Name: automated radiochemical synthesis of [18f]3f4ap: a novel pet tracer for imaging demyelinating diseases
Uploaded: 2017-05-29T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases at JoVE.com

Este proyecto fue apoyado por las subvenciones NIH / NIBIB 1K99EB020075 a Pedro Brugarolas y un Premio Fondo de Innovación de Chicago Innovation Exchange a Brian Popko y Pedro Brugarolas. Prof. Brian Popko es reconocido por su mentoría y apoyo financiero al proyecto. El Profesor Chin-Tu Chen y el Recurso Integrado de Investigación en Imágenes de Pequeños Animales de la Universidad de Chicago son reconocidos por compartir generosamente el espacio y el equipo de laboratorio. IBA es reconocido por patrocinar el acceso abierto de este artículo.

PRECAUCIÓN: Todos los procedimientos que involucren el uso de materiales radiactivos deben ser aprobados por la Oficina de Seguridad Radiológica local. Cuando trabaje con materiales radiactivos lleve una bata de laboratorio y placas de radiación personal. Utilice dos capas de guantes en todo momento y revise las manos con un contador Geiger después de cada paso que implica el manejo de la radiactividad. Si los guantes están contaminados con radiactividad, desechar y reemplazar los guantes externos. Utilice un blindaje apropiado, minimice el tiempo en contacto con la fuente de radiación y maximice la distancia. 1. Una semana antes del experimento: Preparación de materiales <ol><li> Descargar secuencia [ 18 F] 3F4AP: Los usuarios de Synthera pueden iniciar sesión en la Base de Datos de Usuarios (http://www.iba-radiopharmasolutions.com/products/chemistry) y descargar el archivo de secuencia para 3F4AP. Los usuarios de otros sintetizadores pueden necesitar escribir su propio script basado en la secuencia de pasos. Examine la secuencia anotada para familiarizarse con la secuencia sInvolucrados en la síntesis. </li><li> Asegúrese de que haya suficiente gas para la síntesis. El sintetizador requiere gas comprimido, ya sea helio o nitrógeno. También requiere&gt; 75 psi de aire comprimido. Asegúrese de que las presiones estén dentro de lo recomendado por el fabricante. </li><li> Preparar fase móvil de HPLC: preparar 1 l de fosfato sódico 50 mM y trietilamina 10 mM. Usando un medidor de pH, ajuste el pH a 8,0 ± 0,1 añadiendo gota a gota hidróxido de sodio saturado mientras se agita. Filtrar la solución a través de un filtro de botella de 0,22 μm y añadir un 5% de volumen de etanol. </li><li> Seque la cristalería en el horno durante la noche. </li></ol> 2. Día del Experimento: Antes de la llegada del Fluor-18 <ol><li> Utilizando jeringas de 1 ml, llene los frascos de reactivo con los reactivos apropiados. Para los viales 2 y 3, utilice viales secados en horno y disolventes anhidros mantenidos bajo argón. Sellar los frascos con sellos de rizado utilizando un rizador. <ol><li> Llene el Vial 1 (11 mm de diámetro / 2 ml de volumen viAl) con 400 μl de TBA-HCO3 + 800 μl de acetonitrilo (MeCN). </li><li> Llene el Vial 2 (vial de 13 mm / 4 mL) con 50 μl de solución precursora 1,0 mg / mL + 450 μl de MeCN. </li><li> Llene el Vial 3 (vial de 11 mm / 2 mL) con 500 μL de MeCN. </li><li> Llene el Vial 4 (vial de 13 mm / 4 mL) con 4 mL de ácido oxálico al 0,2% en metanol (MeOH). </li></ol></li><li> Condicionar los cartuchos de extracción en fase sólida QMA (intercambio aniónico fuerte) y Alúmina-N. Utilizando una jeringa de 10 ml, pasar 5 ml de NaHCO3 al 8,4% gota a gota a través de la QMA seguido de 5 ml de agua desionizada de tipo I (18,2 ΜΩ • cm a 25 ºC). Pase 5 ml de agua ultrapura gota a gota a través de cartucho de Alúmina-N seguido por 5 ml de MeOH + ácido oxálico al 0,2%. </li><li> Activar la HPLC y acondicionar la columna C-18 con 4 ml por minuto de fase móvil durante 30 min. </li><li> Cargar un nuevo cartucho de catalizador en el soporte del cartucho del hidrogenador e iniciar un flujo de 0,5 ml / min de MeOH al 100%. SY el regulador de hidrógeno a 50 psi y acondicionar el cartucho durante 15 min ( Figura 2 ). </li><li> Ensamble el procesador de fluido integrado (IFP) introduciendo los viales 1 a 4 en sus posiciones, uniendo los cartuchos y el vial de recolección como se muestra en la Figura 3 . Conecte un vial de recogida con una aguja de ventilación a la línea de salida del hidrogenador. </li><li> Inicie el software del sintetizador. Introduzca el nombre de usuario y la contraseña. Realice verificaciones previas al sintetizador de acuerdo con las instrucciones del fabricante. </li><li> Haga clic en &quot;Secuencias&quot; y luego en &quot;Abrir&quot; para cargar la secuencia 3F4AP. </li><li> Cargue el IFP haciendo clic en el botón &quot;Cargar&quot; en la pantalla. Escriba un nombre de archivo para la ejecución e inicie la secuencia haciendo clic en &quot;Inicio&quot;. (El sintetizador automático se detendrá automáticamente antes del paso de carga de 18 F.) </li><li> Observe como el sintetizador pasa por los pasos de autoverificación de rutina (parte uno de la secuencia). Mira el escudoN para asegurarse de que no hay advertencias ni alarmas. Preste atención a los sonidos como el sintetizador enjuaga las líneas y precalienta el recipiente de reacción en preparación para la ejecución. El indicador de temperatura debe elevarse y mantenerse a 65 ºC. Espere a que la señal (pitido auditivo) indique que el sintetizador está listo para la transferencia de 18 F. </li></ol> 3. Día del Experimento: 18 F Etiquetado <ol><li> Transferir de forma remota la cantidad deseada de 18F producido por ciclotrón desde el objetivo de ciclotrón hasta el vial de 18F. Verificar la cantidad de radiactividad y registrarla con el tiempo de entrega. NOTA: Si no usa una línea directa para la transferencia de 18 F , use una jeringa precargada con una aguja unida para transferir la actividad al vial a través del tabique. La cantidad de radiactividad de partida depende de los límites establecidos por la Oficina de Seguridad Radiológica y la cantidad deseada de trazador final. La cantidad típica oscila entre 50 y 500 mCi. </li><lI&gt; Reanuda la secuencia en el sintetizador presionando &quot;Reanudar&quot;. Esto iniciará la transferencia de los 18 F a la QMA. </li><li> Supervisar la progresión de la síntesis a lo largo de la secuencia automatizada en la pantalla del ordenador. <ol><li> Observe la transferencia de los 18 F del vial a la QMA durante 90 s. Después de atrapar 18 F - on QMA se eluye con la solución de TBA - HCO 3 (vial 1). (Segunda parte de la secuencia) </li><li> Controlar las trazas de presión y temperatura en el sintetizador, mientras que el TBA 18 F se seca a presión reducida (5 kPa) y calentamiento (100 ºC), seguido de pasos adicionales de secado y enfriamiento. (Parte 3 de la secuencia) </li><li> Observar la transferencia de MeCN anhidro (vial 3) y solución precursora (vial 2) al reactor y cómo reacciona durante 1 min a temperatura ambiente. La solución debe ser de color incoloro o muy débil amarillo. (Parte 4 de la secuencia) </li><li> Observe la transferencia de ácido oxálico(Vial 4) al reactor. Observe como la solución se transfiere de presión desde el reactor a través del cartucho de alúmina-N hasta el vial del producto final. (Parte 5 de la secuencia) </li></ol></li><li> Al final de la secuencia, imprima el informe, expulse el IFP, cierre los depósitos de gas y cierre el software. </li><li> Mientras se establece el procedimiento, mida la radiactividad en el cartucho de alúmina-N y el vial de recogida introduciendo por separado el cartucho y el vial en el calibrador de dosis. Registre la actividad