二重陽電子放出断層レントゲン写真撮影のため68Ga コアをドープした酸化鉄ナノ粒子の合成/(T1) 磁気共鳴イメージング
Summary
ここでは、取得するためのプロトコルを提案する68高速電子レンジ駆動合成を介してGa コアをドープした酸化鉄ナノ粒子。方法論は、ペットをレンダリングします/(T1) MRI ナノ粒子標識化し、20 分合成で 99% の放射化学的純度 90% 以上の効率を持つ。
Abstract
ここでは、再現可能な合成法を用いた68ジョージア マイクロ波技術高速コア ドープした酸化鉄ナノ粒子を取得するマイクロ波合成について述べる。この場合、した FeCl3及びクエン酸三ナトリウム塩、クエン酸でコーティングされた鉄酸化物ナノ粒子は電子レンジで 10 分で得られるから始まってください。これらのナノ粒子は、4.2 ± 1.1 nm の小さいコアサイズと 7.5 ± 2.1 nm の流体サイズを紹介します。また、22.9 mM-1·s-1、その結果低r2 11.9 mM-1·s-1の高い縦 relaxivity (r1) 値とささやかな横 relaxivity 値 (r2) があります。 /r1 1.9 の比率。これらの値は、肯定的なコントラスト生成と酸化鉄ナノ粒子でよく使用される負のコントラストではなく磁気共鳴イメージング (MRI) を有効にします。さらに、 68Ge から68GaCl3溶出/68Ga ジェネレーターがナノ ルコースの68Ga ドープを取得開始材料に追加されます。使用初期の動作にかかわらず radiolabeling ハイイールド (> 90%) と、製品を取得します。さらに、単一の精製ステップ レンダリング ナノ radiomaterial生体内で使用する準備ができています。
Introduction
医療用イメージング技術の組み合わせは、マルチ モーダル プローブ1,2,3を合成するさまざまな方法のための探求を引き起こしました。ポジトロン断層法 (PET) スキャナーの感度と空間分解能 MRI、PET ・ MRI の組み合わせは同じ時間4で解剖学的および機能情報を提供する、最も魅力的な可能性の一つと思われます。MRI で T2-彼らが蓄積組織を暗く加重のシーケンスを使用できます。T1-加重シーケンスも使用できます、特定の蓄積場所5の明るさを生産します。その中で、肯定的なコントラストは最も適切なオプションではしばしば、負コントラスト6肺などの臓器によって表示されるそれらを含む内因性報告等からの信号を区別するためにはるかに困難になります。伝統的に、肯定的なコントラストを取得する分子プローブの Gd ベースが採用されています。しかし、gd 造影剤は、主な欠点は、すなわち腎臓の問題7,8,9患者に重要な毒性を提示します。これは、は T1造影剤としての使用のための生体適合性材料の合成やる気のある研究をしています。興味深いアプローチは、酸化鉄ナノ粒子の (IONPs)、非常に小さいサイズでは、肯定的なコントラスト10を提供します。この非常に小さなコアのため (~ 2 nm)、Fe3 +イオンは、それぞれ 5 の不対電子と、表面のほとんど。これは縦緩和時間 (r1) 値を増加し、収量ははるかに低い横/縦 (r2/r1) 生産目的の肯定的な伝統的な IONPs と比較して比11をは対照的します。
考慮する 2 つの重要な問題があります、ペットのための陽電子のエミッターと IONPs を結合する: ラジオ アイソトープ選挙とナノ粒子標識化します。最初の問題について68Ga は魅力的な選択肢です。それは比較的短い半減期 (67.8 分) です。その半減期はペプチド ラベリング一般的なペプチドの体内時間と一致するために適しています。また、 68Ga は、発電機、ベンチ モジュールの合成を有効にして12,13,14近隣サイクロトロンの必要性を避けることで生産されます。ナノ粒子を特に、するためにラジオ アイソトープ設立の表面ラベルは流行の戦略です。これは、 68Ga をキレート リガンドを使用してまたは radiometal ナノ粒子表面への親和性を利用して行うことができます。IONPs に関する文献のほとんどの例は、キレート剤を使用します。複素環式配位子 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-四酸 (DOTA)151,4,7-triazacyclononane-1,4,7-三酸 (NOTA)16,17、1,4,7 などの使用例があります。triazacyclononane、1 グルタル酸-4, 7-酢酸酸 (NODAGA)18、および 2, 3-dicarboxypropane-1, 1-diphosphonic 酸 (DPD) 19tetradentate 配位子の使用。Madruら20開発キレート剤無料ラベル別によって使用されるキレート剤無料のメソッドを使用して IONPs に 2014 年戦略グループ後方21。
