我们展示了[ 18 F] 3F4AP和质量控制程序的半自动放射化学合成。
3- [ 18 F]氟-4-氨基吡啶[ 18 F] 3 F4AP是经FDA批准的多发性硬化4-氨基吡啶(4AP)药物的放射性氟化类似物。该化合物目前正在研究中作为用于脱髓鞘的PET示踪剂。我们最近描述了一种新的化学反应,以生产由吡啶N-氧化物的直接氟化组成的五氟化吡啶以及该反应用于[ 18 F] 3 F4AP的放射化学合成。在本文中,我们演示如何使用自动化合成器和内部制造的流化氢反应器来生产该示踪剂。我们还展示了在释放用于临床前动物成像研究的放射性示踪剂之前执行的标准质量控制程序。这种半自动化程序可以作为未来生产[ 18 F] 3F4AP进行临床研究的基础。
在人体内非侵入性地追踪小分子药物的能力对精密医学具有很大的潜力。在分子成像技术中,正电子发射断层扫描(PET)具有许多有利的特征:PET检测器的高灵敏度允许检测和量化非常少量的放射性物质,并且扫描仪的特征允许药物定位的精确空间映射1,2 , 3 。例如,PET允许基于放射性葡萄糖类似物[ 18 F] FDG 4的摄取水平检测和定位肿瘤和转移。 PET还可以提供特定脑受体的定位和定量,以及它们对于诊断和理解神经和精神疾病有用的占有率。为了发展一个小分子的PET示踪剂,目标化合物必须用正电子发射同位素标记,通常为11 C或18 F.在这两种放射性同位素之间, 18 F具有较长的半衰期(109分钟,对于11 C为20.3秒) ,允许多剂量和异地生产。然而,向分子加入18 F可能是具有挑战性的。 18 F标记需要快速反应,与自动化相容,减轻化学家直接处理活性并接收高吸收辐射剂量。
我们最近描述了使用吡啶N-氧化物作为吡啶氟化的前体,以及在[ 18 F] 3F4AP 6的放射化学合成中使用该化学物质,FDA批准的用于多发性硬化的药物的放射性氟化类似物,4-氨基吡啶(4AP) 7,8,9 。钍目前正在研究新型放射性示踪剂作为脱模髓鞘的PET示踪剂10,11,12。在本视频文章中,我们使用IBA Synthera合成单元(以下称为“合成仪”)和内部制造的流化氢装置展示了该化合物的半自动化合成。合成基于图1所示的反应。准备工作约需1小时,放射性标签和纯化1.5小时,质量控制程序0.5小时。
PET示踪剂的制备需要有效的标签,用最少的用户干预来最小化辐射暴露14 。在这里,我们描述了目前正在研究的成像脱髓鞘的PET示踪剂[ 18 F] 3F4AP的放射化学合成的第一个半自动化程序。这种半自动化方法产生具有高纯度和足够的比活性的放射性示踪剂,用于动物研究。用于合成该化合物的先前方法依赖于手工合成6 ,其显着限制了可产生的放射性示踪剂的量。具有合成自动化方法还提供更多的可重复产量,并且使得更容易将程序转移到具有相似设备的其他实验室。未来完全自动化程序的努力将有助于大量用于大型动物或人类的研究的示踪剂的生产。
<p class ="“jove_content”">该方法使用18 F的亲核交换18 F将放射性同位素纳入感兴趣的分子。该反应的优点是其快速且几乎仅产生所需的产物,而不需要执行潜在的冗长的纯化步骤以除去过量的前体。使用氟化物交换标记反应(如这里使用的氟化物交换标记反应)的一个局限性在于,由于冷化合物的初始质量,定义为mCi中的放射性量的量的最终比活性与以μmol计的化合物量相比有限。在我们的标准条件下,从100-200mCi的18F-和50μg前体开始,合成结束时的典型比活性高达100-200mCi /μmol,这似乎足以用于临床前PET成像研究。然而,比活性可以通过增加18F- </su同时保持质量低。已经有几个报道,通过以高活性和低前体量15,16开始,以高比活性(1-3Ci /μmol)通过氟化物交换生产放射性配体。与PET示踪剂的所有放射化学合成一样,为了最小化放射性衰变,关键是快速工作。尽量减少处理放射性物质的时间,使用适当的屏蔽,并最大限度地发挥放射性物质与使用者之间的距离,使辐射暴露最小化也是重要的。这些方面在协议的下半年(净化和质量控制)尤其重要,其中用户必须手动将溶液注入HPLC,收集级分并过滤最终产品。
与PET示踪剂的所有放射化学合成一样,为了快速工作至关重要推动放射性衰变。尽量减少处理放射性物质的时间,使用适当的屏蔽,并最大限度地发挥放射性物质与使用者之间的距离,使辐射暴露最小化也是重要的。这些方面在协议的下半年(氢化和纯化)期间特别重要,其中用户必须手动将溶液注入氢化器中,收集级分,设置干燥程序,将产物重新溶解在缓冲液中并过滤。在过滤步骤中,很容易在小瓶的壁中失去大量的放射性物质。因此,重要的是在过滤之前尝试收集所有的液体。使用更大量的缓冲液以溶解可以提高回收率,但不鼓励使用它,因为它将需要在HPLC上注入更大的体积,导致峰扩大并增加最终剂量的体积。
为了排除故障最优化程序对于跟踪每个步骤的收益率很重要。对于大多数步骤,可以简单地通过测量任何步骤之前和之后的放射性量来完成。在反应的情况下,可以通过定量HPLC峰来计算产率。结果部分中的表1显示了每个步骤的典型收益率。下面的表2列出了许多常见的故障,潜在的故障原因和如何纠正它们。
最后,即使这里展示的程序是合成[ 18 F] 3F4AP的具体步骤,一般工作流程和许多个别步骤对其他化合物17的合成是常见的。在本文中,我们还展示了对任何PET示踪剂进行的典型QC测试。
The authors have nothing to disclose.
该项目获得了NIH / NIBIB 1K99EB020075授予Pedro Brugarolas奖,以及芝加哥创新交易所创新基金奖给Brian Popko和Pedro Brugarolas。布莱恩·波波科教授非常感谢他对该项目的指导和财务支持。芝加哥大学教授陈小铎教授和芝加哥大学综合小动物成像研究资源,慷慨分享了实验室空间和设备。 IBA被公认为赞助本文的开放获取。
Cyclotron produced [18F]fluoride | House supplied/Zevacor | IBA Cyclone 18 | 100-200 mCi |
Integrated fluid processor for production FLT/FDG | ABX | K-2715SYN | Cassette used for nucleophilic substitution |
Anhydrous acetonitrile | Janssen | 36431-0010 | Transfer under nitrogen |
Methanol | Janssen | 67-56-1 | |
ultrapure water | house supplied | Millipore MilliQ system | |
TBA-HCO3 | ABX | 808.0000.6 | abx.de |
QMA | Waters | WAT023525 | Quaternary methyl ammonium: Anion exchange solid phase extraction cartridge for trap and release of 18F- from the target water |
Sodium bicarbonate | ABX | K-28XX.03 | Prefilled 5 mL syringes |
Alumina-N | Waters | WAT020510 | Alumina-N solid phase extraction cartridge (for trapping unreacted 18F-) |
3-fluoro-4-nitropyridine N-oxide | Synthonix | 76954-0 | Store in desicator. Precursor |
3-fluoro-4-aminopyridine | Sigma Aldrich | 704490-1G | Reference standard |
Oxalic acid | Sigma Aldrich | 75688-50G | |
Sodium phosphate monobasic | Fisher Scientific | S80191-1 | |
Triethyl amine | Fisher Scientific | 04885-1 | |
Ethanol | Decon Labs | DSP-MD.43 | USP |
Final product vial | ABX | K28XX.04 | |
Millex Filter Syringe | Millex | SLGVR04NL | |
10% Pd/C cartridge | Sigma Aldrich | THS-01111-12EA | |
11 mm vials + crimp seals | Fisher Scientific | 03-250-618, 06-451-117, or equivalent | |
13 mm vials + crimp seals | Fisher Scientific | 06-718-992, 06-718-643, or equivalent | |
HPLC vials | Fisher Scientific | 03-391-16, 03-391-17, or equivalent | |
SEMIPREP C18 column | Agilent | 990967-202 | |
V-vials | Alltech | ||
Syringes: 1, 3, 10 mL | Fisher Scientific | 14-829-10D, 14-829-13Q, 14-829-18G, or equivalent | |
Compressed gases: N2, He, H2 | Airgas | UHP N300, UHP HE300, UHP H300, or equivalent | |
TLC plates | Sigma Aldrich | Z193275, or equivalent | |
Name | Company | Catalog Number | コメント |
Equipment | |||
Synthera automated synthesizer | IBA SA, Belgium, iba-worldwide.com | Synthera, 250.001 | Automatic synthesis unit |
In-house hydrogenator | See picture | See text description | |
Hot cells | Comecer | For manipulating radioactive materials | |
RadioTLC scanner | Eckert and Ziegler | For handling sterile materials | |
HPLC | Dionex | Ultimate 3000 | |
Dose calibrator | Capintec | CRC15 | Or equivalent |
Gamma counter | Capintec, 7 Vreeland Road, Florham Park, NJ 07932 | CRC 15, PET-CRC25, or equivalent | For measuring radioactivity |
Personal dosimeters | Packard | Cobra II | For measuring gamma spectrum |
Personal radiation badges and rings | Atlantic Nuclear | Rados Rad-60 Electronic Dosimeter, or equivalent | |
Rotavap + vacuum pump | Landauer | ||
Lead pigs + syringe shields | Heidolph | Or equivalent | |
Geiger counters | Pinestar | ||
Ludlum | Model 3 + Pancake GM detector, 4801605, 47-1539, or equivalent |