Summary
[18F] 3F4AP'in yarı otomatikleştirilmiş radyokimyasal sentezini ve kalite kontrol prosedürlerini gösteririz.
Abstract
3- [18F] floro-4-aminopiridin, [18F] 3F4AP, multipl skleroz 4-aminopiridin (4AP) için FDA onaylı ilacın radyoflorize edilmiş bir analoğudur. Bu bileşik, demiyelinizasyon için bir PET izleyici olarak halen araştırılmaktadır. Yakın zamanda, bir piridin N-oksidin doğrudan fluorlanması ve bu reaksiyonun [18F] 3F4AP radyokimyasal sentezi için kullanılması olan metafluorinlenmiş piridinler üretmek için yeni bir kimyasal reaksiyon tarif ettik. Bu yazıda, bu tracer'ın nasıl üretileceğini otomatik sentezleyiciyi ve kendi bünyesinde yapılan akış hidrojenasyon reaktörünü gösteriyoruz. Ayrıca, klinik öncesi hayvan görüntüleme çalışmaları için radyo traktörünü serbest bırakmadan önce yapılan standart kalite kontrol prosedürlerini gösteririz. Bu yarı otomatik prosedür, gelecekteki klinik çalışmalar için [18F] 3F4AP üretiminin temelini oluşturabilir.
Introduction
İnsan vücudunda küçük moleküllü bir ilacın invaziv olmayan şekilde izlenmesi hassas tıpta büyük bir potansiyele sahiptir. Moleküler görüntüleme tekniklerinde, pozitron emisyon tomografisi (PET), birçok olumlu özelliklere sahiptir: PET dedektörlerinin yüksek hassasiyeti, çok az miktardaki radyoaktif materyalin tespit edilmesine ve ölçülmesine olanak tanır ve tarayıcıların özellikleri, ilacın lokalizasyonu için doğru mekansal haritalama sağlar. 1 , 2 , 3 . Örneğin PET, bir radyoaktif glikoz analoğu, [18F] FDG 4 alım seviyesine dayalı olarak tümörlerin ve metastazların tespit edilmesine ve lokalizasyonuna izin verir. PET, nörolojik ve psikiyatrik bozuklukları teşhis etmek ve anlamak için değerli olabilen belirli beyin reseptörlerinin yerlerinin belirlenmesini ve miktarlarının belirlenmesini sağlayabilir 5 . Geliştirmek içinKüçük moleküllü bir PET izleyici olduğunda, ilgi konusu bileşik, genellikle 11 ° C veya 18 ° C olan bir pozitron yayan izotopla etiketlenmelidir. Bu iki radyoizotop arasında, 18F daha uzun yarılanma ömrüne sahiptir ( 11 C için 109 dakika vs 20.3) , Çoklu doz ve saha dışı üretim yapılmasına izin verir. Bununla birlikte, bir moleküle 18 F eklenmesi zorlu olabilir. 18 F etiketi, kimyagerin aktivitenin direkt olarak taşınması ve yüksek emilen radyasyon dozlarının alınması için otomasyona uygun hızlı reaksiyonlar gerektirir.
Son zamanlarda, piridinlerin florlanması için öncüler olarak piridin N-oksitlerin kullanımını ve bu kimyasalın multipl skleroz için FDA onaylı ilacın radyoflorinlenmiş bir analoğu olan [18F] 3F4AP 6'nın radyokimyasal sentezinde kullanılması şeklindeki 4- Aminopiridin (4AP) 7,8,9. thYeni radyoterapötik demiyelinizasyon için bir PET izleyici olarak halen araştırılmaktadır 10,11,12. Bu video makalesinde, IBA Synthera Sentez Birimini (bundan böyle "sentezleyici" olarak anılacaktır) ve kendi bünyesinde yapılan akış hidrojenasyon cihazını kullanarak bu bileşiğin yarı otomatik sentezini gösteriyoruz. Sentez, Şekil 1'de gösterilen reaksiyona dayanmaktadır. Prosedüre hazırlık yaklaşık 1 saat, radyoaktif etiketleme ve saflandırma 1.5 saat ve kalite kontrol işlemleri 0.5 saat sürer.
Protocol
DİKKAT: Radyoaktif maddelerin kullanımıyla ilgili tüm prosedürler, yerel Radyasyon Güvenliği Dairesi tarafından onaylanmalıdır. Radyoaktif maddelerle çalışırken, bir laboratuar önlüğü ve kişisel radyasyon rozetleri giyin. Her zaman iki kat eldiven kullanın ve radyoaktiviteyi ele alan her adımdan sonra bir Geiger sayaç ile elleri kontrol edin. Eldivenlerin radyoaktif maddelerle kontamine olması ve dış eldivenlerin yerine koyması gerekir. Uygun ekranlamayı kullanın, radyasyon kaynağıyla temas halinde olan zamanı en aza indirin ve mesafeyi en üst düzeye çıkarın.
1. Bir Hafta Önce Deney: Malzemelerin Hazırlanması
- Download [18F] 3F4AP sırası: Synthera kullanıcıları Kullanıcı Veritabanına (http://www.iba-radiopharmasolutions.com/products/chemistry) giriş yapabilir ve 3F4AP için sıralama dosyasını indirebilir. Diğer sentezleyicilerin kullanıcıları, adımların sırasına göre kendi komut dosyalarını yazmak zorunda kalabilirler. S ile aşina olmak için ek açıklama dizisine göz atınSentezle ilgili tepsiler.
- Sentez için yeterli gaz olduğundan emin olun. Sentezleyici sıkıştırılmış gaz, helyum veya azot gerektirir. Ayrıca> 75 psi basınçlı hava gerekir. Basınçların üreticinin önerdiği şekilde olduğundan emin olun.
- HPLC mobil fazını hazırlayın: 1 L 50 mM sodyum fosfat ve 10 mM trietil amin hazırlayın. Bir pH metreyi kullanarak, karıştırırken doymuş sodyum hidroksit damlatarak pH'ını 8.0 ± 0.1'e ayarlayın. Çözeltiyi 0.22 um'lik bir şişe filtresi ile filtre edin ve% 5 etanol ekleyin.
- Fırında bir gece boyunca cam eşyaları kurutun.
2. Deney Günü: Flor-18'in Varışından Önce
- 1 mL şırınga kullanarak, reaktif şişeleri uygun reaktiflerle doldurun. Şişeler 2 ve 3 için fırında kurutulmuş şişeler ve susuz solventler argon altında tutulur. Viyalleri, bir kıvırıcı kullanarak kıvrım contaları ile sızdırmaz hale getirin.
- Tüp 1 doldurun (11 mm çap / 2 mL hacim viAl) 400 uL TBA-HCO3 + 800 uL asetonitril (MeCN) ile yıkanmıştır.
- Vial 2'yi (13 mm / 4 mL tüp), MeCN'nin 1.0 mg / mL + 450 uL prekürsör solüsyonu 50 uL'si ile doldurun.
- Vial 3'ü (11 mm / 2 mL tüp) 500 mcL MeCN ile doldurun.
- Metanol (MeOH) içinde 4 mL% 0.2 oksalik asit ile Vial 4'ü (13 mm / 4 mL flakon) doldurun.
- QMA (güçlü anyon değişimi) ve Alumina-N katı faz ekstraksiyon kartuşlarının durumunu kontrol edin. 10 mL şırınga kullanarak, 5 mL% 8.4 NaHCO3'ü damlatarak QMA'ya, ardından 5 mL ultra saf deiyonize Tip I suya (25 ºC'de 18.2 ΜΩ • cm) geçirin. 5 mL ultra saf su damla damla Alumina-N kartuşu ile, ardından 5 mL MeOH +% 0.2 oksalik asit ile geçirin.
- HPLC'yi açın ve C-18 sütununu, mobil fazın her bir dakikada 4 mL'si ile 30 dakika boyunca şartlandırın.
- Hidrojenatör kartuşu tutacağı üzerine yeni bir katalizör kartuşu yükleyin ve 0.5 mL / dakika% 100 MeOH akışa başlayın. SHidrojen regülatörünü 50 psi'ye getirin ve kartuşu 15 dakika boyunca değiştirin ( Şekil 2 ).
- Entegre Sıvı İşlemcisini (IFP) konumlandırın 1 ila 4 viallerini takarak, Şekil 3'te gösterildiği gibi kartuşları ve toplama şişesini takarak birleştirin. Bir toplama şişesini bir havalandırma iğnesi ile hidrojenatörün çıkış hattına takın.
- Synthesizer'ın yazılımını başlatın. Giriş ve şifreyi girin. Üreticinin talimatlarına göre sentezleyicide ön kontrol kontrolleri yapın.
- 3F4AP sırasını yüklemek için "Sıralar" ve ardından "Aç" ı tıklayın.
- Ekrandaki "Yükle" düğmesini tıklayarak IFP'yi yükleyin. Çalıştırmak için bir dosya adı yazın ve "Başlat" ı tıklayarak diziyi başlatın. (Otomatik synthesizer, 18 F yükleme adımından önce otomatik olarak duraklatır.)
- Sentezleyici, rutin kendi kendini kontrol adımlarına (dizinin bir parçası) geçtiği için izleyin. Kulağa bakN herhangi bir uyarı veya alarm olmadığından emin olmak için. Seslere dikkat edin, çünkü sentezleyiciler hatları temizler ve çalışma haznesine reaksiyon haznesini ön ısıttırır. Sıcaklık göstergesi yükselmeli ve 65 ºC'de kalmalıdır. Synthesizer'ın 18 F aktarımı için hazır olduğunu belirten sinyalin (işitsel uyarı sesi) bekleyin.
3. Deney Günü: 18 F Etiketleme
- Siklotron hedefinden 18F şişeye istenilen miktarda siklotronla üretilen 18 F'yı uzaktan aktarın. Radyoaktivite miktarını doğrulayın ve teslimat zamanı ile kaydedin.
NOT: 18 F - transfer için doğrudan bir hat kullanmıyorsanız, septum vasıtasıyla aktiviteyi aktarmak için iğne takılı önceden doldurulmuş bir şırıngayı kullanın. Başlangıç radyoaktivite miktarı, Radyasyon Güvenliği Ofisi tarafından belirlenen sınırlara ve istenen son tracer miktarına bağlıdır. Tipik miktar 50 ila 500 mCi arasında değişir. - Sentezin progresyonunu, bilgisayar ekranındaki otomatik sıralama boyunca izleyin.
