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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 pour faire de la thérapie vectorisée β au même titre que le Lu-177, le Sr-90 ou le Cu-67.

En outre, le Sc-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. Il s’agit :

  • Sc-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.
  • Sc-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 3 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 Sc-44 peut être produit directement à partir d’une irradiation sur une cible de carbonate de calcium enrichie en calcium-44 ou obtenu à partir d’un générateur de 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 envisagées :

  • 48Ti(p, 2p)47Sc
  • 48Ca(n,p)47Caà47Sc
  • 46Ca(n, γ)47Caà47Sc
  • 48Ti(γ,p)47Sc
  • 48Ca(p,2n)47Sc

 

A Arronax nous explorons la première voie de production en utilisant un faisceau de protons de haute énergie interagissant sur une cible de titane naturelle 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 présenté 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 Sc-46 est un contaminant à vie longue (T1/2=80j) qui émet de nombreux photons et pose donc des problèmes de radioprotection.

Afin de s’en affranchir, 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 Sc-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 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.

Figure 2: coupling of cyclotron production followed by mass separation to reach adequate purity of the final product.