Le scandium-44 a une période radioactive de 3,97 h. Il décroit par émission de positrons dans 93,4% des cas. Dans le reste des cas, il décroit par capture électronique.
Figure 1: Schéma de décroissance du scandium-44.
Comme on peut le voir sur la figure 1, il émet lors de sa décroissance radioactive un photon de 1,157 MeV dans près de 99% des cas. Ce photon est émis rapidement (son temps de demi-vie est de 2,61 ps). Cela fait du scandium-44 le candidat idéal pour une nouvelle modalité d’imagerie, l’imagerie à trois photons. Un projet de caméra utilisant ce principe de détection est en cours de développement au laboratoire Subatech. Le prototype de cette caméra sera installé sur la plateforme d’imagerie petit animal CIMA en 2022.
Le scandium-44 possède un état métastable, 44mSc, qui a une période radioactive longue de 58,61 h et qui décroit sur le niveau fondamental (cf. figure 2). Cela permet d’envisager son utilisation comme générateur in vivo et ainsi de pouvoir suivre, avec cet isotope, des vecteurs ayant des temps de biodistribution longs, comme les anticorps. Le principe d’un tel générateur a été validé par les travaux de S. Huclier et al.
Figure 2: schéma de décroissance du 44mSc.
Production du Scandium-44 à Arronax
Le scandium-44 est produit en utilisant un faisceau de deutérons interagissant sur une cible de carbonate de calcium enrichie en calcium-44. Nous utilisons un faisceau de 16 MeV. Grâce aux mesures de sections efficaces effectuées au sein du GIP ARRONAX (travail de thèse de C. Duchemin), nous pouvons quantifier la production relative de 44Sc mais aussi de 44mSc (cf. figure 3).
Figure 3 : sections efficaces de production mesurées avec la méthode des stacked foils.
Pour pouvoir réaliser les études précliniques, nous avons la possibilité de produire du titane-44 afin de réaliser le générateur titane-44/scandium-44. Le titane-44 ayant une période radioactive très longue (60 ans), ce générateur est donc disponible sur une longue durée. Pour obtenir une activité de 150 MBq, il faut irradier la cible pendant une dizaine de jours à haute intensité.
Préparation des cibles
La cible est constituée de carbonate de calcium enrichi en 44Ca (96% d’enrichissement). Le carbonate de calcium se trouve sous forme de poudre, qu’il faut compacter. L’irradiation se fait dans les stations d’irradiations IBA avec des navettes adaptées dans lesquelles on insère la pastille obtenue.
Extraction et purification
Après irradiation, la cible est dissoute et, grâce à une séparation chromatographique utilisant la résine DGA, le 44Sc est récupéré (impuretés métalliques < 1 ppm). Le 44Ca est recyclé pour réaliser de nouvelles cibles.