- Faredeki 18 F'nin 90 saniye boyunca QMA'ya transferini izleyin. 18 F - QMA'ya tutuklandıktan sonra, TBA-HCO 3 çözeltisiyle (tüp 1) elute edilir. (Sekansın ikinci bölümü)
- TBA 18 F azaltılmış basınç (5 kPa) ve ısıtma (100 ºC) altında kurutulurken sentezleyicideki basınç ve sıcaklık izlerini izleyin, ardından ek kurutma ve soğutma adımları izler. (Dizinin 3. bölümü)
- Reaktöre susuz MeCN (tüp 3) ve öncü solüsyon (tüp 2) transferini ve 1 dakika süreyle oda sıcaklığında nasıl tepki verdiğini izleyin. Çözüm renksiz veya çok soluk sarı olmalıdır. (Dizinin 4. bölümü)
- Okzalik asit transferini izleÇözeltisine (flakon 4) reaktöre ilave edildi. Çözelti, reaktörden alümina-N kartuşu yoluyla son ürün şişesine basınç aktarılırken izleyin. (Dizinin 5. Bölümü)
- Dizinin sonunda, raporu yazdırın, IFP'yi çıkartın, gaz tanklarını kapatın ve yazılımı kapatın.
- İşlemi ilk başlatırken, alümina-N kartuşu ve toplama şişesinin içindeki radyoaktiviteyi, doz kalibratöründeki kartuşu ve flakonu ayrı olarak sokarak ölçün. Aktiviteyi ve ölçüm zamanını kaydedin. Kullanılmış kartuşu kurşun atık kabına yerleştirin. Toplama flakonunu bir sonraki adıma taşımak için korumalı bir kapa yerleştirin.
- Bir 2 "iğne takılı bir 1 mL şırınga kullanarak, işlemde kalite kontrolü için standart bir HPLC şişesine yaklaşık olarak 100 μL ara ürün solüsyonu manuel olarak aktarın.Bu numunenin 10 μL'sini HPLC'ye enjekte ederek saflığı ve Arabirim kimliğiDiat bileşik.
NOT: HPLC koşulları: XDB 5 um, 9.4 x 250 mm C18 kolonu. Akış 4 mL / dakika. Hareketli faz (50 mM Na2HP04, 10 mM TEA,% 5 EtOH). İzocrat 15 dakika.
4. Deney Günü: Hidrojenasyon
DİKKAT: Ürünün hidrojenizatöre enjeksiyonu uygun koruyucu önlemler kullanarak yapılmalıdır. Hidrojen gazı doğru bir şekilde ele alınmalı ve havalandırılmalıdır.
NOT: hidrojenasyon reaktörü, sentezleyicide HPLC sütununun yerine bağlanabilir ve sentezleyici yazılımı kullanılarak kontrol edilebilir.
- Sentezleyici HPLC sekansını başlatarak hidrojenatör akışını 0.5 mL / dak'da ayarlayın. Elle hidrojen basıncını 50 psi'ye ayarlayın.
- Etiketleme ve söndürme adımlarını tamamladıktan sonra, sentezleyici ara ürün solüsyonunu hidrojenatör / HPLC döngüsüne aktaracaktır.
- HPL'de radyoaktif zirve göründüğündeC yazılımı, ürünü toplamak için toplama valfini değiştirin. Bir doz kalibratörü kullanarak ham ürünün radyoaktivitesini ölçün.
NOT: Ham ürün, sıcak bir hücre içerisinde otomatik bir HPLC sistemine enjekte edilmelidir. Arıtma işleminden sonra nihai ürün daha sonra toplanır ve USP ve FDA yönetmeliklerine göre aseptik bir ISO sınıfı 5 laminar hava akımı sıcak hücresine dağıtılır.
5. Deney Günü: Dozun Saflaştırılması ve Hazırlanması
- Ham ürünün HPLC'ye enjekte edilmesi ve son fraksiyona karşılık gelen fraksiyonların toplanması için otomatik fraksiyon toplayıcısını kullanın. Her tüp, 0.66 mL çözelti içerir.
NOT: HPLC koşulları: XDB 5 um, 9.4 x 250 mm C18 kolonu. Akış 4 mL / dakika. Hareketli faz (50 mM Na2HP04, 10 mM TEA,% 5 EtOH). İzocrat 15 dakika. 4-15 dakika toplayın. - Bir doz kalibratörü kullanarak her fraksiyonun radyoaktivitesini ölçün ve kaydedin. Kesirleri en yüksek miktarda birleştirinS radyoaktivite (tipik olarak tüpler 14-18).
- Ürün solüsyonunu 10 mL'lik bir şırınga ile çizin ve numuneyi 0.22 μm'lik bir filtreden steril bir şişeye geçirin. Şişe etiketi üzerindeki radyoaktivite miktarını, sentetik süre bitimini ve solüsyon hacmini kaydedin. Bu, enjeksiyon için son dozdur. Kalite kontrol testleri için 0.8 mL'lik solüsyonu bir kenara koyun.