y el tiempo de medición. Coloque el cartucho usado en un contenedor de residuos con plomo. Coloque el vial de la colección en un contenedor blindado para su transporte al siguiente paso. </li><li> Utilizando una jeringa de 1 ml con una aguja de 2 &quot;, transfiera manualmente aproximadamente 100 μl de muestra de la solución del producto intermedio en un vial HPLC estándar para el control de calidad en proceso Inyecte 10 μL de esta muestra en la HPLC para evaluar la pureza y Identidad del intermeDiate. NOTA: Condiciones de HPLC: XDB 5 mu m, columna C _ {18} de 9,4 x 250 mm. Flujo 4 ml / min. Fase móvil (Na2HPO4 50 mM, TEA 10 mM, EtOH al 5%). Isocrático 15 min. </li></ol> 4. Día del Experimento: Hidrogenación PRECAUCIÓN: La inyección del producto en el hidrogenador tiene que ser hecha usando las precauciones apropiadas del blindaje. El gas de hidrógeno debe manejarse y ventilarse adecuadamente. NOTA: el reactor de hidrogenación puede ser conectado en lugar de la columna de HPLC en el sintetizador y controlado usando el software del sintetizador. <ol><li> Ajustar el flujo del hidrogenador a 0,5 ml / min iniciando la secuencia de HPLC del sintetizador. Ajuste manualmente la presión de hidrógeno a 50 psi. <ol><li> Después de terminar las etapas de etiquetado y apagado, el sintetizador transferirá la solución del producto intermedio al circuito hidrogenador / HPLC. </li></ol></li><li> Cuando el pico radiactivo aparece en el HPLC software alternar la válvula de recogida para recoger el producto. Medir la radiactividad del producto bruto utilizando un calibrador de dosis. NOTA: El producto bruto debe ser inyectado en un sistema automatizado de HPLC dentro de una celda caliente. Después de la purificación, el producto final se recoge y se distribuye en una pila aséptica ISO de clase 5 de flujo de aire laminar caliente según las regulaciones de USP y FDA. </li></ol> 5. Día del Experimento: Purificación y Preparación de la Dosis <ol><li> Inyectar el producto bruto en la HPLC y utilizar el colector de fracciones automatizado para recoger las fracciones correspondientes al pico del producto final. Cada tubo contiene 0,66 ml de solución. NOTA: Condiciones de HPLC: XDB 5 mu m, columna C _ {18} de 9,4 x 250 mm. Flujo 4 ml / min. Fase móvil (Na2HPO4 50 mM, TEA 10 mM, EtOH al 5%). Isocrático 15 min. Recoger 4-15 min. </li><li> Mida la radioactividad de cada fracción usando un calibrador de dosis y anótelo. Combinar las fracciones con la cantidad más altaS de radioactividad (típicamente tubos 14-18). </li><li> Dibujar la solución del producto con una jeringa de 10 ml y pasar la muestra a través de un filtro de 0,22 μm en un vial estéril. Anote la cantidad de radioactividad, el final del tiempo de síntesis y el volumen de la solución en la etiqueta del vial. Esta es la dosis final para la inyección. Ponga a un lado ~ 0,8 ml de la solución para las pruebas de control de calidad. </li></ol> 6. Día del Experimento: Pruebas de Control de Calidad (QC) <ol><li> Antes de la liberación de la dosis: Inspeccione la dosis a través de un cristal apantallado. La solución debe ser transparente, incolora y libre de partículas. </li><li> Identidad radioquímica: <ol><li> Para RadioTLC: coloque una gota de la muestra en una placa de TLC lado a lado con el estándar de referencia. Ejecutar la placa de TLC en una cámara de TLC usando MeOH al 95%: ácido acético al 5%. Visualice el estándar de referencia bajo iluminación UV y marque su posición con lápiz. </li><li> Cinta la placa de TLC a la etapa de la radioTLC scannY el tiempo de registro del pico. Los valores de Rf del patrón de referencia y del pico radiactivo deben coincidir en un 5%. </li><li> Para RadioHPLC: ejecutar 10 μl de la dosis con y sin el patrón de referencia en la HPLC. El tiempo de retención del patrón de referencia y del pico radiactivo debe coincidir. Se debe observar un pico de coelución único en la muestra con punta. </li></ol></li><li> Para pureza radioquímica: medir el área bajo curva para los picos de radioHPLC y radioTLC. El área del pico objetivo debe ser&gt; 95% del área para todos los picos radiactivos combinados. </li><li> Para la radiactividad específica: calcule la radiactividad específica como la cantidad de radioactividad en el pico (medida en el paso 5.2) sobre la cantidad de masa determinada a partir del área bajo la curva de la traza UV HPLC usando una curva de calibración preestablecida. La radioactividad específica debe ser superior a 50 mCi / μmol. </li><li> Para el análisis de disolventes residuales: medir la cantidad de solución residualTs (MeCN, MeOH) en la dosis usando cromatografía de gases. Los niveles de disolventes deben ser &lt;0.04% para acetonitrilo y &lt;3.000 ppm para metanol. La cantidad de EtOH debe ser inferior al 10% p / v. </li><li> Para el ensayo de integridad del filtro estéril (punto de burbuja): conectar el filtro utilizado en el paso 5.3 a una alimentación de nitrógeno equipada con un regulador de presión y sumergir la aguja en agua. Abra gradualmente la válvula de gas mientras observa el manómetro. El filtro debe soportar presiones de hasta 50 psi sin estallar como lo demuestra la falta de una corriente de burbujas de la aguja. Aumentar la presión más allá de 50 psi hasta que una corriente de burbujas sale de la aguja. Registre esta presión, es la presión de ruptura y debe ser&gt; 50 psi. </li><li> Para la semivida del radionúclido: medir la radioactividad del producto en dos puntos de tiempo ≥ 10 min en un calibrador de dosis. Calcular la vida media utilizando la ecuación siguiente. La vida media debe coincidir con la de 18 F a 5 minutos (109 ± 5 min): T ½ calculado = 0.693 t ÷ ln (A 1 / A 2 ) Donde t es el intervalo entre mediciones y A 1 , A 2 la actividad medida en cada punto de tiempo. </li><li> Para la identidad y pureza radionuclídicas: obtenga el espectro de rayos γ de una muestra del producto usando un contador gamma. El espectro debe presentar un solo pico de foto a una energía de 511 keV. No debería haber otros picos de foto en el espectro. </li><li> Para el análisis de endotoxinas: medir los niveles de endotoxina usando una prueba de cuantificación de endotoxinas cromogénicas LAL. Los niveles de endotoxina deben ser &lt;1,75 EU / mL para un producto diluido 1:10 con un volumen de producto final de 10 mL. </li><li> Documentar los resultados de cada prueba de control de calidad. Soltar la dosis para estudios en animales sólo si todas las pruebas pasaron. </li><li> Liberación después de la dosis: Para la prueba de esterilidad: añada una muestra de la dosis tanto al tioglicolato líquido como a la tripticasaCaldo de soja Después de 14 días, no hay crecimiento en los medios de comunicación. </li></ol> 7. Día del Experimento: Cálculos (Tabla 1) <ol><li> Para el rendimiento radioquímico corregido sin decaimiento (ndc RCY): calcule el ndc RCY como la cantidad de radiactividad en el producto final sobre la radiactividad de partida. </li><li> Para la eficiencia del radiomarcado: calcule el rendimiento de etiquetado como la relación de la radiactividad en el vial de la colección sobre la radiactividad en el cartucho de N (no incorporado [ 18 F] F - ) y el vial de recogida. </li><li> Para el rendimiento de hidrogenación: calcular el rendimiento de hidrogenación como la cantidad de radiactividad en el pico deseado sobre la radiactividad inyectada en la HPLC. </li><li> Para las pérdidas de filtrado: calcule el filtrado pierde como la radiactividad que queda en el filtro y la jeringa sobre la radiactividad antes de filtrar. </li></ol>

