nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-2-20-28nuc-984Research ArticleСтатьиИССЛЕДОВАНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ РАДИОФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА 18F-ФДГTHE STUDY OF THE ANTIMICROBIAL PROPERTIES OF THE RADIOPHARMACEUTICAL 18F-FDGhttps://orcid.org/0009-0005-9720-3991ВорлитскихА. М.VorlitskikhA. M.

Алëна Михайловна Ворлитских – кафедра Биофизики, Биомедицины и Нейронауки

Алматы

Almaty

a.vorlitskih@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0003-3900-3818ГуринА. Н.GurinA. N.

Андрей Николаевич Гурин – PhD, заместитель начальника Научно-технического центра радиохимии и производства изотопов

Алматы

Almaty

gurin.andrey@inp.kzhttps://orcid.org/0009-0004-6970-0141ИбрагимовА. Х.IbragimovA. Kh.

Адам Хасанович Ибрагимов – кафедра Фармакогнозии с курсом ботаники

Алматы

Almaty

adam_ibragimov_adam@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3748-5721ЧакроваЕ. Т.ChakrovaE. T.

Елена Тихоновна Чакрова – начальник Научно-технического центра радиохимии и производства изотопов

Алматы

Almaty

e.chakrova@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0002-0895-0524ШвецоваЕ. В.ShvetsovaE. V.

Елена Витальевна Швецова – кафедра Биофизики, Биомедицины и Нейронауки 

Алматы

elenna4444@mail.ruИнститут ядерной физики; Казахский Национальный Университет им. Аль-ФарабиКазахстанInstitute of Nuclear Physics; Al-Farabi Kazakh National universityKazakhstanИнститут ядерной физикиКазахстанInstitute of Nuclear PhysicsKazakhstanИнститут ядерной физики; Казахский Национальный Медицинский Университет им. С. Д. АсфендияроваКазахстанInstitute of Nuclear Physics; Kazakh National Medical University named after S.D. AsfendiyarovKazakhstanИнститут ядерной физикиКазахстанAl-Farabi Kazakh National universityKazakhstanКазахский Национальный Университет им. Аль-ФарабиKazakhstan202609082026022028Copyright © Ворлитских А.М., Гурин А.Н., Ибрагимов А.Х., Чакрова Е.Т., Швецова Е.В., 20262026Ворлитских А.М., Гурин А.Н., Ибрагимов А.Х., Чакрова Е.Т., Швецова Е.В.Vorlitskikh A.M., Gurin A.N., Ibragimov A.K., Chakrova E.T., Shvetsova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/984

Обеспечение стерильности является одним из ключевых условий клинического применения радиофармацевтических препаратов (РФП), поскольку ее нарушение сопряжено с риском для здоровья пациента. Особое значение это требование приобретает для препаратов, вводимых внутривенно, таких как 18F-фтордезоксиглюкоза (18F-ФДГ), широко используемая в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Уникальность 18F-фтордезоксиглюкозы заключается не только в ее диагностической ценности, но и в специфических требованиях к производству и контролю качества, обусловленных коротким периодом полураспада радионуклида 18F. В связи с этим возникает вопрос, может ли собственное ионизирующее излучение препарата, обладать антимикробным потенциалом, вносить вклад в обеспечение его микробиологической безопасности. Оценка способности препарата подавлять жизнеспособность микроорганизмов, потенциально способных преодолеть стандартные асептические условия производства и стерилизацию, направлена на снижение рисков микробной контаминации и повышение безопасности пациентов, что особенно важно для пациентов с ослабленной иммунной системой.

Настоящее исследование направлено на экспериментальное изучение гипотезы – установить наличие или отсутствие способности препарата и его выраженность оказывать антимикробное действие за счет собственного ионизирующего излучения. Провести экспериментальную оценку способности радиофармпрепарата 18F-фтордезоксиглюкозы подавлять жизнеспособность микроорганизмов, в зависимости от активности радионуклида 18F.

Экспериментальное исследование ингибирующей активности 18F-фтордезоксиглюкозы проводилось на санитарно-показательном микроорганизме Bacillus subtilis (ATCC: 6633).

Антимикробное действие оценивалось методом прямого посева в жидкую тиогликолевую среду. В опытные пробирки вносили по 1 мл радиофармпрепарата с различными активностями (200-1400 МБк). Контрольные образцы включали себя: стерильную среду, физиологический раствор и «холодная» фтордезоксиглюкоза (F-ФДГ) со стабильным изотопом фтора.

В контрольных пробах наблюдался интесивный рост культуры. В опытных пробах с 18F-фтордезоксиглюкозой проявился «градиент» роста культуры в зависимости от уровней активности радионуклида. На основании полученных данных, радиофармацевтический препарат, меченный 18F, в диапазоне активностей 200-1400 МБк, не обладает значимым антимикробным действием в отношении Bacillus subtilis.

Полученные результаты показали, что исследованный диапазон активностей (200-1400 МБк) не обеспечивает полного подавления роста культуры. Таким образом, в производстве должны строго соблюдаться асептические условия синтеза в дополнении к финальной стерилизации радиофармпрепаратов. В настоящее время работа продолжается.

