JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

التوليف من الفلور-18 (18و) المسمي صيدلية التصوير المقطعي للانبعاثات بوزيترون عاده ما يتطلب أشهر من الخبرة. وعندما تدمج في جهاز التتبع الإشعاعي ، فان العزر الخاص بالسليكون والفلوريد (SiFA) يمكن من وضع بروتوكول بسيط لوسم 18فهرنهايت مستقل عن المعدات المكلفة والتدريب التحضيري ، مع تقليل كميه السلائف اللازمة والاستفادة من ظروف التفاعل الأكثر اعتدالا.

Abstract

والدعامة الهيكليةالبديلةالمعروفة باسم "متقبل السليكون-الفلوريد" (sifa) هي علامة مفيده في مجموعه أدوات الكيمياء الاشعاعيه لإدماج الفلوريد المشع [18فهرنهايت] في القصبات لاستخدامها في التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونه. بالمقارنة مع الاستراتيجيات التقليدية لقياس الإشعاع ، يتم تبادل النظائر من الفلور-19 من SiFA مع [18و] الفلورايد في درجه حرارة الغرفة ويتطلب الحد الأدنى من المشاركين في التفاعل. التالي فان تشكيل المنتجات المشتقة لا يكاد يذكر ، والتنقية مبسطه إلى حد كبير. ومع ذلك ، في حين ان جزيء السلائف المستخدمة لوضع العلامات والمنتج الشعاعي النهائي منفصلة متساوية النظائر ، فهي متطابقة كيميائيا التالي لا تنفصل اثناء إجراءات تنقيه. كما ان علامة SiFA معرضه للتدهور في ظل الظروف الاساسيه الناشئة عن معالجه وتجفيف [18F] الفلورايد. و ' 4 طريقه قطره ' ، حيث فقط أول 4 قطرات من التملص [18و] يتم استخدام الفلورايد من استخراج المرحلة الصلبة ، ويقلل من كميه القاعدة في رد الفعل ، ويسهل الكميات المولي اقل من السلائف ، ويقلل من تدهور.

Introduction

الفلور-18 (109 دقيقه نصف العمر ، 97 ٪ الانبعاثات بوزيترون) هو من بين النويدات المشعة الأكثر اهميه للتصوير المقطعي الانبعاثات بوزيترون (PET) ، وهي طريقه التصوير غير الغازية التي تصور وتكميم التوزيع الحيوي للرغامي الشعاعي للامراض المختلفة1. الببتيدات والبروتينات من الصعب بشكل خاص لتسميه مع [18و] الفلورايد لأنها تتطلب كتل البناء التي شكلتها التوليفات متعددة الخطوات2. للحد من تعقيد 18F-الاشعه الشعاعية ، وقد أدخلت مؤخرا السليكون فلوريد (sifa) كاداات موثوقه3. وتتكون مجموعه SiFA من ذره سليكون مركزيه متصلة بمجموعتين من بوتيل الثلث ، وديريفاتيزيد فينيل ، وذره فلور غير مشعة. وتقوم مجموعات بوتيل الثالثية بنقل الاستقرار المهدرج إلى رابطه السليكون والفلوريد ، وهي ميزه حرجه في تطبيقات الجسم الحيوي لل SiFA التي تستحضر كعوامل تصوير.

عندما تعلق علي جزيء صغير أو جزيء ، وكتل بناء SiFA ربط المشعة [18F] أيونات الفلوريد عن طريق تبادل الفلور-19 للفلورين-18 في تركيزات نانومولار دون تشكيل كميات كبيره من المنتجات الجانبية المشعة4. وعلاوة علي ذلك ، يتم الحصول بسرعة علي الغلة الكيميائية الاشعاعيه العالية عن طريق وضع العلامات علي شارده sifa في المذيبات الثنائية القطبية في درجات حرارة منخفضه. وهذا يتناقض تناقضا صارخا مع تفاعلات تبادل النظائر الكلاسيكية ، التي تنتج المتتبعات الاشعاعيه للنشاط المحدد المنخفض5. في هذه الحالات ، يجب استخدام كميات كبيره من السلائف (في نطاق ملليغرام) للحصول علي إدماج معقول ل [18F] الفلورايد. تفاعلات تبادل النظائر باستخدام sifas هي أكثر كفاءه بكثير, كما أكدت الدراسات الحركية والكثافة العمليات الحسابية نظرية6,7. المسمي SiFAs يتم تنقيته بسهوله بواسطة استخراج المرحلة الصلبة لان كلا من مركبات Sifas المسمية وغير المسمية متطابقة كيميائيا. ويختلف هذا عن القصبات الشعاعية التقليدية ، حيث يكون الجزيء السلائف والمنتج المسمي نوعين كيميائيين مختلفين ويجب فصله بعد الاشعه الشعاعية بواسطة الفصل اللوني السائل عالي الأداء (HPLC). باستخدام كتل البناء sifa ، والجزيئات الصغيرة ، والبروتينات ، الببتيدات يمكن ان توصف بنجاح مع [18و] الفلورايد بواسطة بروتوكولات وسم واحد وخطوتين خاليه من إجراءات تنقيه معقده (الشكل 1)4،8،9. وعلاوة علي ذلك ، بعض المركبات المسمي SiFA موثوق بها في وكلاء التصوير المجرية لتدفق الدم والأورام10. بساطه الكيمياء SiFA تمكن حتى المحققين غير المدربين لاستخدام [18و] الفلورايد لتوليف التتبع الإشعاعي والتنمية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