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Los autores no tienen nada que revelar.

La preparación de los trazadores PET requiere un etiquetado eficiente con una mínima intervención del usuario para minimizar la exposición a la radiación [ 14] . Aquí, se describe el primer procedimiento semi-automatizado para la síntesis radioquímica de [ 18 F] 3F4AP, un trazador PET actualmente en investigación para la demyelination imágenes. Este método semi-automatizado produce el radiotrazador con alta pureza y suficiente actividad específica para estudios en animales. Los métodos anteriores para la síntesis de este compuesto se basaron en la síntesis manual 6 , que limita significativamente la cantidad de trazador radiactivo que se puede producir. Tener un método automatizado para la síntesis también proporciona rendimientos más reproducibles y facilita la transferencia del procedimiento a otros laboratorios con equipos similares. Los esfuerzos futuros para automatizar completamente el procedimiento serán decisivos para la producción del trazador en grandes cantidades para estudios en animales grandes o humanos. 19 F para 18 F para incorporar el radioisótopo en la molécula de interés. Las ventajas de esta reacción son que es rápida y produce casi exclusivamente el producto deseado sin la necesidad de realizar una etapa de purificación potencialmente larga para eliminar el exceso de precursor. Una limitación de usar reacciones de etiquetado de intercambio de flúor como la que se usa aquí es que debido a la masa inicial de compuesto frío la actividad específica final definida como cantidad de radiactividad en mCi sobre la cantidad de compuesto en μmol puede estar limitada. Bajo nuestras condiciones estándar, comenzando con 100-200 mCi de 18 F - y 50 μg de precursor, la actividad específica típica al final de la síntesis es de hasta 100-200 mCi / μmol, lo que parece ser suficiente para estudios de imagen preclínica PET . Sin embargo, la actividad específica puede mejorarse aumentando la cantidad de partida para 18 F - </suP&gt; manteniendo la cantidad de masa baja. Se han producido varios informes de producción de radioligandos por intercambio de fluoruro con alta actividad específica (1-3 Ci / μmol) empezando con una alta actividad y bajas cantidades de precursores 15 , 16 . Como con todas las síntesis radioquímicas de los trazadores de PET, es crítico trabajar rápidamente para minimizar la desintegración radiactiva. También es importante minimizar el tiempo de manipulación de los materiales radiactivos, utilizar un blindaje adecuado y maximizar la distancia entre el material radiactivo y el usuario para minimizar la exposición a la radiación. Estos aspectos son particularmente importantes durante la segunda mitad del protocolo (purificación y control de calidad) en los que el usuario tiene que inyectar manualmente la solución en la HPLC, recoger las fracciones y filtrar el producto final. Como con todas las síntesis radioquímicas de los trazadores de PET, es crítico trabajarEnemiga de la desintegración radiactiva. También es importante minimizar el tiempo de manipulación de los materiales radiactivos, utilizar un blindaje adecuado y maximizar la distancia entre el material radiactivo y el usuario para minimizar la exposición a la radiación. Estos aspectos son particularmente importantes durante la segunda mitad del protocolo (hidrogenación y purificación) en los que el usuario tiene que inyectar manualmente la solución en el hidrogenador, recoger las fracciones, configurar el procedimiento de secado, disolver el producto en tampón y filtrarlo. Durante la etapa de filtración es fácil perder una gran cantidad de material radioactivo en las paredes de los viales. Por lo tanto, es importante tratar de recoger todo el líquido antes de filtrar. El uso de una mayor cantidad de tampón para disolver puede mejorar el rendimiento de recuperación, pero su uso se desaconseja porque requerirá inyectar un volumen mayor en la HPLC, haciendo que el pico se amplíe y aumente el volumen de la dosis final. Para solucionar un problemaNd optimizar el procedimiento es importante para realizar un seguimiento de los rendimientos de cada paso. Para la mayoría de los pasos, esto se hace simplemente midiendo la cantidad de radioactividad antes y después de cualquier paso. En el caso de la reacción, los rendimientos se pueden calcular mediante la cuantificación de los picos de HPLC. La tabla 1 de la sección de resultados muestra los rendimientos típicos de cada paso. La Tabla 2 a continuación enumera muchos de los fallos comúnmente encontrados con posibles razones para el fracaso y cómo corregirlos. Por último, aunque el procedimiento demostrado aquí es específico para la síntesis de [ 18 F] 3F4AP, el flujo de trabajo general y muchos de los pasos individuales son comunes a la síntesis de otros compuestos [ 17] . En este artículo también demostró las pruebas de QC típicas realizadas en cualquier marcador PET.

La capacidad de rastrear un fármaco de molécula pequeña de manera no invasiva dentro del cuerpo humano tiene un gran potencial hacia la medicina de precisión. Entre las técnicas de imagen molecular, la tomografía de emisión de positrones (PET) tiene muchas características favorables: la alta sensibilidad de los detectores de PET permite detectar y cuantificar cantidades muy pequeñas de material radiactivo y las características de los escáneres permiten un mapeo espacial preciso de la localización del fármaco 1 , , 3 . Por ejemplo, PET permite la detección y localización de tumores y metástasis basado en el nivel de captación de un análogo de glucosa radioactiva, [ 18 F] FDG 4 . PET también puede proporcionar la localización y la cuantificación de los receptores específicos del cerebro y su ocupación que puede ser útil para el diagnóstico y la comprensión de los trastornos neurológicos y psiquiátricos [ 5] . Para poder desarrollarUna molécula pequeña trazador PET, el compuesto de interés debe ser etiquetado con un isótopo emisor de positrones, por lo general 11 C o 18 F. Entre estos dos radioisótopos, 18 F tiene una vida media más larga (109 min vs 20,3 para 11 C) , Que permite la producción de múltiples dosis y fuera del sitio. Sin embargo, la adición de 18 F a una molécula puede ser un desafío. El etiquetado 18 F requiere reacciones rápidas compatibles con la automatización, liberando al químico del manejo directo de la actividad y recibiendo dosis de radiación de alta absorción. Recientemente describimos el uso de N-óxidos de piridina como precursores para la fluoración de piridinas y el uso de esta química en la síntesis radioquímica de [18F] 3F4AP6, un análogo radiofluorinado del fármaco aprobado por la FDA para la esclerosis múltiple, la 4- Aminopiridina (4AP) 7 , 8 , 9 . ThEs radiotracer novel está actualmente bajo investigación como un trazador de PET para la desmielinización [ 10 , 11 , 12] . En este artículo en video, se demuestra la síntesis semiautomática de este compuesto utilizando una Unidad de Síntesis IBA Synthera (denominada en lo sucesivo &quot;el sintetizador&quot;) y un dispositivo de hidrogenación de flujo hecho en casa. La síntesis se basa en la reacción mostrada en la Figura 1 . La preparación del procedimiento dura aproximadamente 1 h, radiomarcado y purificación 1,5 h y procedimientos de control de calidad 0,5 h.

<table><tbody><tr><td>Cyclotron produced [&lt;sup&gt;18&lt;/sup&gt;F]fluoride</td><td>House supplied/Zevacor</td><td>IBA Cyclone 18</td><td>100-200 mCi</td></tr><tr><td>Integrated fluid processor for production FLT/FDG</td><td>ABX</td><td>K-2715SYN</td><td>Cassette used for nucleophilic substitution</td></tr><tr><td>Anhydrous acetonitrile</td><td>Janssen</td><td>36431-0010</td><td>Transfer under nitrogen</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Janssen</td><td>67-56-1</td><td></td></tr><tr><td>ultrapure water</td><td>house supplied</td><td></td><td>Millipore MilliQ system</td></tr><tr><td>TBA-HCO3</td><td>ABX</td><td>808.0000.6</td><td>abx.de</td></tr><tr><td>QMA</td><td>Waters</td><td>WAT023525</td><td>Quaternary methyl ammonium: Anion exchange solid phase extraction cartridge for trap and release of &lt;sup&gt;18&lt;/sup&gt;F&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt; from the target water</td></tr><tr><td>Sodium bicarbonate</td><td>ABX</td><td>K-28XX.03</td><td>Prefilled 5 mL syringes</td></tr><tr><td>Alumina-N</td><td>Waters</td><td>WAT020510</td><td>Alumina-N solid phase extraction cartridge (for trapping unreacted &lt;sup&gt;18&lt;/sup&gt;F&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;)</td></tr><tr><td>3-fluoro-4-nitropyridine N-oxide</td><td>Synthonix</td><td>76954-0</td><td>Store in desicator. Precursor</td></tr><tr><td>3-fluoro-4-aminopyridine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>704490-1G</td><td>Reference standard</td></tr><tr><td>Oxalic acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>75688-50G</td><td></td></tr><tr><td>Sodium phosphate monobasic</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>S80191-1</td><td></td></tr><tr><td>Triethyl amine</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>04885-1</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Decon Labs</td><td>DSP-MD.43</td><td>USP</td></tr><tr><td>Final product vial</td><td>ABX</td><td>K28XX.04</td><td></td></tr><tr><td>Millex Filter Syringe</td><td>Millex</td><td>SLGVR04NL</td><td></td></tr><tr><td>10% Pd/C cartridge</td><td>Sigma Aldrich</td><td>THS-01111-12EA</td><td></td></tr><tr><td>11 mm vials + crimp seals</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>03-250-618, 06-451-117, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>13 mm vials + crimp seals</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-718-992, 06-718-643, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>HPLC vials</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-391-16, 03-391-17, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>SEMIPREP C18 column</td><td>Agilent</td><td>990967-202</td><td></td></tr><tr><td>V-vials</td><td>Alltech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Syringes: 1, 3, 10 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-829-10D, 14-829-13Q, 14-829-18G, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>Compressed gases: N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, He, H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Airgas</td><td>UHP N300, UHP HE300, UHP H300, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>TLC plates</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z193275, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synthera automated synthesizer</td><td>IBA SA, Belgium, iba-worldwide.com</td><td>Synthera, 250.001</td><td>Automatic synthesis unit</td></tr><tr><td>In-house hydrogenator</td><td>See picture</td><td></td><td>See text description</td></tr><tr><td>Hot cells</td><td>Comecer</td><td></td><td>For manipulating radioactive materials</td></tr><tr><td>RadioTLC scanner</td><td>Eckert and Ziegler</td><td></td><td>For handling sterile materials</td></tr><tr><td>HPLC</td><td>Dionex</td><td>Ultimate 3000</td><td></td></tr><tr><td>Dose calibrator</td><td>Capintec</td><td>CRC15</td><td>Or equivalent</td></tr><tr><td>Gamma counter</td><td>Capintec, 7 Vreeland Road, Florham Park, NJ 07932</td><td>CRC 15, PET-CRC25, or equivalent</td><td>For measuring radioactivity</td></tr><tr><td>Personal dosimeters</td><td>Packard</td><td>Cobra II</td><td>For measuring gamma spectrum</td></tr><tr><td>Personal radiation badges and rings</td><td>Atlantic Nuclear</td><td>Rados Rad-60 Electronic Dosimeter, or equivalent</td><td></td></tr><tr><td>Rotavap + vacuum pump</td><td>Landauer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lead pigs + syringe shields</td><td>Heidolph</td><td></td><td>Or equivalent</td></tr><tr><td>Geiger counter</td><td>Pinestar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Geiger counter</td><td>Ludlum</td><td>Model 3 + Pancake GM detector, 4801605, 47-1539, or equivalent</td><td></td></tr></tbody></table>

automated radiochemical synthesis of [18f]3f4ap: a novel pet tracer for imaging demyelinating diseases

3- [18F] fluoro-4-aminopiridina, [18F] 3F4AP, es un análogo radiofluorinado del fármaco aprobado por la FDA para la esclerosis múltiple 4-aminopiridina (4AP). Este compuesto está actualmente bajo investigación como marcador de PET para desmielinización. Recientemente describimos una nueva reacción química para producir piridinas metafluorinadas consistentes en la fluoración directa de un N-óxido de piridina y la utilización de esta reacción para la síntesis radioquímica de [18F] 3F4AP. En este artículo, demostramos cómo producir este trazador usando un sintetizador automatizado y un reactor de hidrogenación de flujo hecho en casa. También se muestran los procedimientos estándar de control de calidad realizados antes de liberar el radiotrazador para estudios preclínicos de imágenes con animales. Este procedimiento semi-automatizado puede servir de base para la producción futura de [18F] 3F4AP para estudios clínicos.

