Syklotron ARRONAX

• De bestrålte målene formidles av pneumatiske kretser i skjermede innhegninger, med 15  cm tykke blybeskyttelse, som er installert i et laboratorium som grenser til cyklotronen. I disse skjermede innhegningene utføres de kjemiske manipulasjonene som er nødvendige for isolering av de ønskede radionuklider.
• De isolerte radionuklidene overføres deretter til laboratorier utstyrt med hansker , for å bli renset og for å gjennomgå kvalitetskontroller.
• Andre laboratorier er også installert i nærheten av syklotronen: radiokjemi, cellekultur, biokjemi
• Servicerom: vedlikehold, avfall, lagring, frakt.

• Tekniske rom direkte knyttet til driften av syklotronen: strømforsyning, instrumentering og kontroll, ventilasjon, vakuumpumper, etc.
• Kontorer for forskere og administrasjon, møterom, konferanserom.

Nytt utstyr

Fra 2012 ble diverse tilleggsutstyr installert rundt syklotronen som en del av Equipex ArronaxPlus-prosjektet.

• Et radiofarmatilaboratorium som grenser til cyklotronen: dette laboratoriet er dedikert til emballering av isotoper beregnet på prekliniske og kliniske bruksområder. Noen isotoper må være sammensatt for å være biokompatible. For vektorisert radioimmunterapi må de radioaktive isotopene festes til antistoffer som fortrinnsvis gjenkjenner kreftceller. Denne antistoff-radiomerkeoperasjonen utføres i dette radio-apoteklaboratoriet.
• Arrangement av enden av en bjelkelinje for forskning på virkningen av radiolys av vann på materialer.
• Installasjonen av en nøytronaktivator av Subatech- laboratoriet i samarbeid med AAA-selskapet.

En gammastråler med en cesium 137- kilde er installert i et bestemt rom i en varm sone.

Radionuklidproduksjon

Det vitenskapelige rådet anbefalte produksjon av åtte radionuklider for medisinsk bruk: scandium 44, scandium 47, kobber 64, kobber 67, germanium 68 og strontium 82 , holmium 166 og astatin 211.

Scandium 44

Scandium 44 genereres ved å bestråle kalsium 44 med protoner. Den 44 Det representerer bare 2% av de naturlige isotoper av kalsium. De 44 Sc går i oppløsning i 44 Ca i en periode på 4 timer med emisjon tomografi . Den 44 Sc brukes for positronemisjonstomografi (PET) avbildning. I tillegg avgir den en gammafoton som tillater utvikling av et nytt PET-kamera, kalt “3 gammas”. Produksjonen av 44 Sc ved bombing av 44 Ca med deuteroner er undersøkt på Arronax.

Scandium 47

Den 47 SC er en høy-energi elektronemitterende radionuklid ( 159  keV ), noe som kan være interessant for radioimmunterapi. Samtidig utslipp av gammastråler ( 160  keV ) kan gjøre det mulig å følge målretting av radioelementet ved scintigrafi . Produksjonsbetingelsene er gjenstand for forskningsprosjekter utviklet innen GIP ARRONAX. Den er produsert ved bombardement av naturlige titanmål med protoner. Tre av de naturlige isotoper av titan kan bidra til dannelsen av 47 Sc.

Kobber 64

Copper-64 er en radioaktiv isotop av kobber som ikke eksisterer i naturen. Det er en positron-emitter som har en halveringstid på 12,7 timer og forfaller til 64 Ni. Den produseres ved bombing av nikkel- 64, en mindre naturlig isotop (0,9%) nikkel, med en deuteronstråle på 16 MeV. Den ble først produsert i radiokjemisk kvalitet og deretter, fra 2014, i radio-farmasøytisk kvalitet. Den 64 Cu anvendes i kompleksbundet form, 64 Cu-ATSM, i onkologi og eksperimentell kardiologi for billeddannelse av hypoksi PET.

Kobber 67

67 Cu's høye forfall elektronenergi og lange halveringstid gjør det til en hovedkandidat for RIT. Produksjonen av 67 Cu krever bestråling av sink 68 med en høyenergiprotonstråle som kan genereres av Arronax. Den 68 Zn utgjør 19% av de naturlige isotoper av sink. Av spesiell interesse er 64 Cu / 67 Cu- paret . PET-avbildning med 64 Cu gjør det mulig å utføre dosimetriske beregninger før radioimmunterapi med 67 Cu.