Ensuring sterility is a prerequisite for the clinical use of radiopharmaceuticals (RPs), as any breach is associated with risks to patient health. This requirement is particularly important for intravenously administered drugs, such as 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG), which is widely used in clinical practice for positron emission tomography (PET). The uniqueness of 18F-fluorodeoxyglucose lies not only in its diagnostic value but also in the specific requirements for its production and quality control, due to the short half-life of the radionuclide 18F. In this regard, the question arises as to whether the intrinsic ionizing radiation of the drug may possess antimicrobial potential and contribute to ensuring its microbiological safety. Assessment of the drug’s ability to suppress the viability of microorganisms that may potentially overcome standard aseptic manufacturing conditions and sterilization is aimed at reducing the risks of microbial contamination and increasing patient safety, which is particularly important for immunocompromised patients.

The present study is aimed at the experimental investigation of the hypothesis to determine whether the drug has, and to what extent, the ability to exert antimicrobial action by virtue of its own ionizing radiation. To carry out an experimental assessment of the ability of the radiopharmaceutical 18F-fluorodeoxyglucose to suppress the viability of microorganisms, depending on the activity of the 18F radionuclide.

An experimental study was performed to evaluate the inhibitory activity of 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) against the sanitary-indicative microorganism Bacillus subtilis (ATCC: 6633).

Antimicrobial action was assessed by the direct inoculation method into fluid thioglycollate medium. 1 mL of the radiopharmaceutical with varying activity levels (200–1400 MBq) was added to test tubes. Control samples included: sterile medium, physiological solution, and “cold” fluorodeoxyglucose (F-FDG) with a stable fluorine isotope.

The intensive growth of culture was observed in the control: medium. In an experiment with 18F-fluorodeoxyglucose, there was a growth ‘gradient’ of the culture, depending on the levels of radionuclide activity.

Based on the obtained data, the 18F-labeled radiopharmaceutical, in the activity range of 200-1400 MBq, does not have significant antimicrobial activity against Bacillus subtilis.

The obtained results showed that the investigated range of activities (200-1400 MBq) does not ensure complete suppression of culture growth. Thus, in manufacturing, aseptic synthesis must be strictly observed in addition to the final sterilization of radiopharmaceuticals. Further investigation is ongoing.