تحذير: يجب علي المرء ان نضع في اعتبارنا ان 18F هو النظائر المشعة ، التالي فمن الضروري تنفيذ جميع الإجراءات وراء التدريع كافيه. التدريع الرصاص المناسب لهذا النوع من الإشعاع. تاكد من ارتداء شارات الكشف عن الإشعاع في كامل هذا الاجراء. بالاضافه إلى ذلك ، علي الفور التخلص من القفازات قبل لمس اي شيء بعد التوليف ، لأنها قد تكون ملوثه بالنشاط الإشعاعي. استخدام شاشات اليد والقدم ، فضلا عن العدادات جيجر للتحقق من تلوث الأكمام واليدين والقدمين.

1. التجفيف الانسيابية من 18F-انيون

ملاحظه: يظهر الشكل 2a رسم سير عمل لهذا الاجراء ، الذي يستغرق ~ 10 دقيقه.

  1. الشرط المسبق لخرطوشه الصرف انيون الأمونيوم ميثيل (QMA) (جدول المواد) عن طريق تمرير 0.5 M K2CO3 (10 مل) من خلال خرطوشه ، تليها المياه منزوعة الأيونات (10 مل).
  2. مرر محلول مائي من [18f] f-/[18س] H2o (100 − 500 mbq) من خلال خرطوشه qma التي تم تكييفها مسبقا في الاتجاه المعاكس ، وذلك باستخدام محول من الذكور إلى الذكور. تجاهل [18س] H2o.
    ملاحظه: يمكن تنفيذ هذه الخطوات باستخدام وحده نمطيه التوليف المؤتمتة أو باستخدام التدريع اضافيه علي الحقنه.
  3. Elute القطرات الأربع الاولي من الثابتة [18F] الأيونات الفلورايد من خرطوشه qma إلى محلول معد من [2-2-2] Cryptand (جدول المواد) (10 ملغ) ، 0.2 M K2CO3 (50 μl ، 10 ميكرومول) ، و اسيتلونيتريل (1 مل) في قارورة v-المسورة سميكه ، وختم القارورة.
    ملاحظه: يتم استخدام القطرات الاربعه الاولي فقط كغالبيه المشعة [18F] الفلوريد هو التملص قباله qma في هذه القطرات. وهذا يقلل من كميه القاعدة التي تم ترحيلها إلى الامام في محلول الأسهم فلوريد [18F] ، وهو أمر ضروري لتجنب تدهور الحالة المالية لل sifa.
  4. ختم القارورة ووضع في 90 درجه مئوية حمام الزيت المعدني المتمركزة علي صفيحه ساخنه. ادخل ابره تنفيس وابره متصلة بتيار من غاز الارجون في حاجز غطاء القارورة. انتظر 5 دقائق لتتبخر المذيبات تحت تيار لطيف من الارجون. أزاله اي اثار المتبقية من الماء عن طريق أضافه 1 مل من اسيتلونيتريل لتسهيل التبخر المشترك الانسيابية. كرر هذه الخطوة 2x لضمان جفاف.
  5. مره واحده يتم أزاله المذيب بشكل واضح ، ووقف تدفق الارجون ، وأزاله المحاقن من غطاء قارورة ، وأزاله القارورة من حمام الزيت.
  6. أعاده التعليق المجفف [18F] الفلورايد في المذيب التفاعل من الاختيار.
    ملاحظه: في هذه الحالة ، يتم أضافه اسيتلونيتريل (1 مل) لإنشاء حل الأسهم عاليه التفاعل [18f-] f- (100 − 500 mbq). يمكن الآن استخدام هذا الحل لوضع العلامات.

