90Y (T1/2 = 2,67 dias; Eβmáx = 2,28 MeV) é um radionuclídeo com eficácia estabelecida para diversas terapias de câncer, marcando biomoléculas e no tratamento da radiosinovectomia. Devido às suas propriedades nucleares, é obtido através do decaimento do 90Sr (T1/2 = 28 anos), na forma de um gerador. Vários tipos de geradores de 90Sr/90Y foram desenvolvidos, e os mais empregados são os que usam resinas de troca catiônica, onde Sr e Y são adsorvidos e 90Y é seletivamente eluído com acetato ou EDTA. A desvantagem deste tipo de gerador é a radiólise, que degrada o seu uso. O gerador eletroquímico é uma solução proposta devido ao fato de não haver efeitos significativos da radiação sobre o próprio gerador. Neste conceito, a diferença entre os potenciais eletroquímicos dos elementos Y e Sr é utilizada para se obter uma rápida separação do 90Y do 90Sr. A produção de 90Y via formação de colóides é o método mais simples para a separação, baseando-se na formação de colóides de Y em pH altamente alcalino, podendo ser filtrado e separado do Sr, sendo posteriormente dissolvido em HCl. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de tecnologias para o preparo de geradores de 90Sr/90Y, onde foram desenvolvidos três tecnologias, a saber: geradores do tipo coluna utilizando resinas catiônicas, geradores via formação de colóides e geradores eletroquímicos. Foram também avaliadas metodologias para o controle de qualidade radionuclídico do 90Y dos geradores desenvolvidos: cintilação líquida, identidade radionuclídica, cromatografia por extração em papel (EPC) utilizando complexantes para 90Y e técnica por Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICPOES). Os resultados mostraram que os geradores utilizando resinas catiônicas obtiveram os melhores resultados em relação ao rendimento e eficiência (~ 83%) de eluição, reprodutibilidade e a pureza radionuclídica. O gerador eletroquímico mostrou um potencial para o desenvolvimento, tendo a vantagem de não sofrer os efeitos da radiólise do par 90Sr/90Y, como acontece com a resina. Das metodologias de controle qualidade radionuclídica estudadas, uma comparação e avaliação mostrou que a EPC é muito sensível e permite a avaliação praticamente instantânea da qualidade do 90Y eluído dos geradores. / 90Y (T1/2 = 2,67 d; Eβmáx = 2,28 MeV) is a radionuclide with efficacy established for various cancer therapies, labeling biomolecules and treating of radiosinovectomy. Due to its nuclear properties, is obtained through the decay of 90Sr T1/2 = 28 y in the form of a generator. Several types of 90Sr/90Y generators were developed, and the most employed are the cation exchange resins, where Sr and Y are adsorbed and 90Y is selectively eluted with acetate or EDTA. The disadvantage of this type of generator is the radiolysis, which degrades its use. The electrochemical generator is a proposed solution because there is no significant effect of radiation. In this concept, the difference between the electrochemical potentials of the elements Sr and Y is used to obtain a rapid separation of 90Y from 90Sr. The production of 90Y via colloid formation is the simplest method for the separation, based on the colloid formation of Y in high alkaline pH, which can be filtered and separated from Sr, and subsequently dissolved in HCl. The objective of this work was the development of technologies for the preparation of 90Sr/90Y generators, and three technologies were developed: generators using cation resins columns, generators through colloid formation and electrochemical generators. Radionuclidic quality control of 90Y was also evaluated by liquid scintillation, radionuclide identity, extraction paper chromatography (EPC) using complexing agents for 90Y and by Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP-OES). The results showed that generators using cation resins have the best results related to the elution efficiency (~83%), the reproducibility and radionuclidic purity. The electrochemical generator showed a potential for development, having the advantage of not suffering the effects of radiolysis of the pair 90Sr/90Y as the resin. A comparison and evaluation of the methods of the radionuclidic quality control showed that the EPC is very sensitive and allows for virtually instantaneous assessment of the quality of 90Y generator.

90Y (T1/2 = 2,67 dias; Eβmáx = 2,28 MeV) é um radionuclídeo com eficácia estabelecida para diversas terapias de câncer, marcando biomoléculas e no tratamento da radiosinovectomia. Devido às suas propriedades nucleares, é obtido através do decaimento do 90Sr (T1/2 = 28 anos), na forma de um gerador. Vários tipos de geradores de 90Sr/90Y foram desenvolvidos, e os mais empregados são os que usam resinas de troca catiônica, onde Sr e Y são adsorvidos e 90Y é seletivamente eluído com acetato ou EDTA. A desvantagem deste tipo de gerador é a radiólise, que degrada o seu uso. O gerador eletroquímico é uma solução proposta devido ao fato de não haver efeitos significativos da radiação sobre o próprio gerador. Neste conceito, a diferença entre os potenciais eletroquímicos dos elementos Y e Sr é utilizada para se obter uma rápida separação do 90Y do 90Sr. A produção de 90Y via formação de colóides é o método mais simples para a separação, baseando-se na formação de colóides de Y em pH altamente alcalino, podendo ser filtrado e separado do Sr, sendo posteriormente dissolvido em HCl. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de tecnologias para o preparo de geradores de 90Sr/90Y, onde foram desenvolvidos três tecnologias, a saber: geradores do tipo coluna utilizando resinas catiônicas, geradores via formação de colóides e geradores eletroquímicos. Foram também avaliadas metodologias para o controle de qualidade radionuclídico do 90Y dos geradores desenvolvidos: cintilação líquida, identidade radionuclídica, cromatografia por extração em papel (EPC) utilizando complexantes para 90Y e técnica por Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICPOES). Os resultados mostraram que os geradores utilizando resinas catiônicas obtiveram os melhores resultados em relação ao rendimento e eficiência (~ 83%) de eluição, reprodutibilidade e a pureza radionuclídica. O gerador eletroquímico mostrou um potencial para o desenvolvimento, tendo a vantagem de não sofrer os efeitos da radiólise do par 90Sr/90Y, como acontece com a resina. Das metodologias de controle qualidade radionuclídica estudadas, uma comparação e avaliação mostrou que a EPC é muito sensível e permite a avaliação praticamente instantânea da qualidade do 90Y eluído dos geradores. / 90Y (T1/2 = 2,67 d; Eβmáx = 2,28 MeV) is a radionuclide with efficacy established for various cancer therapies, labeling biomolecules and treating of radiosinovectomy. Due to its nuclear properties, is obtained through the decay of 90Sr T1/2 = 28 y in the form of a generator. Several types of 90Sr/90Y generators were developed, and the most employed are the cation exchange resins, where Sr and Y are adsorbed and 90Y is selectively eluted with acetate or EDTA. The disadvantage of this type of generator is the radiolysis, which degrades its use. The electrochemical generator is a proposed solution because there is no significant effect of radiation. In this concept, the difference between the electrochemical potentials of the elements Sr and Y is used to obtain a rapid separation of 90Y from 90Sr. The production of 90Y via colloid formation is the simplest method for the separation, based on the colloid formation of Y in high alkaline pH, which can be filtered and separated from Sr, and subsequently dissolved in HCl. The objective of this work was the development of technologies for the preparation of 90Sr/90Y generators, and three technologies were developed: generators using cation resins columns, generators through colloid formation and electrochemical generators. Radionuclidic quality control of 90Y was also evaluated by liquid scintillation, radionuclide identity, extraction paper chromatography (EPC) using complexing agents for 90Y and by Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP-OES). The results showed that generators using cation resins have the best results related to the elution efficiency (~83%), the reproducibility and radionuclidic purity. The electrochemical generator showed a potential for development, having the advantage of not suffering the effects of radiolysis of the pair 90Sr/90Y as the resin. A comparison and evaluation of the methods of the radionuclidic quality control showed that the EPC is very sensitive and allows for virtually instantaneous assessment of the quality of 90Y generator.

Os aplicadores de 90Sr+90Y utilizados no Brasil em betaterapia para prevenção de quelóide e pterígio são importados e suas características dosimétricas são obtidas através de tabelas e manuais dos fabricantes apenas de forma ilustrativa pelos fabricantes. A rotina exaustiva dos profissionais de física médica nos serviços de radioterapia muitas vezes não viabiliza a realização de procedimentos para confirmação destes parâmetros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para dosimetria de aplicadores de betaterapia de 90Sr+90Y. O software MCNP5 que é baseado no método de Monte Carlo foi utilizado para simulação das curvas de porcentagem de dose profunda e perfis de distribuição de dose produzidos por estes aplicadores. As medidas experimentais da atenuação da radiação, perfil radial e axial, foram realizadas com uma mini-câmara de extrapolação, dosímetros termoluminescentes e filmes radiocrômicos. Os resultados das medidas experimentais foram comparados com os valores simulados. Ambas as curvas de porcentagem de dose profunda e os perfis de distribuição de dose radiais, teóricos e experimentais, apresentaram boa concordância, o que pode validar o uso do software MCNP5 para estas simulações, reforçando a viabilidade do uso deste método nos procedimentos de dosimetria destas fontes emissoras de radiação beta. / The 90Sr+90Y applicators, used in Brazil betatherapy for prevention of keloids and pterigium, are imported and their dosimetric features are obtained through charts and manuals provided only in an illustrated form by the manufacturers. The exhaustive routine of the medical physicists in the clinic often do not make possible the accomplishment of procedures for the confirmation of these parameters. This work presents the development of a methodology for the dosimetry of 90Sr+90Y betatherapy applicators. The MCNP5 software that is based on the Monte Carlo method was used for the simulation of the percentage depth dose curves and dose distribution profiles produced by these applicators. The experimental measurements of the radial and axial radiation attenuation, have been done with a mini-extrapolation chamber, thermoluminescent dosimeters and radiographic films. The experimental results have been compared with the simulated values. Both percentage depth dose curves and the radial dose profiles, the theoretical and the experimental ones, have presented good agreement, which may validate the use of the MCNP5 software for these simulations, confirming the viability of the usage of this method in procedures of beta emitter sources dosimetry.

