Attività di ricerca

I settori di interesse concernono da un lato l’utilizzo di particelle cariche di tipo adronico per il trattamento e la cura di tumori (la cosiddetta adroterapia) e lo sviluppo di rivelatori per la valutazione degli effetti biologici da esse indotti, dall’altro la diagnostica medica e lo sviluppo di rivelatori per imaging e di tecniche di acquisizione ed elaborazione di immagini biomediche.
Recentemente, l'installazione presso i Laboratori INFN di Legnaro di un Ciclotrone ad alta intensità in grado di accelerare protoni fino ad un’energia di 70 MeV, elemento centrale del programma SPES (Selective Production of Exotic Species) e la realizzazione di una infrastruttura per ricerca e produzione di radionuclidi innovativi di interesse medico (LARAMED = LAboratorio RAdioisotopi per MEDicina), ha dato avvio a progetti di ricerca dedicati sia alla produzione con tecniche non convenzionali di radioisotopi già di ampio utilizzo in medicina nucleare (come il 99mTc), sia a quella di radioisotopi potenzialmente utili, ma difficili da produrre e quindi attualmente non disponibili in quantità adeguate per applicazioni mediche.
I radiofarmaci, composti chimici contenenti uno o più nuclidi radioattivi, costituiscono infatti gli strumenti fondamentali utilizzati dalla medicina nucleare per ottenere, in modo non invasivo, informazioni diagnostiche sui tessuti interni dell’organismo oppure per indurre un effetto terapeutico sui tessuti malati. Lo sviluppo di nuovi radiofarmaci è legato alla combinazione delle proprietà nucleari, chimiche e biologiche del composto e richiede quindi l’interazione di fisici, ingegneri, chimici, biologi e medici in un’attività dal carattere fortemente interdisciplinare.

Esperimento ISOLPHARM
(M. Lunardon)

Della produzione di radiofarmaci innovativi si occupa anche il progetto ISOLPHARM. Scopo di questo progetto è sfruttare le potenzialità del metodo ISOL (Isotope Selection On Line) a SPES per creare nuovi radiofarmaci ad altissima attività specifica e purezza isotopica. Questo metodo, oltre a una serie di radionuclidi già impiegati in medicina nucleare, permette di accedere a nuovi radioisotopi non convenzionali, tipo l’Ag-111 e il Cs-136, o vari isotopi del Tb, Sc e Cu. Il programma di ISOLPHARM è iniziato con lo sviluppo di un radiofarmaco basato sull’Ag-111, un radio-isotopo beta-emettitore che si prevede di produrre in quantità rilevante a SPES potenzialmente adatto sia ad un uso terapeutico che diagnostico (o “teranostico” come si usa dire). Il progetto tocca tutti i differenti aspetti della creazione del radiofarmaco, dalla produzione del radioisotopo, alla sua purificazione radiochimica, alla sintesi delle molecole che ingabbiano il radioisotopo e lo trasportano fino alle cellule cancerose, fino ai test pre-clinici in-vitro e in-vivo per verificare tutti gli step principali delle diverse fasi dello sviluppo del farmaco. Si tratta quindi di un progetto altamente interdisciplinare, che vede coinvolti molti partner: i Laboratori Nazionali di Legnaro e Dipartimento di Fisica e Astronomia di Padova per la parte di produzione e caratterizzazione del radioisotopi, i Dipartimenti di Scienze Chimiche e di Scienze del Farmaco per la sintesi delle macromolecole, insieme a molti altri centri e università italiane che partecipano alle diverse fasi del progetto.

  Research activities

The areas of interest concern, on the one hand, the use of charged particles of hadronic type for the treatment of tumors (so-called hadrotherapy) and the development of detectors for the evaluation of the biological effects they induce; on the other hand, the activity related to medical diagnostics and the development of imaging detectors and techniques for capturing and processing biomedical images.
Recently, the installation of a high-intensity Cyclotron at the Legnaro INFN Laboratories that can accelerate protons up to 70 MeV, the central element of the SPES (Selective Production of Exotic Species) program, and the construction of an infrastructure for research and production of innovative radionuclides of medical interest (LARAMED = LAboratory RAdioisotopes for MEDicine), launched research projects devoted both to the production with unconventional techniques of radioisotopes already widely used in nuclear medicine (such as 99mTc) and that of radioisotopes potentially useful but difficult to produce and therefore currently not available in adequate quantities for medical applications.
Radiopharmaceuticals, chemical compounds containing one or more radioactive nuclides, are the basic tools used by nuclear medicine to obtain non-invasive diagnostic information about the body's internal tissues or to induce a therapeutic effect on diseased tissues.
The development of new radiopharmaceuticals is linked to the combination of nuclear, chemical and biological properties of the compound and therefore requires the interaction of physicists, engineers, chemists, biologists and medical doctors in a highly interdisciplinary activity.

ISOLPHARM
(M. Lunardon)

The production of innovative radiopharmaceutical is the main goal also of the ISOLPHARM project. ISOLPHARM will take advantage of the powerful ISOL method (Isotope Selection On Line)  at SPES for creating new radiopharmaceuticals with extremely high specific activity and isotopic purity. This method, in addition to a series of well-known radionuclides already used in nuclear medicine, allows for producing a number of new non-conventional radioisotopes, like Ag-111 and Cs-136, or several isotopes of Tb, Sc and Cu. The ISOLPHARM research programme started with the development of a novel radiopharmaceutical based on Ag-111, a beta-emitter radioisotope foreseen to be produced in a sizeable amount at SPES, and potentially suitable for both a therapeutic use and a diagnostic use (a so-called “theranostic” radioisotope). The project faces all different aspects of the radiopharmaceutical creation, from the production of the radioisotope, to its radio-chemical purification, the synthesis of the molecules devoted to the wrapping of the radioisotope and its transport to the cancer cells, up to the pre-clinical in-vitro and in-vivo tests to validate all necessary steps of the different production phases. It is therefore a very multi-disciplinary project involving a large number of partners: the Legnaro National Laboratories and the Department of Physics and Astronomy of the Padova University for the production