6. Deney Günü: Kalite Kontrol (QC) Testleri
- Doz bırakmadan önce:
Dozu kurşunikumlu camla inceleyin. Çözüm, berrak, renksiz ve partikül madde içermemelidir. - Radyokimyasal kimlik:
- RadioTLC için: numunenin bir damlasını TLC plakasında referans standartla yan yana yerleştirin. TLC levhasını,% 95 MeOH:% 5 asetik asit kullanarak bir TLC odasında çalıştırın. Referans standardını UV aydınlatması altında görselleştirin ve konumunu kalem ile işaretleyin.
- TLC plakasını radyo TLC tarama alanına bantlayınEr ve pikin kayıt zamanı. Referans standardının R f değerleri ve radyoaktif tepe değeri% 5'in içinde olmalıdır.
- RadioHPLC için: HPLC'de referans standart ile birlikte ve referans olmadan dozdan 10 μL uygulayın. Referans standardının tutma süresi ve radyoaktif zirve eşleşmelidir. Çakıl numunesinde tek bir coelution zirvesi görülmelidir.
- Radyokimyasal saflık için: radyoHPLC ve radioTLC hedef tepeleri için eğri altındaki alanı ölçün. Hedef tepe alanı, bir araya getirilen tüm radyoaktif tepelerin alanının>% 95'inde olmalıdır.
- Spesifik radyoaktiflik için: önceden belirlenmiş bir kalibrasyon eğrisi kullanarak UV HPLC izinin eğrisi altındaki alantan belirlenen kütle miktarı üzerinden zirve noktasındaki (5.2 aşamasında ölçülen) radyoaktivite miktarı olarak spesifik radyoaktiviteyi hesaplayın. Spesifik radyoaktiflik 50 mCi / μmol'dan yüksek olmalıdır.
- Kalıntı çözücü analizi için: artık çözücü miktarını ölçünTs (MeCN, MeOH) ile gaz kromatografısi kullanılmıştır. Solvent seviyeleri asetonitril için <0.04% ve metanol için <3000 ppm olmalıdır. EtOH miktarı w / v% 10'dan az olmalıdır.
- Steril filtre bütünlüğü testi için (kabarcık noktası): adım 5.3'te kullanılan filtreyi, bir basınç regülatörü ile donatılmış bir azot kaynağına bağlayın ve iğneyi suya batırın. Basınç ölçeri izlerken yavaşça gaz valfini açın. Filtre, iğneden bir kabarcık akışı olmadığı için patlamadan 50 psi'ye kadar olan basınçlara dayanmalıdır. İğneden bir miktar kabarcık çıkana kadar basıncı 50 psi'nin üzerine çıkarın. Bu basıncı kaydedin, patlama basıncıdır ve> 50 psi olmalıdır.
- Radyonüklid yarılanma ömrü için: bir doz kalibratöründe ≥10 dakika aralıklarla iki zaman noktasında ürünün radyoaktivitesini ölçün. Aşağıdaki denklemi kullanarak yarılanma ömrünü hesaplayın. Yarılanma ömrü 18 F'lik bir yarıçap ile 5 dakika içinde eşleşmelidir (109 ± 5 dakika):
T ½ hesaplanan = 0.693 t ÷ ln (A 1 / A 2 )
Burada, t ölçümleri arasındaki zaman aralığı ve her zaman noktasında ölçülen aktivite A 1 , A 2'dir . - Radyonüklid kimlik ve saflık için: bir gama sayacı kullanarak ürün örneğinin γ-ışını spektrumunu elde edin. Spektrum, 511 keV'luk bir enerjide tek bir foto-zirveye sahip olmalıdır. Spektrumda başka foto-doruk olmamalıdır.
- Endotoksin analizi için: bir LAL kromojenik endotoksin kantitatif testi kullanarak endotoksin düzeylerini ölçün. Nihai ürün hacmi 10 mL olan 1:10 seyreltilmiş ürün için endotoksin düzeyleri <1.75 EU / mL olmalıdır.
- Her QC testinden elde edilen sonuçları belgeleyin. Hayvan çalışmaları için dozun ancak tüm testler geçtiğinde bırakın.
- Doz sonrası bırakma:
Sterilite testi için: Her iki akışkan tioglikolata ve triptikaza dozdan bir numune ekleyinSoya sosu. Medyada 14 gün sonra hiçbir büyüme görülmemelidir.
7. Deney Günü: Hesaplamalar (Tablo 1)
- Çürüme öncesi düzeltilmiş radyokimyasal verim (ndc RCY) için: ndc RCY'yi başlangıçtaki radyoaktivite üzerindeki nihai üründeki radyoaktivite miktarı olarak hesaplayın.
- Radyoaktif etiketleme verimliliği için: etiketleme verimi, alümina-N kartuşu (toplulaştırılmamış [18F] F - ) ve toplama flakonu içindeki radyoaktivite üzerindeki toplanan flakondaki radyoaktivitenin oranı olarak hesaplanır.
- Hidrojenasyon verimi için: Hidrojenasyon verimini, HPLC'ye enjekte edilen radyoaktivite üzerinde istenilen pikteki radyoaktivite miktarı olarak hesaplayın.