2. خطوه واحده SiFA-ligand وضع العلامات

ملاحظه: يظهر الشكل 2B رسم سير عمل لهذا الاجراء ، والذي يستغرق ~ 15 دقيقه.

  1. الشرط المسبق لخرطوشه C-18 (جدول المواد) عن طريق الشطف مع الايثانول (10 مل) والماء المقطر (10 مل).
  2. أضف محلول الأسهم فلوريد [18F-] إلى قارورة رد الفعل التي تحتوي علي سلائف المسمي Sifa (100 μl ، 20 − 100 nmol). السماح للرد علي وضع العلامات للمضي قدما لمده 5 دقائق في درجه حرارة الغرفة دون أثاره الحل.
    ملاحظه: يمكن أضافه الحل الأسهم بأكمله أو aliquot ، اعتمادا علي مقدار النشاط المطلوب لرد الفعل.
  3. وضع خليط التفاعل في حقنه 20 مل تحتوي علي 0.1 M الفوسفات العازلة (9 مل) وتمرير الحل من خلال خرطوشه C-18 المشروط لفخ المقتفي المسمي.
  4. غسل خرطوشه مع الماء المقطر (5 مل) ، ثم الوت المحاصرين المقتفي من خرطوشه C-18 مع الايثانول (300 μl) ، وتمييع مع العازلة الفوسفات معقمه للحقن (3 مل).
  5. مرر المنقي [18F] sifa-الراسم من خلال فلتر معقم.
    ملاحظه: للحصول علي PET واضحة تخيل للتصوير الحيوانية الصغيرة ، يجب ان تكون جرعه المريض مقسمه بين 5 − 8 MBq. للاستخدام البشري ، يجب ان تكون جرعه المريض المقسمة بين 200 − 300 MBq.
  6. حقن عليق صغير (~ 4 MBq) من تنقيه [18F] sifa-الراسم علي نظام hplc مجهزه بعمود C-18 المرحلة المعكوسة للتاكد من ان نقاء الكيميائية الاشعاعيه أكبر من 95 ٪.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

يمكن ان يحقق تبادل النظائر المفرط في التبسيط درجه عاليه من الدمج الكيميائي الإشعاعي ل [18F] الفلورايد (60 − 90 ٪) بأقل قدر من التعقيد التركيبي (الشكل 1). معظم الجزيئات يمكن ان تكون شعاعيه مع [18و] الفلورايد في خطوه واحده دون اشراك hplc لتنقيه (الشكل 2). ويمك...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

SiFA وسم الكيمياء يمثل واحده من الطرق الاولي 18F-وضع العلامات توظيف كفاءه غير عادية تفاعل تبادل النظائر التي يمكن أداؤها في درجه حرارة الغرفة. وتعتمد التفاعلات الكيميائية الاشعاعيه النموذجية علي تكوين رباط من الكربون والفلور عن طريق رد فعل من الفلوريد [18فهرنهايت] مع وظيفة الفلور?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgements

ولم يكن للمؤلفين اي اعتراف.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
[18F]F-/H2[18O]O(Cyclotron produced)--
[2.2.2]CryptandAldrich291110Kryptofix 2.2.2
Acetonitrile anhydrousAldrich271004-
Deionized waterBaxterJF7623-
Ethanol, anhydrousCommercial Alcohols-
Potassium carbonateAldrich209619-
QMA cartridgeWaters186004540QMA SepPak Light (46 mg) cartridge
Equipment
C-18 cartridgeWatersWAT023501C-18 SepPak Light cartridge
C18 columnPhenomenex00G-4041-N0HPLC Luna C18 250 x 10 mm, 5 µm
HPLCAgilent Technologies-HPLC 1200 series
micro-PET ScannerSiemens-micro-PET R4 Scanner
Radio-TLC plate readerRaytest-Radio-TLC Mini Gita
Sterile filter 0.22µmMilliporeSLGP033RS-

References

  1. Wahl, R. L., Buchanan, J. W. Principles and practice of positron emission tomography. , Lippincott Williams & Wilkins. Philadelphia, PA. (2002).
  2. 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).
  3. Schirrmacher, R., et al. 18F-labeling of peptides by means of an organosilicon-based fluoride acceptor. Angewandte Chemie International Edition. 45, 6047-6050 (2006).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Iovkova, L., et al. para-Functionalized aryl-di-tert-butylfluorosilanes as potential labeling synthons for 18F radiopharmaceuticals. Chemistry. 15, 2140-2147 (2009).
  10. 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).
  11. 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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

155 18 PET 18 sifa

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved