Preparation, radiolabeling with 99mTc and 67Ga and biodistribution studies of albumin nanoparticles coated with polymers

Abstract

Objective

To optimize radiolabeling with ^99mTc and ⁶⁷Ga of albumin nanoparticles coated with 4 differents synthetic polymers and to evaluate their stability in vivo and in vitro, as well as their biodistribution in vivo after intravenous administration.

Material and methods

The nanoparticles were prepared using albumin and NOTA-modified albumin by the desolvation met-hod and coated with 4 different polymers: HPMC, GMN2, GPM2 and GTM2. They were purified, lyophilized and characterized. Radiolabelling with ^99mTc was performed with 74 MBq of ^99mTc sodium pertechnetate, previously reduced with and acid solution of tin chloride at different concentrations (0.003, 0.005, 0.007, 0.01, 0.05 and 0.1 mg/ml) and at different times (5, 10, 15, 30 and 60 min) and temperatures (room temperature, 40 °C and 60 °C). Radiolabelling with ⁶⁷Ga was performed by incubation of the nanoparticles with 37 MBq of ⁶⁷gallium chloride (obtained from commercial gallium-⁶⁷citrate) at different times (10 and 30 min) and temperatures (room temperature, 30 °C and 60 °C), and posterior purification with microconcentrators. The radiochemical purity was evaluated by TLC. Stability studies of radiolabeled nanoparticles in physiological serum and blood plasma were performed. Biodistribution studies of nanoparticles coated with GPM2 polymer were carried out in Wistar rats after intravenous administration of the nanoparticles. Control animals were carried out with ^99mTc sodium pertechnetate and ⁶⁷Ga chloride. To do so, the animals were killed and activity in organs was measured in a gamma counter.

Results

^99mTc labeling was carried out optimally with a tin concentration of 0.007 mg/ml for the GPM2 nanoparticles and 0.005 mg/ml for the rest of the formulations, with a radiolabelling time of 10 min at room temperature. In the case of ⁶⁷Ga the label was optimized at 30 °C temperature and 30 min of incubation. In both cases the radiochemical purity obtained was greater than 97%. The nanoparticles showed high stability in vitro after 48 h of labeling (70% nanoparticles labeled with ^99mTc and 90% those labeled with ⁶⁷Ga). Biodistribution studies of nanoparticles ^99mTc-GPM2 and ⁶⁷Ga-NOTA-GPM2 showed a high accumulation of activity in the liver at 2 and 24 h after intravenous administration.

Conclusion

The labeling procedure with ^99mTc and ⁶⁷Ga of albumin and albumin modified with NOTA nanoparticles allows obtaining nanoparticles with high labeling yields and adequate in vitro stability, allowing their use for in vivo studies.

Resumen

Objetivo

Optimizar el radiomarcaje con ^99mTc y ⁶⁷Ga de nanopartículas de albúmina recubiertas con 4 polímeros sintéticos distintos y evaluar su estabilidad in vivo e in vitro, así como su biodistribución in vivo tras su administración intravenosa.

Material y métodos

Las nanopartículas se prepararon empleando albúmina y albúmina modificada con NOTA mediante el método de desolvatación y se recubrieron con 4 polímeros distintos; HPMC, GMN2, GPM2 y GTM2. Se purificaron, liofilizaron y caracterizaron. El marcaje con ^99mTc se realizó con 74 MBq de pertecnetato [^99mTc] sódico previamente reducido con una disolución ácida de cloruro de estaño a diferentes concentraciones (0,003; 0,005; 0,007; 0,01; 0,05 y 0,1 mg/ml), a distintos tiempos (5, 10, 15, 30 y 60 min) y temperaturas (temperatura ambiente, 40 °C y 60 °C). El marcaje con ⁶⁷Ga se llevó a cabo mediante incubación de las nanopartículas con 37 MBq de cloruro de ⁶⁷Ga (obtenido a partir de citrato de ⁶⁷Ga comercial) a distintos tiempos (10 y 30 min) y temperaturas (temperatura ambiente, 30 °C y 60 °C) y posterior purificación con microconcentradores. La pureza radioquímica de ambos marcajes se evaluó mediante TLC. Se llevaron a cabo estudios de estabilidad de las nanopartículas marcadas en suero fisiológico y plasma sanguíneo. Los estudios de biodistribución de las nanopartículas recubiertas con el polímero GPM2 se llevaron a cabo en ratas Wistar tras la administración intravenosa de las nanopartículas. Se realizaron animales control con pertecnetato [^99mTc] sódico y cloruro de ⁶⁷Ga. Posteriormente, los animales fueron sacrificados y se midió la actividad de los órganos en un contador gamma.

Resultados

El marcaje con ^99mTc se llevó a cabo de forma óptima con una concentración de estaño de 0,007 mg/ml para las nanopartículas GPM2 y de 0,005 mg/ml para el resto de formulaciones, con un tiempo de marcaje de 10 min y a temperatura ambiente. En el caso del ⁶⁷Ga el marcaje se optimizó a 30 °C de temperatura y 30 min de incubación. En ambos casos, la pureza radioquímica obtenida fue superior al 97%. Las nanopartículas presentaron una elevada estabilidad in vitro pasadas las 48 h del marcaje (70% las nanopartículas marcadas con ^99mTc y 90% las marcadas con ⁶⁷Ga). Los estudios de biodistribución de las nanopartículas [^99mTc]-GPM2 y [⁶⁷Ga]-NOTA-GPM2 mostraron una elevada acumulación de actividad en el hígado tanto a las 2 h como a las 24 h de la administración intravenosa.

Conclusión

El procedimiento de marcaje con ^99mTc y ⁶⁷Ga de nanopartículas de albúmina y albúmina modificada con NOTA permite la obtención de nanopartículas con elevados rendimientos de marcaje y una adecuada estabilidad in vitro, permitiendo su utilización para la realización de estudios in vivo.