- Filtreleme kayıpları için: Filtreyi hesapla, filtrelemeden önce filtrede kalmış radyoaktivite ve şırınga radyoaktivite kaybediyor.
Representative Results
[18F] 3F4AP'ın radyokimyasal sentezi iki aşamadan oluşur ( Şekil 1 ). İlk adım sentez ünitesini kullanarak tamamen otomatik bir şekilde gerçekleştirilir ( Şekil 3 ). Bu kaset tabanlı sistem, dört reaktif şişesi ve bir reaktör şişesi kullanır ve reaktiflerin aktarılması ve karıştırılmasına, yanı sıra reaktörün ısıtılması, basınçlandırılması ve boşaltılmasına izin veren bilgisayar kontrollü valflere sahiptir. Buna ek olarak reaktiflerin ayrılması için standart katı faz ekstraksiyon kartuşlarını destekler. Bilgisayar arabirimi, kullanıcıların kendi sentezlerini çalıştırmak için komut dosyalarını yazmasına ve değiştirmesine olanak tanır. [18F] 3F4AP durumunda, sentez prosedürü beş temel parçadan oluşur. İlk bölümde, sentezleyici kendinden kontrol aşamalarını gerçekleştirir, reaktörü ön ısıttırır ve 18 F'nin hazır olduğunu operatörün sinyalini bekler. İkinci bölüm sırasında, [18F] florid,18 F viali anyon değiştirme kartuşuna sokarak kartuştan bir çözelti tetrabutil amonyum bikarbonat kullanarak reaktöre akıtıldı. Üçüncü bölüm, sentezleyiciyi [18F] florürü azeotropik olarak vakum altında kurutarak nükleofilik yer değiştirmeye karşı reaktif hale getirir. Dördüncü bölümde, öncül otomatik olarak 18 F ile tepkimeye giren reaktöre eklenir - etiketli bileşiği üretir. Son olarak, reaksiyon, ürünün baz yükseltme bozunumunu önleyen, metanol içinde% 0.2 oksalik asit ilavesiyle söndürülür ve nihai çözelti, bir alumina-N kartuşundan geçirildikten sonra toplama şişesine basınç transfer edilir. Reaksiyona girmemiş florür.
Etiketleme adımı tamamlandıktan sonra kalite kontrolü için küçük bir numune alınabilir. HPLC'de bir numune çalıştırmak, etiketleme adımının çalıştığını teyit eder ve bir tahminRadyokimyasal saflığın açık olduğu ( Şekil 4 ). Ayrıca, HPLC üzerindeki UV izinden, önceden belirlenmiş bir kalibrasyon eğrisi kullanılarak kütle miktarı ürün hesaplanabilir.
İşlem sırasında kalite kontrol HPLC çalışırken, ikinci reaksiyon adımı, N-oksit ve nitro gruplarının indirgenmesi gerçekleştirilir. Bunu yapmak için, etiketli ürün Yoswathananont ve diğerleri tarafından yayımlanan metoda dayalı olarak bir şirket içi hidrojenleme cihazına otomatik olarak enjekte edilir . 13 ( Şekil 2 ). Bu cihaz, geri akışını önlemek için çek valfler ile donatılmış hatlar vasıtasıyla akış hidrojenasyon cihazına bağlanmış bir HPLC pompa ve sıkıştırılmış bir hidrojen tankından oluşur. Ürün, HPLC pompası ile itilir ve bir T şekilli karıştırıcıda hidrojen ile karıştırılır. Bu karışım daha sonra katı bir destek üzerinde% 10 Pd / C katalizörü içeren küçük bir kartuştan geçirilir. Kata geçtikten sonraDaha sonra indirgenmiş ürün küçük fraksiyonlarda toplanır.
Hidrojenasyon işleminden sonra, ham ürün nakledilir ve nihai ürünün saflaştırılması için HPLC'ye manuel olarak enjekte edilir ( Şekil 5 ). HPLC'nin mobil fazı hayvan enjeksiyonuyla uyumlu olacak şekilde seçilmiştir. Ürüne tekabül eden doruklar toplanır ve nihai dozu elde etmek için süzülür-sterilize edilir.
PET görüntüleme çalışmaları için doz bırakmadan önce, kalite kontrol testleri yapılır. Bu testler, izleyicinin, olması gerektiği kimyasal varlık ve enjeksiyon için güvenli olmasını sağlamak için gerçekleştirilir. Bu testlerden bazıları hayvanlara enjekte etmek için gerekli olmayabilir, ancak genel olarak insan kullanım kılavuzlarını izlemeniz önerilir. Bunu yapmak, ürünün kalitesini garanti eder, bu da sonuçların güvenini arttırır ve fakirliği artırırİnsan enjeksiyonu ürününün imalatına gelecekteki geçişi ilitür.
Tablo 1 , başlangıç miktarı radyoaktivitesi, başlangıç ön öncüsü miktarı, her adım için verim, spesifik aktivite, filtreleme kaybı gibi tipik sentez parametrelerini içerir . Bu parametreler, aralıklı başarısızlıkların ve prosedürün gelecekte optimizasyonunun yararlıdır.
Şekil 1. Reaksiyon şeması. Radyokimyasal sentez, 19 F / 18 F değişimi ile takip edilen paladyum katalizli hidrojenleme ile etiketlenmeyi içerir. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
Src = "/ dosyalar / ftp_upload / 55537 / 55537fig2.jpg" />
Şekil 2. Hidrojenasyon sistemi. Cihaz şeması. Bu cihaz, Yoswathananont ve ark.'nın yayınına dayanmaktadır . (Ref 13).
Şekil 3. Sentezleyici entegre akışkan işlemci (IFP) ve reaktiflerin düzeni. IFP dört reaktif şişesi, bir QMA kartuşu ve bir reaktör flakonu içerir. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
Şekil 4. Ara ürün için UV ve radyoHPLC izleyicileri. 3-floro-4-nitropiridin N-oksit, 313 nm'de karakteristik bir absorpsiyona sahiptir.E.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig4large.jpg "target =" _ blank "> Bu figürde daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
Şekil 5. Nihai ürün için UV ve radyoHPLC izleyicileri. 3-floro-4-aminoopiridin 254 nm'de emilir. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
| kavram | Ortalama (n = 4) | SD | Yorumlar |
| Başlangıçtaki 18 F etkinliği (mCi) | 148.0 | 44,9 | Sentez başlangıcı |
| Prekürsör miktarı (μg) | 50 | 1.0 mg / mL stoktan 50 μL kullanın | |
| QMA'da kalan etkinlik (mCi) | 3.0 | 1.7 | Etiketleme basamağının sonunda ölçüldü |
| Radyoaktif işaretleme | % 29.7 | % 6.3 | Act_collection_vial ÷ (Act_collection_vial + Act_AluN) |
| Radyokimyasal saflık (HPLC-1) | >% 98 | HPLC-1 QC'den | |
| Spec. davranmak. Ara madde (mCi / umol) | 122,9 | 29,7 | Kalibrasyon eğrisi kullanarak HPLC-1'den |
| Hidrojenasyonun iyileştirilmesi (dc) | % 74 | % 9.0 | Çürüme için düzeltildi |
| HPLC radyokimyasal saflık (HPLC-2) | % 90.7 | % 2.9 | HPLC-2'den hesaplandı |
| Kurutma verimi | >% 98 | Çürüme için düzeltildi | |
| İyileştirmeyi filtrelemek | % 93.5 | % 1.7 | Çürüme için düzeltildi |
| Doz hacmi (mL) | 3.3 | En yüksek radyoaktifliğe sahip fraksiyonları toplayın | |
| Spec. davranmak. Nihai ürün (mCi / umol) | 75.5 | 30.0 | HPLC-3'ten kalibrasyon eğrisi kullanılarak |
| Sentez etkinliği | % 8.5 | % 3.6 | Çürüme önleme sorunu düzeltildi |
| Sentez süresi (dk) | 104 | 11.2 |
Tablo 1. Radyokimyasal sentez parametreleri.
| Sık karşılaşılan problemler | Potansiyel nedenler ve çözümler |
| [18F] florür QMA'dan verimli bir şekilde elimine edilmemiştir | · TBA-HCO 3 doğru hazırlanmamıştır. Konsantrasyonun yeterli olduğundan emin olun. |
| · TBA-HCO 3 flakonunda sızıntı var. Sıkma contasının sıkı olduğundan ve septuma IFP'ye yerleştirmeden önce delinmediğinden emin olun. | |
| · TBA-HCO 3 iyi durumda değil. Yeni bir parti sipariş edin. | |
| Etiketleme verimi düşük | · Prekürsör solüsyonunda nem var. Kuru ön madde ve çözücüler. |
| · Sıcaklık çok düşük. | |
| Tepkime çözeltisi sarıdır | · Ürün taban nedeniyle bozuluyor. Daha az TBA-HCO 3 kullanın. |
| · OradaÇok önceden haberci. Daha az öncü kullanın. | |
| · 18 F miktarı için çok az solvent var. Daha fazla çözücü kullanın. | |
| RadioHPLC'de ek tepeler | · Nitro grubu yerini alıyor: reaksiyon sıcaklığını düşürmek veya reaksiyon süresini kısaltmak. |
| Hidrojenasyon reaksiyonu çalışmıyor | · Katalizör iyi değildir. Yeni bir kartuş kullanın. |
| · Akış çok hızlıdır ve katalizör ile alt tabaka arasında yeterli temasa izin vermez. Akışı azalt. | |
| · Hidrojen basinci çok düsüktür. H2 basıncını arttırın. | |
| Prosedür esnasında hidrojen basıncı dramatik bir şekilde artar | Kartuş bütünlüğü tehlikeye girer ve sağlam destek hatları tıkar. Akışı durdurun ve gazını kesin. Radyoaktivite bozunsun. Katalizör kartuşunu çıkarın ve sistemi boşaltın. KoyEw kartuşu. |
| Hidrojenasyon verimi düşük | · Katalizör için rekabet eden çok fazla yabancı madde (MeCN, oksalik asit). Safsızlık miktarını azaltın veya öncünün kütlesini arttırın (Uyarı: artan öncül miktarı spesifik aktiviteyi azaltacaktır). |
| Hidrojenleme adımından radyoaktivitenin geri kazanımı düşüktür | · Sistemde bir sızıntı var. Hidrojen hattına sızıntıları ve geri yıkamayı kontrol edin. |
| · Reaktörde bileşik deflorinasyon yapıyor. Farklı reaksiyon koşullarını (basınç, sıcaklık, akış, vb. ) Değerlendirin. | |
| Filtrasyon sırasında çok fazla radyoaktivite kaybedildi | · Kullanmadan önce filtreyi ıslatın. |
| Düşük ölü hacimli filtre kullanın. | |
| HPLC üzerindeki son ürün zirvesi geniş görünüyor | · Çok fazla hacim enjekte edildi. Alt yükleount. Daha geniş çaplı sütun kullanın. |
| · Kolon iyi şartlandırılmamıştır. Sütun en az 30 sütun hacmi için ayarlayın. | |
| · Mobil fazın pH değeri düşüktür. PH değerinin ≥ 8 olduğundan emin olun. | |
| · Kolon iyi durumda değil. Kolonu değiştirin. Temel pH ile uyumlu sütun kullanın. |
Çizelge 2. Sorun giderme kılavuzu.
