18 av år F-merking av Radiotracers Funksjonalisert med en Silicon fluor Acceptor (SiFA) for positron utslipp tomografi
Summary
Syntesen av fluor-18 (18F) merket radiofarmaka for positron utslipps tomografi krever vanligvis måneders erfaring. Når innlemmet i en radiotracer, det Silicon-fluor Acceptor (SiFA) motiv setter i stand til en enkel 18F-merking protokollen det er selvstendig av kostbar utstyret og forberedende lærer opp, stund slankende forløper antallet behøvde og bruker mildere reaksjonen vilkårene.
Abstract
Den para-erstattet di-tert-butylfluorosilylbenzene strukturelle motiv kjent som silisium-fluor Acceptor (SiFA) er en nyttig kode i radiochemist verktøykasse for å innlemme radioaktivt [18F] fluor i Bevegelsesuskarphet for bruk i positron utslipp tomografi. I forhold til konvensjonelle radiolabeling strategier, isotopanrikning utveksling av fluor-19 fra SiFA med [18F] fluor utføres ved romtemperatur og krever minimal reaksjon deltakere. Dannelsen av biprodukter er dermed ubetydelig, og rensing er sterkt forenklet. Men mens Forløperen molekylet brukes til merking og det endelige radiolabeled produktet er isotopically diskret, de er kjemisk identiske og er dermed uatskillelig under rensing prosedyrer. Den SiFA koden er også utsatt for fornedrelse under de grunnleggende forholdene som oppstår ved behandling og tørking av [18F] fluor. The ‘ 4 drop metoden, hvor bare de første 4 dråper eluert [18F] fluor brukes fra den solide fase ekstraksjon, reduserer mengden av basen i reaksjonen, forenkler lavere molar mengder forløper, og reduserer degradering.
Introduction
Fluor-18 (109-minutters halveringstid, 97% positron utslipp) er blant de viktigste Radionuklider for positron utslipps tomografi (PET), en ikke-invasiv bilde metode som visualiserer og kvantifiserer bio-fordelingen av radiolabeled Bevegelsesuskarphet for ulike sykdommer1. Peptider og proteiner er spesielt vanskelig å merke med [18F] fluor fordi de krever byggeklosser dannet av multi-Step synteser2. For å redusere kompleksiteten av 18F-radiolabeling, silisium-fluor Acceptor (SiFA) ble nylig introdusert som pålitelige verktøy3. Det SiFA gruppe består av en sentral Silicon Atom koplet å to tertiær butyl holdene, en derivatized fenyl moiety, og en ingen-radioaktiv fluor Atom. Den tertiær butyl grupper formidle hydrolytisk stabilitet til silisium-fluor obligasjon, som er en kritisk funksjon for in vivo anvendelser av SiFA konjugater som tenkelig agenter.
Når festet til et lite molekyl eller biomolekyler, SiFA byggesteinene binde radioaktivt [18F] fluor anioner ved å utveksle fluor-19 for fluor-18 ved nanomolar konsentrasjoner uten å danne betydelige mengder radioaktive side produkter4. Videre oppnås en høy radio kjemisk avkastning raskt ved å merke SiFA moiety i dipolar aprotiske løsemidler ved lave temperaturer. Dette er i sterk kontrast til klassiske isotopanrikning utveksle reaksjoner, som produserer radiotracers av lav spesifikk aktivitet5. I disse tilfellene må store mengder forløper (i størrelsesområdet milligram) brukes til å oppnå rimelig innlemmelse av [18F] fluor. Isotopanrikning Exchange-reaksjoner ved hjelp av SiFAs er langt mer effektive, som bekreftet av kinetisk studier og tetthet funksjonell teori beregninger6,7. Benevnt SiFAs er lett renset av robust-Phase trekking siden begge to det benevnt og umerkede SiFA forbindelser er kjemisk identisk. Dette er forskjellig fra tradisjonelle radiolabeled bevegelsesuskarphet, der forløper molekylet og det merkede produktet er to forskjellige kjemiske arter og må skilles etter radiolabeling av høy ytelse flytende kromatografi (HPLC). Ved hjelp av SiFA byggeklosser, små molekyler, proteiner og peptider kan med hell merkes med [18F] fluor med ett og to-trinns merking protokoller blottet for kompliserte rensing prosedyrer (figur 1)4,8,9. Videre, noen SiFA-merket forbindelser er pålitelige in vivo Imaging agenter for blodstrøm og svulster10. Enkelheten i SiFA kjemi gjør at selv uerfarne etterforskere til å bruke [18F] fluor for radiotracer syntese og utvikling.
