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Le scandium-47 est un isotope radioactif qui décroit par radioactivité β- avec une période radioactive de T1/2= 3,3492 j. A ce titre, il peut être utilisé en thérapie vectorisée β au même titre que le lutetium-177, le strontium-90 ou le cuivre-67.

En outre, le scandium-47 présente l’intérêt de pouvoir être couplé, dans une approche théranostique, à deux isotopes radioactifs du scandium qui peuvent être utilisés en imagerie TEP :

  • scandium-43 : sa période radioactive est T1/2= 3,891 h. Il peut être produit par interaction d’un faisceau de particules alpha sur une cible de carbonate de calcium naturel qui contient une majorité de calcium-40.
  • scandium-44 : sa période radioactive est T1/2= 3,97 h. Cet isotope émet aussi un photon de 1 MeV lors de sa décroissance qui peut être utilisé pour faire de l’imagerie trois photons. Un projet de caméra utilisant ce principe de détection est en cours au laboratoire Subatech. Le prototype de cette caméra sera installé sur la plateforme CIMA fin 2019. Le scandium-44 peut être produit directement à partir d’une irradiation d’une cible de carbonate de calcium enrichie en calcium-44 ou obtenu à partir d’un générateur titane-44/scandium-44 (le titane-44 ayant une période radioactive très longue de 60 ans).  Enfin, le scandium-44 possède un état métastable qui a une période radioactive longue de 58,61h et qui décroit sur le niveau fondamental. Cela permet d’envisager son utilisation comme générateur in-vivo et ainsi de pouvoir suivre, avec cet isotope, des vecteurs ayant des temps de bio-distribution longs, comme les anticorps.

Plusieurs voies de production du Sc-47 sont envisageables :

  • 48Ti (p, 2p) 47Sc
  • 46Ca (n, γ) 47Ca qui décroit vers 47Sc
  • 48Ti (γ,p) 47Sc
  • 48Ca (p,2n) 47Sc

À Arronax, nous explorons la première voie de production en utilisant un faisceau de protons de haute énergie interagissant sur une cible de titane naturel qui contient une majorité de titane-48. La section efficace de production a été mesurée à Arronax en utilisant a technique des « stacked foils » et est présentée sur la figure 1. Ces mesures, réalisée par E. Garrido et C. Duchemin,  nous ont permis de quantifier la quantité de scandium-46 coproduit lors de ces irradiations. Le scandium-46 est un contaminant à vie longue (T1/2=80j) qui émet de nombreux photons et pose donc des problèmes de radioprotection.

Figure 1 : section efficace de production du Sc-47 lors de l’interaction de protons avec du titane-48. La courbe correspond aux calculs effectués avec le code TALYS.

Pour résoudre le problème lié à la production de scandium-46, nous explorons la possibilité d’utiliser la technique de séparation en masse qui permet, à l’aide d’une source d’ions, d’un champ électrique et d’un champ magnétique, de sélectionner un rapport A/q et ainsi d’éliminer le scandium-46. Le principe de la méthode développée en partenariat avec la collaboration MEDICIS du CERN (Genève) est présenté sur la figure 2. Il a fait l’objet du travail de thèse de R. Formento.

Figure 2 : couplage d’une production en cyclotron puis d’une séparation en masse pour atteindre le niveau de pureté requis pour le produit final.