Discussion
PET izleyicilerinin hazırlanması, radyasyona maruz kalmayı en aza indirmek için asgari kullanıcı müdahalesi ile etkili etiketleme gerektirir 14 . Burada, [18F] 3F4AP radyokimyasal sentezi için halihazırda görüntüleme demiyelinizasyonu için araştırılan bir PET izleyici için yarı otomatik prosedürü anlattık. Bu yarı otomatik yöntem radyoterapöre yüksek saflıkta ve hayvan çalışmaları için yeterli spesifik aktivite üretir. Bu bileşiğin sentezi için önceki yöntemler, üretilebilen radyoaktif izleyici miktarını önemli ölçüde sınırlayan elle sentez 6'ya dayanıyordu. Sentez için otomatik bir metoda sahip olmak, daha tekrarlanabilir verimler sağlar ve prosedürü benzer cihazlarla diğer laboratuarlara aktarmak için daha kolay hale getirir. Prosedürün tamamen otomatikleştirilmesi için gelecekteki çabalar, büyük hayvanlarda veya insanlarda yapılan çalışmalar için yüksek miktarlarda izleyici üretilmesine vesile olacaktır.
18 F için 19F nükleofilik değişimini kullanır. Bu reaksiyonun avantajları hızlı olması ve aşırı miktarda öncül maddenin uzaklaştırılması için potansiyel olarak uzun bir saflaştırma basamağı gerçekleştirmek zorunda kalmadan hemen hemen sadece istenen ürünü üretmesidir. Burada kullanılan gibi florid değişimli etiketleme reaksiyonlarını kullanmanın bir kısıtlaması, soğuk bileşiğin ilk kütlesi nedeniyle mCi'de radyoaktivite miktarı olarak μmol cinsinden bileşik miktarı üzerinden tanımlanan nihai spesifik aktivitenin sınırlandırılabilmesidir. Standart koşullar altında, 100-200 mCi 18 F - ve 50 μg prekürsör ile başlayarak, sentezin sonunda tipik spesifik aktivite, preklinik PET görüntüleme çalışmaları için yeterli görünen 100-200 mCi / μmol'a kadar çıkmaktadır . Bununla birlikte, spesifik aktivite 18 F başlangıç miktarını arttırarak gelişebilir - 15 , 16 .
PET izleyicilerin tüm radyokimyasal sentezlerinde olduğu gibi, radyoaktif bozunumu en aza indirgemek için çabucak çalışmak kritik önem taşır. Radyasyona maruz kalmayı en aza indirgemek için radyoaktif maddelerin tutulduğu zamanı en aza indirgemek, uygun ekranlama kullanmak ve radyoaktif madde ile kullanıcı arasındaki mesafeyi maksimize etmek de önemlidir. Bu yönler, kullanıcının elle HPLC'ye enjekte etmek, fraksiyonları toplamak ve nihai ürünü filtrelemek zorunda olduğu protokolün ikinci yarısında (saflaştırma ve kalite kontrolü) özellikle önemlidir.
PET izleyicilerin tüm radyokimyasal sentezlerinde olduğu gibi, mRadyoaktif bozunumu asimetre edin. Radyasyona maruz kalmayı en aza indirgemek için radyoaktif maddelerin tutulduğu zamanı en aza indirgemek, uygun ekranlama kullanmak ve radyoaktif madde ile kullanıcı arasındaki mesafeyi maksimize etmek de önemlidir. Bu yönler, kullanıcının elle hidrojene enjekte edilmesi, fraksiyonların toplanması, kurutma prosedürünün kurulması, ürünü tamponda yeniden çözülmesi ve filtrelemesi gereken protokolün ikinci yarısında (hidrojenasyon ve saflaştırma) özellikle önemlidir. Filtreleme aşaması esnasında, flakon duvarlarında büyük miktarda radyoaktif malzeme kaybetmek kolaydır. Bu nedenle, filtrelemeden önce tüm sıvıyı toplamaya çalışmanız önemlidir. Çözmek için daha büyük miktarda tampon kullanılması iyileşme verimini artırabilir, ancak HPLC üzerinde daha büyük bir hacim enjekte etmeyi gerektiren, zirve miktarını arttırıp nihai doz hacmini arttırması gerektiği için kullanımı önerilmez.