Protocol
Representative Results
Discussion
SiFA merking kjemi representerer en av de første 18F-merking metoder ansette en usedvanlig effektiv isotopanrikning utveksling reaksjon som kan utføres ved romtemperatur. En typisk radio kjemisk reaksjon er avhengig av dannelsen av en karbon-fluor obligasjon via reaksjonen til [18F] fluor med en fluor-reaktiv funksjonalitet gjennom en eliminering eller substitusjon sti. Disse reaksjons forholdene er ofte tøffe, utføres ved ekstrem pH eller høy temperatur, og er lastet med biprodukter eller reak…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har ingen bekreftelser.
Materials
| [18F]F–/H2[18O]O | (Cyclotron produced) | – | – |
| [2.2.2]Cryptand | Aldrich | 291110 | Kryptofix 2.2.2 |
| Acetonitrile anhydrous | Aldrich | 271004 | – |
| Deionized water | Baxter | JF7623 | – |
| Ethanol, anhydrous | Commercial Alcohols | – | |
| Potassium carbonate | Aldrich | 209619 | – |
| QMA cartridge | Waters | 186004540 | QMA SepPak Light (46 mg) cartridge |
| Equipment | |||
| C-18 cartridge | Waters | WAT023501 | C-18 SepPak Light cartridge |
| C18 column | Phenomenex | 00G-4041-N0 | HPLC Luna C18 250 x 10 mm, 5 µm |
| HPLC | Agilent Technologies | – | HPLC 1200 series |
| micro-PET Scanner | Siemens | – | micro-PET R4 Scanner |
| Radio-TLC plate reader | Raytest | – | Radio-TLC Mini Gita |
| Sterile filter 0.22µm | Millipore | SLGP033RS | – |
References
- Wahl, R. L., Buchanan, J. W. . Principles and practice of positron emission tomography. , (2002).
- Wängler, C., Schirrmacher, R., Bartenstein, P., Wängler, C. Click-chemistry reactions in radiopharmaceutical chemistry: Fast & easy introduction of radiolabels into biomolecules for in vivo imaging. Current Medical Chemistry. 17, 1092-1116 (2010).
- Schirrmacher, R., et al. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angewandte Chemie International Edition. 45, 6047-6050 (2006).
- Kostikov, A. P., et al. Oxalic acid supported Si-18F-radiofluorination: One-step radiosynthesis of N-succinimidyl 3-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzoate ([18F]SiFB) for protein labeling. Bioconjugate Chemistry. 23 (1), 106-114 (2012).
- Cacace, F., Speranza, M., Wolf, A. P., Macgregor, R. R. Nucleophilic aromatic substitution; kinetics of fluorine-18 substitution reactions in polyfluorobenzenes. Isotopic exchange between 18F- and polyfluorobenzenes in dimethylsulfoxide. A kinetic study. Journal of Fluorine Chemistry. 21, 145-158 (1982).
- Schirrmacher, E., et al. Synthesis of p-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzaldehyde ([18F]SiFA-A) with high specific activity by isotopic exchange: A convenient labeling synthon for the 18F-labeling of N-amino-oxy derivatized peptides. Bioconjugate Chemistry. 18, 2085-2089 (2007).
- Kostikov, A., et al. N-(4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzyl)-2-hydroxy-N,N-dimethylethylammonium bromide ([18F]SiFAN+Br-): A novel lead compound for the development of hydrophilic SiFA-based prosthetic groups for 18F-labeling. Journal of Fluorine Chemistry. 132, 27-34 (2011).
- Wängler, B., et al. Kit-like 18F-labeling of proteins: Synthesis of 4-(di-tert-butyl[18F]fluorosilyl)benzenethiol (Si[18F]FA-SH) labeled rat serum albumin for blood pool imaging with PET. Bioconjugate Chemistry. 20, 317-321 (2009).
- Iovkova, L., et al. para-Functionalized aryl-di-tert-butylfluorosilanes as potential labeling synthons for 18F radiopharmaceuticals. Chemistry. 15, 2140-2147 (2009).
- Wängler, C., et al. One-step 18F-labeling of carbohydrate-conjugated octreotate-derivatives containing a silicon-fluoride-acceptor (SiFA): In vitro and in vivo evaluation as tumor imaging agents for positron emission tomography (PET). Bioconjugate Chemistry. 21, 2289-2296 (2010).
- Ilhan, H., et al. First-in-human 18F-SiFAlin-TATE PET/CT for NET imaging and theranostics. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46, 2400-2401 (2019).