18F-ФДГПЭТ-диагностикастерильностьионизирующее излучениеядерная медицинамикробиологический контроль18F-FDGPET diagnosticssterilityionizing radiationnuclear medicinemicrobiological controlИсследование, приведшее к этим результатам, финансировалось Министерством энергетики Республики Казахстан в рамках Соглашения о гранте № BR23891691.ReferencesThe Pharmacopoeia of the Eurasian Economic. Vol. 1. – 2020.The Pharmacopoeia of the Eurasian Economic. Vol. 1. – 2020.Gurin, A.N., Ye.T. Chakrova, A.R. Borissenko, Z.V. Medvedeva, A.V. Kulakov, and A.P. Sylnyagin. Experience in Production of 18F Isotope in the Cyclone-30 for Synthesis of Fluorinated Radiopharmaceuticals // International Journal of Biology and Chemistry. – 2022. –Vol. 15.– P. 102. https://doi.org/10.26577/ijbch.2022.v15.i1.011.Gurin, A.N., Ye.T. Chakrova, A.R. Borissenko, Z.V. Medvedeva, A.V. Kulakov, and A.P. Sylnyagin. Experience in Production of 18F Isotope in the Cyclone-30 for Synthesis of Fluorinated Radiopharmaceuticals // International Journal of Biology and Chemistry. – 2022. –Vol. 15.– P. 102. https://doi.org/10.26577/ijbch.2022.v15.i1.011.Шлыгина О.Е., Борисенко А.Р. Ядерная медицина: В 2-х частях. Часть I. Учебное пособие/Алматы. «Sansam». – 2006.Shlygina O.E., Borisenko A.R. Yadernaya meditsina: V 2-kh chastyakh. Chast' I. Uchebnoe posobie/Almaty. «Sansam». – 2006. (In Russ)Jörg G., Fosselmann M., Leis W., Oberdorfer F., Fehsenfeld Ch. Inhibition of viability of microorganisms in [18F]-labeled radiopharmaceuticals // Nucl. Med. and Biol. – 2017 –Vol. 44, P. 105. https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2016.09.002.Jörg G., Fosselmann M., Leis W., Oberdorfer F., Fehsenfeld Ch. Inhibition of viability of microorganisms in [18F]-labeled radiopharmaceuticals // Nucl. Med. and Biol. – 2017 –Vol. 44, P. 105. https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2016.09.002.Leenhardt, J., Choisnard, L., Plasse, M. et al. Bacterial survival in radiopharmaceutical solutions: a critical impact on current practices // EJNMMI Radiopharm. Chem. – 2023 – Т. 8, P. 34. https://doi.org/10.1186/s41181-023-00221-3.Leenhardt, J., Choisnard, L., Plasse, M. et al. Bacterial survival in radiopharmaceutical solutions: a critical impact on current practices // EJNMMI Radiopharm. Chem. – 2023 – Т. 8, P. 34. https://doi.org/10.1186/s41181-023-00221-3.Poetzsch S., Brenner W., Spreckelmeyer S. Are radiopharmaceuticals self-sterilizing? Radiation effect of gallium-68 and lutetium-177 on bacillus pumilus and staphylococcus succinus // Nuklearmed. – 2021 –Vol. 60, No.. 06, P. 445. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-38980/v1.Poetzsch S., Brenner W., Spreckelmeyer S. Are radiopharmaceuticals self-sterilizing? Radiation effect of gallium-68 and lutetium-177 on bacillus pumilus and staphylococcus succinus // Nuklearmed. – 2021 –Vol. 60, No.. 06, P. 445. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-38980/v1.Гайнутдинов Т. Р. Экспериментальный подбор доз ионизирующего излучения, вызывающих ингибирование роста и полную инактивацию золотистого стафилококка // Ветеринарный врач. – 2020. – №. 4. – С. 4. DOI 10.33632/1998-698Х.2020-4-4-8Gaynutdinov T. R. Eksperimental'nyy podbor doz ioniziruyushchego izlucheniya, vyzyvayushchikh ingibirovanie rosta i polnuyu inaktivatsiyu zolotistogo stafilokokka // Veterinarnyy vrach. – 2020. – No. 4. – P. 4 (In Russ.) DOI 10.33632/1998-698Х.2020-4-4-8Государственная фармакопея Российской Федерации, - 2015 – изд.13, Т. 2, Москва.Gosudarstvennaja farmakopeja Rossijskoj Federacii, - 2015 – .Ed. 13, Vol. 2, Moskva. (In Russ.)Gillings, N., Hjelstuen, O., Ballinger, J. et al. Guideline on current good radiopharmacy practice (cGRPP) for the small-scale preparation of radiopharmaceuticals // EJNMMI Radiopharm. Chem. – 2021 – P. 6. https://doi.org/10.1186/s41181-021-00123-2Gillings, N., Hjelstuen, O., Ballinger, J. et al. Guideline on current good radiopharmacy practice (cGRPP) for the small-scale preparation of radiopharmaceuticals // EJNMMI Radiopharm. Chem. – 2021 – P. 6. https://doi.org/10.1186/s41181-021-00123-2Кобялко В.О., Пименов Е.П. Действие радиации на микроорганизмы и чувствительность разных таксономических групп к облучению. // Актуальные вопросы сельскохозяйственной радиобиологии – 2019 – Т. 2. –С. 119.Kobjalko V.O., Pimenov E.P. Dejstvie radiacii na mikroorganizmy i chuvstvitel'nost' raznyh taksonomicheskih grupp k oblucheniju. // Aktual'nye voprosy sel'skohozjajstvennoj radiobiologii – 2019 – Vol. 2. –P. 119 (In Russ.)Нетрусов А.И. Микробиология: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Москва. «Академия». – 2009.Netrusov A.I. Mikrobiologiya: uchebnik dlya stud. vyssh. ucheb. zavedeniy / Moskva. «Akademiya». – 2009. (In Russ.)Государственная Фармакопея Республики Казахстан / Алматы. «Жибек Жолы». – 2008 – T. 1.Gosudarstvennaya Farmakopeya Respubliki Kazakhstan / Almaty. «Zhibek Zholy». – 2008 – Vol. 1. (In Russ.)European Union pharmaceutical legislation for medicinal products –2008 –Vol. 4, EudraLex Brussels.European Union pharmaceutical legislation for medicinal products –2008 –Vol. 4, EudraLex Brussels.Скуридин, В. С. Фармацевтическая технология. Методы и технологии получения радиофармпрепаратов : учебное пособие для вузов / Москва. «Юрайт» –2024.Skuridin, V. S. Farmatsevticheskaya tekhnologiya. Metody i tekhnologii polucheniya radiofarmpreparatov : uchebnoe posobie dlya vuzov / Moskva. «Yurayt» –2024. (In Russ.)Государственная Фармакопея Республики Казахстан / Алматы. «Жибек Жолы». – 2014 – T. 3.Gosudarstvennaya Farmakopeya Respubliki Kazakhstan / Almaty. «Zhibek Zholy». – 2014 – Vol. 3. (In Russ.)Гурин А.Н., Чакрова Е.Т., Медведева З.В., Солонинкина С.Г. Перспективы развития ядерной медицины в республике Казахстан: реакторные изотопы редкоземельных элементов для терапии. // Вестник НЯЦ РК – 2022 –Т. 2 – С. 46. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-2-46-52Gurin A.N., Chakrova E.T., Medvedeva Z.V., Soloninkina S.G. Perspektivy razvitiya yadernoy meditsiny v respublike Kazakhstan: reaktornye izotopy redkozemel'nykh elementov dlya terapii. // Vestnik NYaTs RK – 2022 –Vol. 2 – P. 46. (In Russ) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-2-46-52International Atomic Energy Agency (IAEA) Therapeutic applications of radiopharmaceuticalsInternational Atomic Energy Agency (IAEA) Therapeutic applications of radiopharmaceuticals

The authors declare that there are no conflicts of interest present.