La síntesis radioquímica de [18F] 3F4AP comprende dos etapas ( Figura 1 ). El primer paso se lleva a cabo de manera totalmente automatizada utilizando la unidad de síntesis ( Figura 3 ). Este sistema basado en casete utiliza cuatro viales de reactivo y un vial de reactor y tiene válvulas controladas por ordenador que permiten la transferencia y mezcla de reactivos, así como calefacción, presurización y evacuación del reactor. Además, admite cartuchos estándar de extracción en fase sólida para la separación de reactivos. La interfaz informática permite a los usuarios escribir y modificar scripts para poder ejecutar sus propias síntesis. En el caso de [ 18 F] 3F4AP, el procedimiento de síntesis consta de cinco partes básicas. En la primera parte, el sintetizador realiza pasos de autoverificación, precalienta el reactor y espera la señal del operador de que el 18 F está listo. Durante la segunda parte, el fluoruro [18F] se transfiereM del vial de 18F en el cartucho de intercambio aniónico y se eluye del cartucho al reactor usando una solución de bicarbonato de tetrabutilamonio. La tercera parte, el sintetizador azeotrópicamente seca el [18F] fluoruro al vacío para hacerla reactiva hacia el desplazamiento nucleofílico. En la cuarta parte, el precursor se añade automáticamente al reactor donde reacciona con el 18F - para generar el compuesto marcado. Finalmente, la reacción se inactiva mediante la adición de ácido oxálico al 0,2% en metanol, lo que evita la descomposición promovida por la base del producto y la solución final se transfiere a presión al vial de recogida después de pasar a través de un cartucho de N de aluminio que atrapa cualquier Fluoruro sin reaccionar. Una vez finalizada la etapa de etiquetado, se puede tomar una pequeña muestra para el control de calidad. La ejecución de una muestra en la HPLC proporciona confirmación de que el paso de etiquetadoDe la pureza radioquímica ( Figura 4 ). También, a partir de la huella UV en la HPLC, la cantidad de masa del producto se puede calcular usando una curva de calibración preestablecida. Mientras se está ejecutando la HPLC de control de calidad en proceso, se lleva a cabo la segunda etapa de reacción, reducción de los grupos N-óxido y nitro. Para ello, el producto marcado se inyecta automáticamente en un dispositivo de hidrogenación interno basado en el método publicado por Yoswathananont et al. 13 ( Figura 2 ). Este dispositivo consiste en una bomba de HPLC y un tanque de hidrógeno comprimido conectado al dispositivo de hidrogenación de flujo a través de líneas equipadas con válvulas de retención para evitar el retroceso. El producto es empujado por la bomba de HPLC y mezclado con hidrógeno en un mezclador en forma de T. Esta mezcla se hace pasar entonces a través de un cartucho pequeño que contiene un catalizador de Pd / C al 10% sobre un soporte sólido. Después de pasar por la cataDespués, el producto reducido se recoge en pequeñas fracciones. Después de la hidrogenación, el producto bruto se transporta e inyecta manualmente en la HPLC para purificación del producto final ( Figura 5 ). La fase móvil de la HPLC ha sido seleccionada para ser compatible con la inyección de animales. Los picos correspondientes al producto se recogen y se esterilizan por filtración para obtener la dosis final. Antes de liberar la dosis para los estudios de imagen de PET, se realizan pruebas de control de calidad. Estas pruebas se realizan para asegurar que el trazador es la entidad química que se supone que es y que es seguro para la inyección. Algunas de estas pruebas pueden no ser necesarias para la inyección en animales, pero generalmente se recomienda seguir las pautas de uso humano. Esto asegura la calidad del producto, lo que aumenta la confianza en los resultados yLa transición futura a la fabricación del producto para inyección humana. La Tabla 1 contiene los parámetros de sıntesis tıpicos incluyendo la cantidad inicial de radioactividad, cantidad inicial de precursor, rendimiento para cada paso, actividad especıfica, pérdidas de filtrado, etc. Estos parámetros son útiles para solucionar fallos ocasionales y optimización futura del procedimiento. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig1.jpg" /> Figura 1. Esquema de reacción. La sıntesis radioquımica consiste en el etiquetado por intercambio 19 F / 18 F seguido de hidrogenación catalizada por paladio. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2"<html> Src = &quot;/ files / ftp_upload / 55537 / 55537fig2.jpg&quot; /&gt; Figura 2. Sistema de hidrogenación. Esquema del dispositivo. Este dispositivo está basado en la publicación de Yoswathananont et al. (Ref. 13). <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig3.jpg" /> Figura 3. Esquema del procesador de fluidos integrado (IFP) y reactivos del sintetizador. IFP contiene cuatro viales de reactivo, un cartucho QMA y un vial reactor. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig4.jpg" /> Figura 4. Trazadores UV y radioHPLC para productos intermedios. El N-óxido de 3-fluoro-4-nitropiridina tiene una absorción característica a 313 nm.E.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig5.jpg" /> Figura 5. Trazadores UV y radioHPLC para el producto final. 3-fluoro-4-amino-piridina se absorbe a 254 nm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Concepto </td><td> Media (n = 4) </td><td> Dakota del Sur </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> Actividad inicial de 18 F (mCi) </td><td> 148,0 </td><td> 44,9 </td><td> Inicio de la síntesis </td></tr><tr><td> Cantidad de precursor (μg) </td><td> 50 </tD <td></td><td> Utilizar 50 μl de un stock de 1,0 mg / mL </td></tr><tr><td> Actividad dejada en QMA (mCi) </td><td> 3,0 </td><td> 1,7 </td><td> Medido al final de la etapa de etiquetado </td></tr><tr><td> Rendimiento de radiomarcado </td><td> 29,7% </td><td> 6,3% </td><td> Act_collection_vial ÷ (Act_collection_vial + Act_AluN) </td></tr><tr><td> La pureza radioquímica (HPLC-1) </td><td> &gt; 98% </td><td></td><td> De HPLC-1 QC </td></tr><tr><td> Especulación. acto. Intermedio (mCi / μmol) </td><td> 122,9 </td><td> 29,7 </td><td> De la HPLC-1 usando la curva de calibración </td></tr><tr><td> Recuperación de la hidrogenación (cc) </td><td> 74% </td><td> 9,0% </td><td> Corregido para decadencia </td></tr><tr><td> Pureza radioquímica de HPLC (HPLC-2) </td><td> 90,7% </td><td> 2,9% </td><td> Calculado a partir de HPLC-2 </td></tr><tr><td> Eficiencia de secado </td><td> &gt; 98% </td><td></td><td> Corregido para decadencia </td></tr><tr><td> Filtración de la recuperación </td><td> 93,5% </td><td> 1,7% </td><td> Corregido para decadencia </td></tr><tr><td> Volumen de la dosis (ml) </td><td> 3.3 </td><td></td><td> Recoger las fracciones con mayor radioactividad </td></tr><tr><td> Especulación. acto. Producto final (mCi / μmol) </td><td> 75,5 </td><td> 30,0 </td><td> De la HPLC-3 usando la curva de calibración </td></tr><tr><td> Eficiencia de síntesis </td><td> 8,5% </td><td> 3,6% </td><td> Corrección de no decaimiento </td></tr><tr><td> Tiempo de síntesis (min) </td><td> 104 </td><td> 11,2 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabla 1. Parámetros de síntesis radioquímica. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Problemas comunes </td><td> Razones y soluciones posibles </td></tr><tr><td rowspan="3"> El fluoruro de [^ { 18 } F] no se eluye eficientemente de la QMA </td><td> · TBA-HCO 3 no se preparó correctamente. Asegúrese de que la concentración es adecuada. </td></tr><tr><td> · Hay fugas en el vial TBA-HCO 3 . Asegúrese de que el sello de engarce es apretado y el diafragma no está perforado antes de instalarlo en el IFP. </td></tr><tr><td> · TBA-HCO 3 no está en buenas condiciones. Pida un lote nuevo. </td></tr><tr><td rowspan="2"> El rendimiento de etiquetado es bajo </td><td> · Hay humedad en la solución precursora. Precursor seco y disolventes. </td></tr><tr><td> · La temperatura es demasiado baja. </td></tr><tr><td rowspan="3"> La solución de reacción es amarilla </td><td> · El producto se descompone debido a la base. Utilizar menos TBA-HCO 3 . </td></tr><tr><td> HayOo mucho precursor. Utilice menos precursor. </td></tr><tr><td> · Hay demasiado poco solvente para la cantidad de 18 F - . Use más disolvente. </td></tr><tr><td> Picos adicionales en radioHPLC </td><td> · El grupo Nitro está siendo sustituido: reduce la temperatura de reacción o acorta el tiempo de reacción. </td></tr><tr><td rowspan="3"> La reacción de hidrogenación no funciona </td><td> · Catalizador no es bueno. Utilice un cartucho nuevo. </td></tr><tr><td> · El flujo es demasiado rápido y no permite un contacto suficiente entre el catalizador y el sustrato. Disminuir el flujo. </td></tr><tr><td> · La presión del hidrógeno es demasiado baja. Aumentar la presión de H 2 . </td></tr><tr><td> La presión del hidrógeno aumenta dramáticamente durante el procedimiento </td><td> · La integridad del cartucho se ve comprometida y el soporte sólido está obstruyendo las líneas. Detenga el flujo y apague el gas. Deje que la radiactividad decaiga. Retire el cartucho del catalizador y lave el sistema. Poner unEw cartucho. </td></tr><tr><td> El rendimiento de hidrogenación es bajo </td><td> · Demasiadas impurezas que compiten por el catalizador (MeCN, ácido oxálico). Disminuir la cantidad de impurezas o aumentar la masa del precursor (Advertencia: aumentar la cantidad de precursor reducirá la actividad específica). </td></tr><tr><td rowspan="2"> La recuperación de la radiactividad de la etapa de hidrogenación es baja </td><td> · Hay una fuga en el sistema. Compruebe si hay fugas y vuelva a inyectar en la línea de hidrógeno. </td></tr><tr><td> · El compuesto está desfluorando en el reactor. Evaluar diferentes condiciones de reacción (presión, temperatura, flujo, etc. ). </td></tr><tr><td rowspan="2"> Demasiada radiactividad se pierde durante la filtración </td><td> · Humedezca el filtro antes de usarlo. </td></tr><tr><td> · Utilice un filtro con un volumen muerto inferior. </td></tr><tr><td rowspan="4"> El pico final del producto en la HPLC parece amplio </td><td> · Demasiado volumen inyectado. Inyectar más bajo amOunt. Utilice una columna de mayor diámetro. </td></tr><tr><td> · La columna no está bien acondicionada. Condicione la columna para al menos 30 volúmenes de columna. </td></tr><tr><td> · El pH de la fase móvil es bajo. Asegúrese de que el pH ≥ 8. </td></tr><tr><td> · La columna no está en buenas condiciones. Reemplace la columna. Utilice una columna compatible con el pH básico. </td></tr></tbody></table> Tabla 2. Guía de solución de problemas.

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Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases

Demostramos la semi-automatizada síntesis radioquímica de [ 18 F] 3F4AP y procedimientos de control de calidad.

Síntesis radioquímica automatizada de [<sup&gt; 18</sup&gt; F] 3F4AP: un nuevo trazador de PET para imágenes de enfermedades desmielinizantes

3-[18F]fluoro-4-aminopyridine, [18F]3F4AP, is a radiofluorinated analog of the FDA-approved drug for multiple sclerosis 4-aminopyridine (4AP). This ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases

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Radionuclide-fluorescence Reporter Gene Imaging to Track Tumor Progression in Rodent Tumor Models

Metastasis is responsible for most cancer deaths. Despite extensive research, the mechanistic understanding of the complex processes governing metastasis remains incomplete. In vivo models are paramount for metastasis research, but require refinement. Tracking spontaneous metastasis by non-invasive in vivo imaging is now possible, but remains challenging as it requires long-time observation and high sensitivity. We describe a longitudinal combined radionuclide and fluorescence whole-body in vivo imaging approach for tracking tumor progression and spontaneous metastasis. This reporter gene methodology employs the sodium iodide symporter (NIS) fused to a fluorescent protein (FP). Cancer cells are engineered to stably express NIS-FP followed by selection based on fluorescence-activated cell sorting. Corresponding tumor models are established in mice. NIS-FP expressing cancer cells are tracked non-invasively in vivo at the whole-body level by positron emission tomography (PET) using the NIS radiotracer [18F]BF4-. PET is currently the most sensitive in vivo imaging technology available at this scale and enables reliable and absolute quantification. Current methods either rely on large cohorts of animals that are euthanized for metastasis assessment at varying time points, or rely on barely quantifiable 2D imaging. The advantages of the described method are: (i) highly sensitive non-invasive in vivo 3D PET imaging and quantification, (ii) automated PET tracer production, (iii) a significant reduction in required animal numbers due to repeat imaging options, (iv) the acquisition of paired data from subsequent imaging sessions providing better statistical data, and (v) the intrinsic option for ex vivo confirmation of cancer cells in tissues by fluorescence microscopy or cytometry. In this protocol, we describe all steps required for routine NIS-FP-afforded non-invasive in vivo cancer cell tracking using PET/CT and ex vivo confirmation of in vivo results. This protocol has applications beyond cancer research whenever in vivo localization, expansion and long-time monitoring of a cell population is of interest.

We describe a protocol for preclinical in vivo tracking of cancer metastasis. It is based on a radionuclide-fluorescence reporter combining the sodium iodide symporter, detected by non-invasive [18F]tetrafluoroborate-PET, and a fluorescent protein for streamlined ex vivo confirmation. The method is applicable for preclinical in vivo cell tracking beyond tumor biology.

