Recherche et developpement pour la production de radioéléments innovants – REPARE

Pour de nombreux cancers, les émetteurs alpha sont très prometteurs car ils permettent une grande efficacité des traitements tout en préservant les tissus sains. Le projet REPARE propose de coordonner les activités de recherches de laboratoires fortement impliqués dans le domaine afin de mesurer les sections efficaces pertinentes et de développer des technologies innovantes visant à optimiser les méthodes de production de radioéléments innovants pour la médecine nucléaire, plus spécifiquement la radiothérapie alpha ciblée. Il est prévu d’étudier et développer des systèmes de cibles de haute puissance capable d’exploiter au mieux les très grandes intensités des faisceaux bientôt délivrés par l’accélérateur linéaire de SPIRAL2 pour synthétiser l’émetteur alpha astate-211, de concevoir des systèmes d’extraction continu en ligne dans le cas d’une cible liquide, et d’envisager la conception d’un prototype de générateur radon/astate pour une utilisation optimisée de l’astate produit par décroissance bêta du radon.

Pour atteindre ces objectifs, il est prévu de mesurer les sections efficaces de production des contaminants nocifs 210At et 209,210Po dans les réactions induites par faisceaux alpha et 6,7Li sur cibles de bismuth et de plomb (pour le mélange eutectic plomb-bismuth). Ces mesures de sections efficaces seront en partie essentielles pour déterminer la pertinence des conceptions des cibles de haute puissance. Deux types de conception différentes seront étudiées en détail : un système de cibles solides tournant refroidi par convection et conduction et un système ambitieux de cible liquide avec un système d’extraction en ligne de l’211At produit en ligne.

Cas de la production directe d’astate-211 : Des calculs hydro- et thermo-dynamiques seront réalisés par les experts du domaine présents dans le partenariat afin de proposer une solution qui inclura également la conception du système d’extraction de l’astate des cibles irradiées. Un prototype sera fabriqué et testé sous faisceau. Des études de faisabilité seront d’abord menées afin d’identifier toutes les difficultés potentielles associées à la conception de la cible liquide. Ceci inclut les aspects de faisceaulogie, de choix de matériau de cible et de conteneur, ainsi que les contraintes de refroidissement. A la suite de ce travail, les calculs thermiques et la conception du prototype seront réalisés. Un système d’extraction continu et en ligne de l’211At sera proposé. Les contraintes relatives à la sûreté et à la radioprotection notamment dans l’installation nucléaire de base GANIL seront traitées.

Cas de la production indirecte d’astate-211 L’étude de la production de 211At par décroissance béta de 211Rn produit dans les réactions induites par lithium et ayant une demi-vie environ deux fois plus longue que celle de l’astate correspond à la dernière partie du projet. Elle permettrait un rayon de distribution beaucoup plus étendue et une utilisation plus adaptée de l’211At que dans la voie classique. Pour cela, des études de piégeage du radon dans des matériaux nano/micro poreux et d’optimisation des paramètres expérimentaux seront menées. Quand ce sera possible, la modélisation des données récoltées sera aussi réalisée. Le choix du matériau permettant l’élution optimale de 211At du point de vue de son utilisation future en tests cliniques est critique et sera étudié en détail. Des tests sous irradiation en faisceau de lithium seront réalisés auprès de SPIRAL2.

Pour l’ensemble de ce projet, le TGIR GANIL accorde une journée de faisceau par mois de fonctionnement de SPIRAL2. Des expériences seront également proposées et réalisées à ARRONAX et GANIL. Le partenariat construit pour ce projet innovant est composé des experts internationalement reconnus dans leur domaine d’expertise : physique nucléaire, utilisation de faisceau de particules, conception de cibles de haute puissance, calculs thermiques, radiochimie.