Pertecnetato di sodio

Pertecnetato di sodio
Struttura del pertecnetato di sodio
Modelli che riempiono lo spazio degli ioni componenti del sodio pertecnetato
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	NaTcO₄
Massa molecolare (u)	169.89 g/mol
Numero CAS	13718-28-0
Numero EINECS	237-273-2
SMILES	`[Na+].[O].[O].[O].[O].[Tc-]`
Indicazioni di sicurezza
Frasi R	--
Frasi S	--
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Il pertecnetato di sodio è un composto inorganico avente formula ${\ce {NaTcO4}}$ . Questo sale incolore contiene l'anione pertecnetato, ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ . L'anione radioattivo ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ è un importante radiofarmaco per uso diagnostico. I vantaggi del ${\ce {^{99m}Tc}}$ includono la sua breve emivita di 6 ore e la bassa esposizione del paziente alle radiazioni, che consentono di iniettare a un paziente dosi con attività superiori a 30 mCi (dove Ci sta a indicare il Curie)^[1]. ${\ce {Na[^{99m}TcO4]}}$ è il precursore di molti derivati utilizzati nell'imaging biomedico.

Chimica

L'anione pertecnetato ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ è il materiale di partenza per la maggior parte della chimica del tecnezio. I sali pertecnetati sono generalmente incolori^[2]. Il ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ è prodotto dall'ossidazione del tecnezio con acido nitrico o con perossido di idrogeno. L'ultimo perfezionamento della struttura del pertecnetato di sodio è riportato nell'articolo^[3] . L'anione pertecnetato è simile all'anione permanganato, ancor di più all'anione ${\ce {[ReO4]^{-}}}$ , ma è un agente ossidante più debole. È tetraedrico e diamagnetico; il potenziale dell'elettrodo standard per ${\ce {[TcO4]^{-}/TcO2}}$ è solo $+0,738\,\mathrm {V}$ in soluzione acida, rispetto a $+1,695\,\mathrm {V}$ per ${\ce {MnO4^{-}/MnO2}}$ ^[1]. A causa del suo ridotto potere ossidante, il ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ è stabile in soluzione alcalina. A seconda dell'agente riducente, ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ può essere convertito in derivati contenenti ${\ce {Tc(VI)}}$ , ${\ce {Tc(V)}}$ e ${\ce {Tc(IV)}}$ ^[4]. In assenza di forti ligandi complessanti, il ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ viene ridotto a uno stato di ossidazione $+4$ tramite la formazione di idrato di diossido di tecnezio ( ${\ce {TcO2}}$ )^[1].

Uso farmaceutico

L'emivita del ${\ce {^{99m}Tc}}$ è sufficientemente lunga da consentire l'esecuzione di sintesi di marcatura delle misurazioni radiofarmaceutiche e scintigrafiche senza una significativa perdita di radioattività^[1]. L'energia emessa da ${\ce {^{99m}Tc}}$ è di 140 keV (ove eV indica l'elettronvolt), che consente lo studio degli organi profondi del corpo. I radiofarmaci non hanno effetti farmacologici previsti e sono utilizzati in concentrazioni molto basse. I radiofarmaci contenenti ${\ce {^{99m}Tc}}$ vengono attualmente applicati nella determinazione della morfologia degli organi, nei test della funzione degli organi e nell'imaging scintigrafico e tomografico a emissione. La radiazione gamma emessa dal radionuclide consente di acquisire immagini tomografiche in vivo degli organi. Attualmente, oltre l'80% dei radiofarmaci utilizzati clinicamente è marcato con ${\ce {^{99m}Tc}}$ . La maggior parte dei radiofarmaci marcati con ${\ce {^{99m}Tc}}$ sono sintetizzati dalla riduzione dello ione pertecnetato in presenza di ligandi scelti per conferire specificità d'organo del farmaco. Il composto ${\ce {^{99m}Tc}}$ risultante viene quindi iniettato nel corpo e una "camera gamma" viene focalizzata su sezioni o piani per visualizzarne la distribuzione spaziale.

Applicazioni a imaging specifiche

Il ${\ce {^{99m}Tc}}$ viene utilizzato principalmente nello studio della ghiandola tiroidea, in particolare della sua morfologia, vascolarizzazione e funzione. L'anione ${\ce {[TcO4]^{-}}}$ e lo ioduro, a causa del loro rapporto carica/raggio comparabile, sono incorporati in modo simile nella ghiandola tiroidea. Lo ione pertecnetato però non è incorporato nella tireoglobulina. Viene anche utilizzato nello studio della perfusione sanguigna, dell'accumulo regionale e delle lesioni cerebrali nel cervello, poiché si accumula principalmente nel plesso coroideo.