Gen reportero de radionúclido-fluorescencia de imagen para seguir la progresión del Tumor en modelos de roedores Tumor

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Investigación

Investigación sobre el cáncer

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological targets and processes. However, the increasing number of different tracers creates challenges for their production at radiopharmacies. While historically it has been practical to dedicate a custom-configured radiosynthesizer and hot cell for the repeated production of each individual tracer, it is becoming necessary to change this workflow. Recent commercial radiosynthesizers based on disposable cassettes/kits for each tracer simplify the production of multiple tracers with one set of equipment by eliminating the need for custom tracer-specific modifications. Furthermore, some of these radiosynthesizers enable the operator to develop and optimize their own synthesis protocols in addition to purchasing commercially-available kits. In this protocol, we describe the general procedure for how the manual synthesis of a new PET tracer can be automated on one of these radiosynthesizers and validated for the production of clinical-grade tracers. As an example, we use the ELIXYS radiosynthesizer, a flexible cassette-based radiochemistry tool that can support both PET tracer development efforts, as well as routine clinical probe manufacturing on the same system, to produce [18F]Clofarabine ([18F]CFA), a PET tracer to measure in vivo deoxycytidine kinase (dCK) enzyme activity. Translating a manual synthesis involves breaking down the synthetic protocol into basic radiochemistry processes that are then translated into intuitive chemistry &#34;unit operations&#34; supported by the synthesizer software. These operations can then rapidly be converted into an automated synthesis program by assembling them using the drag-and-drop interface. After basic testing, the synthesis and purification procedure may require optimization to achieve the desired yield and purity. Once the desired performance is achieved, a validation of the synthesis is carried out to determine its suitability for the production of the radiotracer for clinical use.

Automation of a Positron-emission Tomography PET Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Positron-emission tomography (PET) imaging sites that are involved in multiple early clinical research trials need robust and versatile radiotracer manufacturing capabilities. Using the radiotracer [18F]Clofarabine as an example, we illustrate how to automate the synthesis of a radiotracer using a flexible, cassette-based radiosynthesizer and validate the synthesis for clinical use.

Automatización de un protocolo de emisión de positrones la tomografía (PET) radiosonda síntesis de producción clínica

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Química

Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET

Functional positron emission tomography (fPET) provides a method to track molecular targets in the human brain. With a radioactively-labelled glucose analogue, 18F-fluordeoxyglucose (FDG-fPET), it is now possible to measure the dynamics of glucose metabolism with temporal resolutions approaching those of functional magnetic resonance imaging (fMRI). This direct measure of glucose uptake has enormous potential for understanding normal and abnormal brain function and probing the effects of metabolic and neurodegenerative diseases. Further, new advances in hybrid MR-PET hardware make it possible to capture fluctuations in glucose and blood oxygenation simultaneously using fMRI and FDG-fPET.
The temporal resolution and signal-to-noise of the FDG-fPET images is critically dependent upon the administration of the radiotracer. This work presents two alternative continuous infusion protocols and compares them to a traditional bolus approach. It presents a method for acquiring blood samples, time-locking PET, MRI, experimental stimulus, and administering the non-traditional tracer delivery. Using a visual stimulus, the protocol results show cortical maps of the glucose-response to external stimuli on an individual level with a temporal resolution of 16 s.

This manuscript describes two radiotracer administration protocols for FDG-PET (constant infusion and bolus plus infusion) and compares them to bolus administration. Temporal resolutions of 16 s are achievable using these protocols.

Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a FDG-fPET

Functional positron emission tomography (fPET) provides a method to track molecular targets in the human brain. With a radioactively-labelled glucose ...

Comportamiento

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

Aspecto técnico de la síntesis automatizada y evaluación cinética en tiempo real de [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a non-radioactive precursor in solution. This approach necessitates purification of the tracer by high performance liquid chromatography (HPLC) followed by reformulation in a biocompatible solvent for human administration. We recently developed a novel 11C-methylation approach for the highly efficient synthesis of carbon-11 labeled PET radiopharmaceuticals, taking advantage of solid phase cartridges as disposable &#34;3-in-1&#34; units for the synthesis, purification and reformulation of the tracers. This approach obviates the use of preparative HPLC and reduces the losses of the tracer in transfer lines and due to radioactive decay. Furthermore, the cartridge-based technique improves synthesis reliability, simplifies the automation process and facilitates compliance with the Good Manufacturing Practice (GMP) requirements. Here, we demonstrate this technique on the example of production of a PET tracer Pittsburgh compound B ([11C]PiB), a gold standard in vivo imaging agent for amyloid plaques in the human brains.

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

We report an efficient carbon-11 radiolabeling technique to produce clinically relevant tracers for Positron Emission Tomography (PET) using solid phase extraction cartridges. 11C-methylating agent is passed through a cartridge preloaded with precursor and successive elution with aqueous ethanol provides chemically and radiochemically pure PET tracers in high radiochemical yields.

Fase sólida 11C-Metilación, purificación y formulación para la producción de trazadores PET

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a ...

18F-Labeling of Radiotracers Functionalized with a Silicon Fluoride Acceptor (SiFA) for Positron Emission Tomography

The para-substituted di-tert-butylfluorosilylbenzene structural motif known as the silicon-fluoride acceptor (SiFA) is a useful tag in the radiochemist&#39;s toolkit for incorporating radioactive [18F]fluoride into tracers for use in positron emission tomography. In comparison to conventional radiolabeling strategies, isotopic exchange of fluorine-19 from SiFA with [18F]fluoride is carried out at room temperature and requires minimal reaction participants. The formation of by-products is thus negligible, and purification is greatly simplified. However, while the precursor molecule used for labeling and the final radiolabeled product are isotopically discrete, they are chemically identical and are thus inseparable during purification procedures. The SiFA tag is also susceptible to degradation under the basic conditions arising from the processing and drying of [18F]fluoride. The &#39;4 drop method&#39;, wherein only the first 4 drops of eluted [18F]fluoride are used from the solid-phase extraction, reduces the amount of base in the reaction, facilitates lower molar amounts of precursor, and reduces degradation.

18F-Labeling of Radiotracers Functionalized with a Silicon Fluoride Acceptor SiFA for Positron Emission Tomography

The synthesis of fluorine-18 (18F) labeled radiopharmaceuticals for positron emission tomography typically requires months of experience. When incorporated into a radiotracer, the silicon-fluoride acceptor (SiFA) motif enables a simple 18F-labeling protocol that is independent of costly equipment and preparatory training, while reducing precursor quantity needed and utilizing milder reaction conditions.

18 F-Etiquetado de Radiosondas Funcionalizado con un Aceptador de Fluoruro de Silicio (SiFA) para Tomografía por Emisión de Positrones

The para-substituted di-tert-butylfluorosilylbenzene structural motif known as the silicon-fluoride acceptor (SiFA) is a useful tag in the ...

Radiosynthesis of 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tryptophan using a One-pot, Two-step Protocol

The kynurenine pathway (KP) is a primary route for tryptophan metabolism. Evidence strongly suggests that metabolites of the KP play a vital role in tumor proliferation, epilepsy, neurodegenerative diseases, and psychiatric illnesses due to their immune-modulatory, neuro-modulatory, and neurotoxic effects. The most extensively used positron emission tomography (PET) agent for mapping tryptophan metabolism, &#945;-[11C]methyl-L-tryptophan ([11C]AMT), has a short half-life of 20 min with laborious radiosynthesis procedures. An onsite cyclotron is required to radiosynthesize [11C]AMT. Only a limited number of centers produce [11C]AMT for preclinical studies and clinical investigations. Hence, the development of an alternative imaging agent that has a longer half-life, favorable in vivo kinetics, and is easy to automate is urgently needed. The utility and value of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan, a fluorine-18-labeled tryptophan analog, has been reported in preclinical applications in cell line-derived xenografts, patient-derived xenografts, and transgenic tumor models.
This paper presents a protocol for the radiosynthesis of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan using a one-pot, two-step strategy. Using this protocol, the radiotracer can be produced in a 20 &#177; 5% (decay corrected at the end of synthesis, n &#62; 20) radiochemical yield, with both radiochemical purity and enantiomeric excess of over 95%. The protocol features a small precursor amount with no more than 0.5 mL of reaction solvent in each step, low loading of potentially toxic 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane (K222), and an environmentally benign and injectable mobile phase for purification. The protocol can be easily configured to produce 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan for clinical investigation in a commercially available module.