しかし、このアプローチの主な欠点は体内のトランス メタル化のリスクが高いがあります、低 radiolabeling 利回りと長いプロトコル短命の同位体22,23,24には不向き。このため、ウォンら25は、 64Cu のマイクロ波技術を用いた 5 分合成における IONPs のコアを組み込むように管理コアを添加したナノ粒子の最初の例を開発しました。
ここでは、伝統的な方法によって提示された欠点の多くを逃れるしてナノ粒子のコアに放射性核種を組み込むための迅速かつ効率的な手順を説明します。このため、反応時間を大幅に削減し、歩留まりを向上 IONP 合成における非常に重要なパラメーターの再現性を高めるマイクロ波合成 (MWS) の使用を提案します。MWS の洗練されたパフォーマンスは、誘電加熱によるものです: 急速なサンプル分子双極子は極性溶媒、試薬の合成のこのタイプのより効率的な交互になる電界と共に揃えてみて暖房します。さらに、マイクロ波技術とともに、界面活性剤としてクエン酸の使用はデュアル T1の生産の非常に小さいナノ粒子の結果- 68Ga コアをドープした酸化鉄としてここに示される加重の MRI/ペット26信号ナノ粒子 (68Ga C IONP)。
プロトコルを組み合わせた68GaCl3陽電子のエミッター、塩化鉄、クエン酸ナトリウム、ヒドラジン、デュアル T1の結果として、マイクロ波技術の使用-ほとんど 20 分で MRI/ペット ナノ粒子材料を加重します。68の範囲にわたって一貫性のある結果それ得られますまた、Ga 活動 (37 MBq、111 MBq、370 MBq、1110 MBq) ナノ粒子の主要な物理化学的性質には大きな影響なし。高68Ga 活動を用いた手法の再現性は、可能なアプリケーション、大動物モデルや人間学などの分野を拡張します。さらに、このメソッドに含まれている単一の精製ステップがあります。過程で、無料ガリウムの任意余分なヒドラジン水和物、クエン酸ナトリウム、塩化鉄は、濾過により除去ゲル。合計無料同位体除去とサンプルの純度毒性がないことを確認、画像の解像度を向上させます。過去には、我々 はすでにターゲット分子イメージング27,28のこのアプローチの有用性を実証しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
酸化鉄ナノ粒子、T2の確立された造影剤の mri。しかしながら、T1特定の疾患の診断のためのコントラストのこのタイプの欠点-加重または明るいコントラストが何度も推奨。紹介ナノ粒子だけでなく MRI で肯定的なコントラストを提供することでこれらの制限を克服する、また、ペットを介して 68Ga をコア部に定款などの機能イメージング法の信号を提供します?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、経済・国際競争力 (MEyC) スペイン語省からの助成金によって支えられた (番号を付与: SAF2016 79593 P) とカルロス III 健康研究所から (許可番号: DTS16/00059)。CNIC Ministerio デ サイエンス、Innovación y Universidades に支えられて) とプロの CNIC 財団、セヴェーロ オチョアの優良センター (MEIC 賞 SEV-2015-0505)。
Materials
| Iron (III) chloride hexahydrate | POCH | 2317294 | |
| Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% | Acros organics | 227130010 | |
| Hydrazine hydrate | Aldrich | 225819 | |
| Hydrochloric acid 37% | Fisher Scientific | 10000180 | |
| Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | Aldrich | S9638 | |
| Disodium phosphate dibasic | Aldrich | S7907 | |
| Sodium chloride | Aldrich | 746398 | |
| Sodium Azide | Aldrich | S2002 | |
| Sodium dihydrogen phosphate anhydrous | POCH | 799200119 | |
| 68Ga Chloride | ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany | 68Ge/68Ga generator system | |
| Microwave | Anton Paar | Monowave 300 | |
| Centrifuge | Hettich | Universal 320 | |
| Size Exclusion columns | GE Healthcare | PD-10 |
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