Germanium 68

Den germanium 68 fremstilles ved bombardement av et mål av gallium metall (inneholdende 60% av 69 Ga og 40% av 71 Ga) med protoner av 40 MeV. Den 68 Ge gir, ved hjelp av elektronopptak , det gallium 68 med en halveringstid på 271 dager. Den 68 Ge benyttes i en innretning som kalles en generator for å produsere 68 Ga i et sykehus i nærheten av pasientens seng. Den 68 Ga er et positron-emitter med en halveringstid på 68 minutter. Det forfaller til stabilt sink 68. Den 68 Ga anvendes i medisinsk avbildning av PET.

Strontium 82

Den strontium 82 er fremstilt av klorid mål rubidium bestråles med protoner i 50  MeV . Den rubidium naturlig inneholder to isotoper, 85 Rb (72,2%) og 87 Rb (27,8%). De 85 Rb- kjernene som bombes av høyenergiprotoner integrerer en proton og driver ut 4 nøytroner. Den rensede 82 Sr immobiliseres i kolonnen til en generator der den spaltes til 82 Ru ved elektroninnfanging med en periode på 25,4 dager. Den 82 Rb, elueres fra generatoren, blir injisert inn i pasienten. Den brytes ned med en periode på 87 sekunder ved å sende ut en positron. Den 82 Rb er brukt for PET-avbildning i kardiologi. Rubidium er en kjemisk analog av kalium som raskt absorberes av hjertemuskelen. Strontium 82-prosjektet ble lansert i 2006 av Ferid Haddad i samarbeid med Brookhaven National Laboratory og med cyclotron-teamet (65 MeV) i Nice for å være klar til å produsere når Arronax var i drift. Faktisk 82 er Sr blitt produsert rutinemessig av Arronax siden 2012. Bestråling kan produsere mengden av 82 Sr tilstrekkelig for 6000 radiologiske undersøkelser.

Holmium 166

Holmium 166 forfaller til erbium 166 ved å avgi elektroner med høy energi (1,85 MeV) med en halveringstid på 26,8 timer. Det kan derfor brukes i radioimmunterapi. Den avgir også 81 keV gammastråler, noe som gjør den brukbar i scintigrafi. Den produseres ved bestråling av den naturlige isotopen 165 Ho av nøytroner, generert ved bombardement av et mellomliggende mål med protoner ( nøytronaktivering ). Den 166 Ho, infusert i nanokapsler blir injisert inn i svulsten til å ødelegge den ved brachyterapi . Dette forskningsprosjektet ble finansiert under THERANEAN-programmet.

Astatin 211

Den Astat er den tyngste del av halogen . Den har en kjemisk oppførsel relatert til jod . Astatine 211 har fordelen av å være en α-partikkelemitter med kort halveringstid, noe som gjør den egnet til bruk for alfa-immunterapi . Den produseres i en syklotron ved bestråling av vismut 209 , den eneste naturlige stabile isotopen av vismut, med en stråle av α-partikler. Det forfaller til 207 Bi som i seg selv forfaller ved elektronisk fangst til stabil ledning 207. For å kunne overta produksjonen av astatin 211 så raskt som mulig, ble de første testene utført på cyklotronen i Centre d'Etudes et de Recherches par Irradiations (CERI) av Orléans med alfapartikler på 28 MeV i 2006. Energien til alfapartiklene i Arronax var for høy for dette eksperimentet og ikke justerbar, og det ble installert en energiavbryter på strålelinjen.

Forskningsprogrammer

Noen programmer er spesifikke for leger, kjemikere eller fysikere. Imidlertid er de ofte tverrfaglige og involverer leger, radiokjemikere, radiofysikere osv.

Atommedisin

• Prekliniske og kliniske studier av radioimmunterapi med α-partikkel eller β - partikkelemitter .
• Prekliniske og kliniske studier av nye positronemitterende radionuklider for positronemisjonstomografi.
• Program LabEx IRON : Radionuklider for nyskapende onkologi og nevrologi i samarbeid med andre franske team i Angers, Caen, Orleans, Nantes, Rennes, Strasbourg, Toulouse og Tours.
• THERANEAN-program: Terapi gjennom nøytronaktivering ved bruk av nanopartikler. Offentlig-privat konsortium ledet av AAA finansiert av det enkle interministerielle fondet (FUI).
• Samarbeid med de ledende akseleratorene for medisinsk bruk i Europa, USA og andre deler av verden.

Kjernekjemi

For å oppnå de medisinske målene er det nødvendig med flere stadier av vitenskapelig og teknologisk forskning. Det er nødvendig å gå videre på forhånd:

• til utvikling av kjemiske (radiokjemiske) metoder for å skille de ønskede radionuklider fra matriser som inneholder isotopene til moderelementene og isotopene til datterelementene.
• til utvikling av presentasjonsmetoder (kompleksering) av hvert radionuklid for å gjøre det enten injiserbart in vivo eller i stand til å være bundet til et protein (radiomerking).
• til utvikling av metoder for merking av proteiner (antistoffer) eller peptider som eksisterer eller skal utvikles for vektorisert radioimmunterapi.
• til utvikling av radio-farmasøytiske emballasjemetoder.

All denne forskningen er en del av nasjonale og internasjonale forskningssamarbeid innen nuklearmedisin og radiokjemi.

Kjernefysikk

• Bestemmelse av bestrålingsforholdene for hvert radioelement som søkes for medisinske formål: målets art, presentasjon av målet, bestrålingsforhold (energi, intensitet, varighet) ... i koordinasjon med radiokjemikerne.
• Forskning på radiolys: studie av oppførselen til materialer i nærvær av vann som er utsatt for bestråling.
• Forskning på forholdene for hydrogenproduksjon i atomreaktorer.
• Forskning på ombehandling av atomavfall for å transformere lange halveringstidselementer til korte halveringstidselementer og bruke dem til å generere energi.
• Implementering på Arronax av PIXE (protonindusert røntgenemisjon) teknologi for elementæranalyse.
• Forskning innen kjernefysikk på effekten av stråling på materialer er også en del av nasjonale og internasjonale programmer.

Faglig og industrielt miljø

Partnerlaboratorier

• Nuclear Medicine Services of Nantes University Hospital og West Cancer Institute
• Nantes-Angers Cancer and Immunology Research Center ( CRCINA ) (Inserm, CNRS, University of Nantes, University of Angers)
• Laboratory of Subatomic Physics and Associated Technologies (Subatech) (EMN-CNRS-University of Nantes)
• Laboratorium for kjemi og tverrfaglighet, syntese, analyse, modellering ( Ceisam ) (CNRS-University of Nantes)
• Senter for preklinisk forskning og undersøkelse (CRIP) ( Oniris , Nantes Veterinary School)
• Atlanpole Biotherapies Competitiveness Cluster
• Centre Antoine Lacassagne, Nice
• Ekstreme forhold og materialer: Høye temperaturer og bestråling (CEMHTI), Orléans
• Amerikanske laboratorier under Department of Energy (DOE): Brookhaven National Laboratory , Los Alamos National Laboratory . Disse laboratoriene er både vitenskapelige og kommersielle partnere i den grad de kjøper en del av Arronax sin produksjon for distribusjon til nordamerikanske sykehus.
• Kurchatov institutt for atomenergi, Moskva - Troytsk

Partnerbedrifter

• Avanserte akseleratorapplikasjoner (AAA)
• CHELATEC
• KEOSIS medisinsk bildebehandling
• LEMER PAX

Finansiering av Arronax cyclotron

Innledende investering (2007)

Den opprinnelige investeringen på 37 millioner euro ble finansiert av bidrag fra Pays de la Loire regionale råd, staten, Europa og lokale myndigheter.

Equipex ArronaxPlus

ArronaxPlus er et utstyr for excellence-prosjekt (Equipex) finansiert med 8 millioner euro av departementet for høyere utdanning og forskning som en del av investeringene for fremtidens programmer (PIA).

Denne tilleggsfinansieringen oppnådd i 2012 har tillatt gjennom årene:

• for å øke bjelkens intensitet for bedre syklotronproduktivitet,
• å skape en intern radiofarmasi for prekliniske og kliniske studier.
• fullføre terminalutstyret til en bjelkelinje for radiolysestudier
• trene spesialistene som er viktige for driften av syklotronen og dens relaterte aktiviteter.

GIP ARRONAX

Oppdrag

For installasjon, drift og administrasjon av Arronax cyclotron er det opprettet en offentlig interessegruppe (GIP) i en periode på 25 år. GIP gjør det mulig å gjennomføre offentlig forskningsarbeid så vel som aktiviteter for kommersielle formål, å ansette tjenestemannsforskere og å ansette personell under private kontrakter. GIP ARRONAX-konvensjonen er publisert i Official Journal of 28. juli 2007. Den definerer sine oppdrag:

• driften av syklotronen og dens anlegg for forskningsformål fokuserte hovedsakelig på nukleærmedisin og radiokjemi
• innkvartering av forskere i de ovennevnte temaene
• gjennomføring av forsknings- og utviklingsarbeid innenfor rammen av valorisering av syklotronen og dens installasjoner
• ytelse av tjenester til fordel, særlig sykehus eller forskningsinstitusjoner, samt industrielle, særlig ved levering av radioelementer og / eller tilrettelegging av fasiliteter
• gjennomføring av opplæringstjenester knyttet til bruk av maskinen eller dens omgivelser