Os aplicadores de 90Sr+90Y utilizados no Brasil em betaterapia para prevenção de quelóide e pterígio são importados e suas características dosimétricas são obtidas através de tabelas e manuais dos fabricantes apenas de forma ilustrativa pelos fabricantes. A rotina exaustiva dos profissionais de física médica nos serviços de radioterapia muitas vezes não viabiliza a realização de procedimentos para confirmação destes parâmetros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para dosimetria de aplicadores de betaterapia de 90Sr+90Y. O software MCNP5 que é baseado no método de Monte Carlo foi utilizado para simulação das curvas de porcentagem de dose profunda e perfis de distribuição de dose produzidos por estes aplicadores. As medidas experimentais da atenuação da radiação, perfil radial e axial, foram realizadas com uma mini-câmara de extrapolação, dosímetros termoluminescentes e filmes radiocrômicos. Os resultados das medidas experimentais foram comparados com os valores simulados. Ambas as curvas de porcentagem de dose profunda e os perfis de distribuição de dose radiais, teóricos e experimentais, apresentaram boa concordância, o que pode validar o uso do software MCNP5 para estas simulações, reforçando a viabilidade do uso deste método nos procedimentos de dosimetria destas fontes emissoras de radiação beta. / The 90Sr+90Y applicators, used in Brazil betatherapy for prevention of keloids and pterigium, are imported and their dosimetric features are obtained through charts and manuals provided only in an illustrated form by the manufacturers. The exhaustive routine of the medical physicists in the clinic often do not make possible the accomplishment of procedures for the confirmation of these parameters. This work presents the development of a methodology for the dosimetry of 90Sr+90Y betatherapy applicators. The MCNP5 software that is based on the Monte Carlo method was used for the simulation of the percentage depth dose curves and dose distribution profiles produced by these applicators. The experimental measurements of the radial and axial radiation attenuation, have been done with a mini-extrapolation chamber, thermoluminescent dosimeters and radiographic films. The experimental results have been compared with the simulated values. Both percentage depth dose curves and the radial dose profiles, the theoretical and the experimental ones, have presented good agreement, which may validate the use of the MCNP5 software for these simulations, confirming the viability of the usage of this method in procedures of beta emitter sources dosimetry.

Liver cancer accounts for nearly 10% of all cancers in the US. Intrahepatic Arterial Radiomicrosphere Therapy (RMT), also known as Selective Internal Radiation Treatment (SIRT), is one of the evolving treatment modalities. Successful patient clinical outcomes require suitable treatment planning followed by delivery of the microspheres for therapy. The production and in vitro evaluation of various polymers (PGCD, CHS and CHSg) microspheres for a RMT and RMT planning are described. Microparticles with a 30±10 µm size distribution were prepared by emulsion method. The in vitro half-life of the particles was determined in PBS buffer and porcine plasma and their potential application (treatment or treatment planning) established. Further, the fast degrading microspheres (≤ 48 hours in vitro half-life) were labeled with 68Ga and/or 99mTc as they are suitable for the imaging component of treatment planning, which is the primary emphasis of this dissertation. Labeling kinetics demonstrated that 68Ga-PGCD, 68Ga-CHSg and 68Ga-NOTA-CHSg can be labeled with more than 95% yield in 15 minutes; 99mTc-PGCD and 99mTc-CHSg can also be labeled with high yield within 15-30 minutes. In vitro stability after four hours was more than 90% in saline and PBS buffer for all of them. Experiments in reconstituted hemoglobin lysate were also performed. Two successful imaging (RMT planning) agents were found: 99mTc-CHSg and 68Ga-NOTA-CHSg. For the 99mTc-PGCD a successful perfusion image was obtained after 10 minutes, however the in vivo degradation was very fast (half-life), releasing the 99mTc from the lungs. Slow degrading CHS microparticles (> 21 days half-life) were modified with p-SCN-b-DOTA and labeled with 90Y for production of 90Y-DOTA-CHS. Radiochemical purity was evaluated in vitro and in vivo showing more than 90% stability after 72 and 24 hours respectively. All agents were compared to their respective gold standards (99mTc-MAA for 68Ga-NOTA-CHSg and 99mTc-CHSg; 90Y-SirTEX for 90Y-DOTA-CHS) showing superior in vivo stability. RMT and RMT planning agents (Therapy, PET and SPECT imaging) were designed and successfully evaluated in vitro and in vivo.