Bir sorun gidermek içinNd işlemi optimize etmek, her adımın verimlerini takip etmek için önemlidir. Çoğu adımda bu, herhangi bir adım öncesi ve sonrası radyoaktivite miktarını ölçerek yapılır. Reaksiyon durumunda, verimler, HPLC tepelerinin tayin edilmesi yoluyla hesaplanabilir. Sonuçlar Bölümündeki Tablo 1 , her adım için tipik verimleri göstermektedir. Aşağıdaki Tablo 2 başarısızlığın potansiyel nedenleri ve bunların nasıl düzeltileceği ile sık rastlanan başarısızlıkların birçoğunu listelemektedir.
Son olarak, burada gösterilen prosedür [18F] 3F4AP sentezi için spesifik olmasına rağmen, genel iş akışı ve bireysel adımların birçoğu diğer bileşiklerin sentezi için ortaktır17. Bu makalede, herhangi bir PET izleyici üzerinde yapılan tipik QC testlerini de gösterdik.
Disclosures
Yazarlar açıklayacak bir şeye sahip değiller.
Acknowledgments
Bu proje Pedro Brugarolas'a NIH / NIBIB 1K99EB020075 hibeleri ve Chicago Yenilik Borsası'ndan Brian Popko ve Pedro Brugarolas'a bir Yenilik Fonu Ödülü ile desteklendi. Profesör Brian Popko, projeye danışmanlığı ve maddi desteği sayesinde minnettarlıkla teşekkür etti. Chin-Tu Chen ve Chicago Üniversitesi'ndeki Entegre Küçük Hayvan Görüntüleme Araştırma Kaynakları, laboratuar alanını ve ekipmanını cömertçe paylaştığı için kabul edilmektedir. IBA, bu makalenin açık erişimine destek verdiği için onaylandı.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | Comments |
| 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 counter | Pinestar | ||
| Geiger counter | Ludlum | Model 3 + Pancake GM detector, 4801605, 47-1539, or equivalent |
References
- Valk, P. E. Positron emission tomography : basic science and clinical practice. , Springer. (2003).
- Phelps, M. E. PET: molecular imaging and its biological applications. , Springer. (2004).
- Ametamey, S. M., Honer, M., Schubiger, P. A.
- Oriuchi, N., et al. Present role and future prospects of positron emission tomography in clinical oncology. Cancer Sci. 97 (12), 1291-1297 (2006).
- Heiss, W. D., Herholz, K.
- Brugarolas, P., Freifelder, R., Cheng, S. -H., DeJesus, O. Synthesis of meta-substituted [18F]3-fluoro-4-aminopyridine via direct radiofluorination of pyridine N-oxides. Chemical Communications. , (2016).
- Jones, R. E., Heron, J. R., Foster, D. H., Snelgar, R. S., Mason, R. J. Effects of 4-aminopyridine in patients with multiple sclerosis. J Neurol Sci. 60 (3), 353-362 (1983).
- Davis, F. A., Stefoski, D., Rush, J. Orally administered 4-aminopyridine improves clinical signs in multiple sclerosis. Ann Neurol. 27 (2), 186-192 (1990).
- Goodman, A. D., et al. Sustained-release oral fampridine in multiple sclerosis: a randomised, double-blind, controlled trial. Lancet. 373 (9665), 732-738 (2009).
- Brugarolas, P., et al. Abstracts Of Papers Of The American Chemical Society. , Amer Chemical Soc. (2016).
- Brugarolas, P., et al. Development of a PET tracer for MS. J Nucl Med Meeting Abstracts. 55 (1), 1124 (2014).
- Brugarolas, P., et al. Fluorinated 4-aminopyrdines as PET tracers for MS. Journal of Nuclear Medicine. 56, Suppl 3. 493 (2015).
- Yoswathananont, N., Nitta, K., Nishiuchi, Y., Sato, M. Continuous hydrogenation reactions in a tube reactor packed with Pd/C. Chem Comm. (1), 40-42 (2005).
- Stöcklin, G., Pike, V. W. Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography-Methodological Aspects. 24, Springer Science & Business Media. (1993).
- Liu, Z., et al. Preclinical evaluation of a high-affinity 18F-trifluoroborate octreotate derivative for somatostatin receptor imaging. J Nucl Med. 55 (9), 1499-1505 (2014).
- Liu, Z., et al. 18F-trifluoroborate derivatives of [des-arg(10)]kallidin for imaging bradykinin b1 receptor expression with positron emission tomography. Mol Pharm. 12 (3), 974-982 (2015).
- Scott, P. J. H., Hockley, B. G., Kilbourn, M. R. Radiochemical Syntheses, Volume 1: Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography. , Wiley. (2012).
![Otomatik Radyokimyasal Sentez [<sup> 18</sup> F] 3F4AP: Demyelinizan Hastalıkların Görüntülenmesine Yönelik Yeni Bir PET İzleyici](https://cloudfront.jove.com/CDNSource/teasers/55537.jpg)
