. Kubeil und Dr. H. Stephan)
- Katie Manas (Austauschstudentin, RISE exchange program DAAD, Queen's University, Kingston, Kanada, 2019)
- Vincent Hocke (Masterarbeit, HTW Dresden, 2018)
- Dr. Matthew Gott (PostDoc, 2015-2017)
- Janine Steinberg (Diplomarbeit, TU Dresden, 2017)
- Sergej Stipurin (Masterarbeit, TU Dresden, 2017)
- Jaques Pliquett (Masterarbeit, Université de Bordeaux, 2015, mit Prof. P. Fernandez)
- Doreen Pietzsch (Dissertation, TU Dresden, 2015, mit Prof. Dr. J. Pietzsch)
- Jens Wiemer (Masterarbeit, HTW Dresden, 2014)
- Marc Pretze (Dissertation, TU Dresden, 2014)
- Madelaine Müller (Bachelorarbeit, TU Dresden, 2013)
- Jean-Noel Grad (Masterarbeit, ENSICAEN - Frankreich, 2013)
- Maria Weißpflog (Bachelorarbeit, HTW Dresden, 2012, mit Dr. H. Stephan)
- Elisa Kinski (Diplomarbeit, HS Zittau-Görlitz, 2012, Sonderpreis des Fördervereins der HS Zittau-Görlitz)
- Kristin Ebert (Diplomarbeit, HS Zittau-Görlitz, 2012)
- Marc Pretze (Diplomarbeit, TU Dresden, 2009)
- Philipp Große-Gehling (Diplomarbeit, HTW Dresden, 2008)
- Stefan Büttner (Diplomarbeit, Uni Greifswald, 2007, mit Prof. P. Langer)
- Tianan Trabhardt (Diplomarbeit, Uni Rostock, 2007, mit Prof. P. Langer)
- Mathias Lubbe (Diplomarbeit, 2006, mit Prof. P. Langer)
- Anke Flemming (Diplomarbeit, Uni Rostock, 2005, mit Prof. R. Miethchen)