Il pertecnetato di sodio non può passare attraverso la barriera emato-encefalica. Oltre alle ghiandole salivari e tiroidee, ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ si localizza nello stomaco. Il ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ viene eliminato per via renale nei i primi tre giorni dopo l'iniezione. Dopo aver eseguito una scansione, si consiglia al paziente di bere grandi quantità di acqua per accelerare l'eliminazione del radionuclide^[5]. Altri metodi di somministrazione del ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ includono la somministrazione intraperitoneale, intramuscolare, sottocutaneo e orale. Il comportamento dello ione ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ è essenzialmente lo stesso, con piccole differenze dovute alla differenti velocità di assorbimento, indipendentemente dal metodo di somministrazione^[6].

Preparazione del ^99mTcO₄⁻

Lo stesso argomento in dettaglio: Radiofarmaco § Il Tecnezio ed il generatore Molibdeno-Tecnezio.

Il ${\ce {^{99m}Tc}}$ è convenientemente disponibile in elevata purezza radionuclidica dal molibdeno-99, che decade con una probabilità dell'87% in ${\ce {^{99m}Tc}}$ . Il successivo decadimento del ${\ce {^{99m}Tc}}$ porta a ${\ce {^{99}Tc}}$ o ${\ce {^{99}Ru}}$ . Il ${\ce {^{99}Mo}}$ può essere prodotto in un reattore nucleare tramite l'irraggiamento del molibdeno-98 o molibdeno naturale con neutroni termici, ma questo non è il metodo attualmente in uso oggi. Attualmente, il ${\ce {^{99}Mo}}$ viene recuperato come prodotto della reazione di fissione nucleare dell' ${\ce {^{235}U}}$ ^[7], separato dagli altri prodotti di fissione tramite un processo a più fasi, e caricato su una colonna di allumina che costituisce il nucleo di un "generatore" di radioisotopi ${\ce {^{99}Mo}}$ / ${\ce {^{99m}Tc}}$ .

Poiché il ${\ce {^{99}Mo}}$ decade continuamente in ${\ce {^{99m}Tc}}$ , il ${\ce {^{99m}Tc}}$ può essere rimosso periodicamente (di solito giornalmente) facendo scorrere una soluzione salina (0,15 M di cloruro di sodio in acqua) attraverso la colonna di allumina: il ${\ce {^{99}MoO4^{2-}}}$ , più carico, viene trattenuto sulla colonna dove continua a subire un decadimento radioattivo, mentre il radioisotopo utile in medicina, il ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ , viene eluito nella soluzione fisiologica. L'eluato dalla colonna deve essere sterile e non pirogeno, in modo che il farmaco possa essere utilizzato direttamente, di solito entro 12 ore dall'eluizione^[1].

Sintesi di radiofarmaci ^99mTcO₄⁻

Il ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ è vantaggioso per la sintesi di una varietà di radiofarmaci perché il tecnezio può adottare un certo numero di stati di ossidazione^[1]. Lo stato di ossidazione e i coligandi determinano la specificità del radiofarmaco. Il materiale di partenza, ${\ce {Na^{99m}TcO4}}$ , reso disponibile dopo eluizione dalla colonna del generatore, può essere ridotto in presenza di ligandi complessanti. Possono essere usati molti agenti riducenti diversi, ma i riducenti dei metalli di transizione vengono evitati perché competono col ${\ce {^{99m}Tc}}$ per i ligandi. Si evitano anche ossalati, formiati, idrossilammina e idrazina perché formano complessi con il tecnezio.

Idealmente, la sintesi del radiofarmaco desiderato a partire da ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ , che è un agente riducente, e dai ligandi desiderati dovrebbe avvenire in un contenitore dopo l'eluizione, e la reazione deve essere eseguita in un solvente che può essere iniettato per via endovenosa, come una soluzione salina. Sono disponibili kit che contengono l'agente riducente, solitamente stagno(II) e ligandi. Questi kit sono sterili, non pirogeni, facilmente acquistabili e possono essere conservati per lunghi periodi di tempo. La reazione con ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ avviene direttamente dopo l'eluizione dalla colonna del generatore e poco prima dell'uso previsto. Un'elevata specificità dell'organo è importante perché l'attività iniettata dovrebbe accumularsi nell'organo in esame, a causa del fatto che dovrebbe esserci un elevato rapporto di attività dell'organo bersaglio rispetto agli organi non bersaglio. Se c'è un'elevata attività negli organi adiacenti a quello in esame, l'immagine dell'organo bersaglio può essere oscurata. Inoltre, l'elevata specificità dell'organo consente la riduzione dell'attività iniettata, e quindi dell'esposizione alle radiazioni nel paziente. Il radiofarmaco deve essere cineticamente inerte, in quanto non deve cambiare chimicamente in vivo lungo il percorso verso l'organo bersaglio.