Medlemmene

GIP samler i like deler, staten (departementet for høyere utdanning og forskning), Pays-de-la-Loire-regionen, universitetet i Nantes , National Institute of Health and Medical Research , National Centre for Scientific Research , Institut Mines-Télécom Nantes-Atlantique , Centre Hospitalo-Universitaire de Nantes og Institut de Cancérologie de l'Ouest . Representantene for disse åtte stiftende deltakerne utgjør generalforsamlingen og styret for GIP. Generalforsamlingen velger en president og definerer utviklingspolitikk. Presidentene for GIP siden opprettelsen har vært:

• Yves Lecointe, president for universitetet i Nantes, 2007-2011
• Olivier Laboux, president for universitetet i Nantes, 2011-2020
• Olivier Grasset, visepresident for forskning ved University of Nantes, 2020 -...

Direktøren

Direktøren for GIP, utnevnt av generalforsamlingen, er ansvarlig for den daglige ledelsen av instrumentet.

• Jacques Martino, direktør for Subatech Laboratory, 2007-2010
• Jacques Barbet, direktør for CRCNA team 13, 2010-2014
• Ferid Haddad, universitetsprofessor ved University of Nantes, 2014 -...

Direktøren bistås av en teknisk komité.

Det vitenskapelige rådet

Arronax vitenskapelige råd består av 10 internasjonale eksperter og 4 medlemmer av teknisk komité. Det ledes av:

• Professor Frans Corstens, professor i nuklearmedisin, University of Nijmegen , president for European Association for Nuclear Medicine, 2004-2008
• Professor Suresh Srivastava, professor i radiologi ved State University of New York School of Medicine i Stony Brook , direktør for Radionuklid- og radiofarmasøytisk forskningsavdeling ved medisinsk avdeling for Brookhaven National Laboratory , USA., 2008-2012

Genesis (1998-2008)

Informasjonen nedenfor kommer fra en bok som beskriver opprinnelsen til prosjektet.

Første prosjekt (1998-1999)

I løpet av 1990-tallet bestemte Jean-François Chatal, professor ved fakultetet for medisin i Nantes og sjef for nuklearmedisinsk avdeling ved CHU og René Gauducheau Cancer Control Center og leder for et forskerteam innen The Inserm Joint Research Unit 211 å eksperimentere med immunterapi med alfapartikler ved bruk av vismut 213. Vismut 213 er hentet fra actinium 225 i en generator, som kan leveres av Karlsruhe Institute for Transuraniums. Imidlertid kan operasjonen ikke utføres fordi laboratoriet til Inserm-enheten i Nantes ikke har og ikke kan ha godkjenning for å håndtere aktinider . Jean-François Chatal kontakter Subatech-laboratoriet som har passende fasiliteter. Samarbeidet mellom forskere og leger fra Inserm og forskere fra CNRS muliggjorde de første prekliniske studiene av alfaimmunterapi i Nantes.

I denne sammenhengen formulerer Jean-Charles Abbé, forsker ved Subatech, og Jean-François Chatal prosjektet om en " Installasjon av en cyklotron innenfor rammen av utviklingen av alfa-immunterapi " i Nantes. 16. juli 1998 ble prosjektet presentert av Robert Germinet, direktør for EMN, til François Fillon, som nettopp var valgt til president i Pays de la Loire-regionen. Sistnevnte ønsker prosjektet velkommen, men indikerer at det må sendes til evaluering av departementet og nasjonale forskningsorganisasjoner: CEA, CNRS, INSERM. I løpet av det påfølgende året gjennomgår prosjektet endringer og blir " A cyclotron in Nantes ". Det medisinske aspektet blir sekundært, og et nytt emne tar førsteplassen: transmutasjon av atomavfall. Prosjektet ankom Forskningsdepartementet 6. september 1999. Departementet, CEA og CNRS ga en ugunstig mening. INSERM beholder bare det medisinske prosjektet. I desember 1999 kunngjorde Claude Allègre , minister for høyere utdanning og forskning, den negative dommen til borgermesteren i Nantes, Jean-Marc Ayrault .

Andre prosjekt (2001-2004)

I 2001 endret det nasjonale og lokale politiske landskapet seg. Roger Gérard Schwartzenberg etterfulgte Claude Allègre ved det franske forskningsdepartementet. Institutt for forskning ved departementet, avdelingene CNRS og Inserm har skiftet sittet. I Nantes overtok Jacques Martino, som kommer fra CERN og CEA, ledelsen i Subatech. Jacques Barbet, forskningsdirektør ved CNRS og oppfinner av bispesifikke antistoffer for radioimmunterapi, forlater Immunotech i Marseille for å bli med i Jean-François Chatals team. Syklotronprosjektet i Nantes reaktiveres ved å trekke lærdom av feilene og manglene i den første dossieret.