Esempi

Un complesso che può penetrare la barriera emato-encefalica è generato dalla riduzione di ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ con stagno(II) in presenza del ligando "d,l-HMPAO" per formare TcO-d,l-HMPAO (HM-PAO è esametilpropileneammino ossima).
Un complesso che per l'imaging dei polmoni, tecnezio 99mTc albumina aggregata ("Tc-MAA"), è generato dalla riduzione di ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ con cloruro stannoso ( ${\ce {SnCl2}}$ ) in presenza di albumina sierica umana.
Lo ione ${\ce {[^{99m}Tc(OH2)3(CO)3]^+}}$ , che è stabile sia in acqua che in aria, è generato dalla riduzione di ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ con monossido di carbonio. Questo composto è un precursore di complessi che possono essere utilizzati nella diagnosi e nella terapia del cancro^[8].

Altre reazioni che coinvolgono lo ione pertecnetato

La radiolisi di ${\ce {TcO4^{-}}}$ in soluzioni di nitrati procede attraverso la riduzione a ${\ce {TcO4^{2-}}}$ che induce complessi processi di disproporzione:

{\ce {TcO4^{-}\ +\ e^{-}->TcO4^{2-}}}

{\ce {2TcO4^{2-}->TcO4^{-}\ +\ Tc^{V}}}

{\ce {2Tc^{V}->TcO4^{2-}\ +\ Tc^{IV}}}

{\ce {Tc^{V}\ +\ TcO4^{2-}->Tc^{IV}\ +\ TcO4^{-}}}

Il pertecnetato può essere ridotto da acido solfidrico ( ${\ce {H2S}}$ ) per dare ${\ce {Tc2S7}}$ ^[9].
Il pertecnetato viene anche ridotto a composti Tc(IV/V) in soluzioni alcaline in serbatoi di scorie nucleari senza l'aggiunta di metalli catalitici, agenti riducenti o radiazioni esterne. Le reazioni di mono- e disaccaridi con ${\ce {^{99m}TcO4^{-}}}$ producono composti di Tc(IV) che sono solubili in acqua^[10].

Note

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f (EN) K. Schwochau, Technetium Radiopharmaceuticals-Fundamentals, Synthesis, Structure, and Development, in Angew. Chem. Int. Ed. Engl., vol. 33, n. 22, 1994, pp. 2258–2267, DOI:10.1002/anie.199422581.
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^ (EN) K. E. German, M. S. Grigoriev e B. L. Garashchenko, Redetermination of the crystal structure of NaTcO4 at 100 and 296 K based on single-crystal X-ray data, in Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications, vol. 73, n. 7, 1º luglio 2017, pp. 1037–1040, DOI:10.1107/S2056989017008362. URL consultato il 13 aprile 2023.
^ Encyclopædia Britannica: Technetium
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^ (EN) T.M. Beasley, H.E. Palmer e W.B. Nelp, Distribution and Excretion of Technetium in Humans, in Health Physics, vol. 12, n. 10, 1966, pp. 1425–1435, DOI:10.1097/00004032-196610000-00004.
^ (EN) R. Alberto, R. Schibli, A. Egli, A. P. Schubiger, U. Abram e T. A. Kaden, A Novel Organometallic Aqua Complex of Technetium for the Labeling of Biomolecules: Synthesis of [^99mTc(OH₂)₃(CO)₃]⁺ from [^99mTcO₄]⁻ in Aqueous Solution and Its Reaction with a Bifunctional Ligand, in J. Am. Chem. Soc., vol. 120, n. 31, 1998, pp. 7987–7988, DOI:10.1021/ja980745t.
^ (EN) H. J. Emeléus e A.G. Sharpe, Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, Volume 11, Academic Press, 1968, p. 26, ISBN 978-0-08-057860-6.
^ (EN) D. E. Berning, N. C. Schroeder e R. M. Chamberlin, The autoreduction of pertechnetate in aqueous, alkaline solutions, in Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 263, n. 3, 2005, pp. 613–618, DOI:10.1007/s10967-005-0632-x.