Radiosynthesis of 1-2-[18F]Fluoroethyl-L-Tryptophan using a One-pot, Two-step Protocol

Here, we describe the radiosynthesis of 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-tryptophan, a positron emission tomography imaging agent for studying tryptophan metabolism, using a one-pot, two-step strategy in a radiochemistry synthesis system with good radiochemical yields, high enantiomeric excess, and high reliability.

Radiosíntesis de 1-(2-[18F]Fluoroetilo)-L-Triptófano usando un protocolo de una olla y dos pasos

The kynurenine pathway (KP) is a primary route for tryptophan metabolism. Evidence strongly suggests that metabolites of the KP play a vital role in tumor ...

Automated Production of [68Ga]Ga-FAPI-46 on the iPHASE MultiSyn Synthesizer

An Automated Radiosynthesis of [68Ga]Ga-FAPI-46 for Routine Clinical Use

[68Ga]Ga-FAPI-46 is a promising new tracer for the imaging of fibroblast activation protein (FAP) by positron emission tomography (PET). Labeled FAP inhibitors (FAPIs) have demonstrated uptake in various types of cancers, including breast, lung, prostate, pancreatic and colorectal cancer. FAPI-PET also possesses a practical advantage over FDG-PET as fasting and resting are not required. [68Ga]Ga-FAPI-46 exhibits enhanced pharmacokinetic properties, improved tumor retention, and higher contrast images than the earlier presented [68Ga]Ga-FAPI-02 and [68Ga]Ga-FAPI-04. Although a manual synthesis protocol for [68Ga]Ga-FAPI-46 was initially described, in recent years, automated methods using different commercial synthesizers have been reported.
In this work, we describe the development of the automated synthesis of [68Ga]Ga-FAPI-46 using the iPHASE MultiSyn synthesizer for clinical applications. Initially, optimization of the reaction time and comparison of the performance of four different solid phase extraction (SPE) cartridges for final product purification were investigated. Then, the development and validation of the production of 0.6-1.7 GBq of [68Ga]Ga-FAPI-46 were conducted using these optimized parameters. The product was synthesized in 89.8 &#177; 4.8% decay corrected yield (n = 6) over 25 min. The final product met all recommended quality control specifications and was stable up to 3 h post synthesis.

This work describes the automated production of up to 1.7 GBq of [68Ga]Ga-FAPI-46 on the iPHASE MultiSyn synthesizer for PET imaging of fibroblast activation protein.

[68Ga]Ga-FAPI-46 is a promising new tracer for the imaging of fibroblast activation protein (FAP) by positron emission tomography (PET). Labeled FAP ...

Microwave-assisted One-pot Synthesis of N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB)

Biomolecules, including peptides,1-9 proteins,10,11 and antibodies and their engineered fragments,12-14 are gaining importance as both potential therapeutics and molecular imaging agents. Notably, when labeled with positron-emitting radioisotopes (e.g., Cu-64, Ga-68, or F-18), they can be used as probes for targeted imaging of many physiological and pathological processes.15-18 Therefore, significant effort has devoted to the synthesis and exploration of 18F-labeled biomolecules. Although there are elegant examples of the direct 18F-labeling of peptides,19-22 the harsh reaction conditions (i.e., organic solvent, extreme pH, high temperature) associated with direct radiofluorination are usually incompatible with fragile protein samples. To date, therefore, the incorporation of radiolabeled prosthetic groups into biomolecules remains the method of choice.23,24
N-Succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB),25-37 a Bolton-Hunter type reagent that reacts with the primary amino groups of biomolecules, is a very versatile prosthetic group for the 18F-labeling of a wide spectrum of biological entities, in terms of its evident in vivo stability and high radiolabeling yield. After labeling with [18F]SFB, the resulting [18F]fluorobenzoylated biomolecules could be explored as potential PET tracers for in vivo imaging studies.1 Most [18F]SFB radiosyntheses described in the current literatures require two or even three reactors and multiple purifications by using either solid phase extraction (SPE) or high-performance liquid chromatography (HPLC). Such lengthy processes hamper its routine production and widespread applications in the radiolabeling of biomolecules. Although several module-assisted [18F]SFB syntheses have been reported,29-32, 41-42 they are mainly based on complicated and lengthy procedures using costly commercially-available radiochemistry boxes (Table 1). Therefore, further simplification of the radiosynthesis of [18F]SFB using a low-cost setup would be very beneficial for its adaption to an automated process.
Herein, we report a concise preparation of [18F]SFB, based on a simplified one-pot microwave-assisted synthesis (Figure 1). Our approach does not require purification between steps or any aqueous reagents. In addition, microwave irradiation, which has been used in the syntheses of several PET tracers,38-41 can gives higher RCYs and better selectivity than the corresponding thermal reactions or they provide similar yields in shorter reaction times.38 Most importantly, when labeling biomolecules, the time saved could be diverted to subsequent bioconjugation or PET imaging step.28,43 The novelty of our improved [18F]SFB synthesis is two-fold: (1) the anhydrous deprotection strategy requires no purification of intermediate(s) between each step and (2) the microwave-assisted radiochemical transformations enable the rapid, reliable production of [18F]SFB.

Microwave-assisted One-pot Synthesis of N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate [18F]SFB

A facile, one-pot synthesis of N-succinimidyl-4-[18F]fluorobenzoate ([18F]SFB) was developed based on a non-aqueous, three-step radiochemical process. Using microwave heating, the entire procedure can be completed in less than 30 min, or 60 min with further purification by preparative HPLC. The decay-corrected radiochemical yields (RCYs) were 35-5% (n > 30).

Asistida por microondas de un bote de síntesis de N-Succinimidil-4-[ 18 F] fluorobenzoato ([ 18 F] SFB)

Biomolecules, including peptides,1-9 proteins,10,11 and antibodies and their engineered fragments,12-14 are gaining importance as both potential ...

Biología

Semi-quantitative Assessment Using [18F]FDG Tracer in Patients with Severe Brain Injury

Patients with severe traumatic brain injury (sTBI) have difficulty knowing whether they are accurately expressing their thoughts and emotions because of disorders of consciousness, disrupted higher brain function, and verbal disturbances. As a consequence of an insufficient ability to communicate, objective evaluations are needed from family members, medical staff, and caregivers. One such evaluation is the assessment of functioning brain areas. Recently, multimodal brain imaging has been used to explore the function of damaged brain areas. [18F]-fluorodeoxyglucose positron emission tomography-computed tomography ([18F]FDG-PET/CT) is a successful tool for examining brain function. However, the assessment of brain glucose metabolism based on [18F]FDG-PET/CT is not standardized and depends on several varying parameters, as well as the patient&#39;s condition. Here, we describe a series of semiquantitative assessment protocols for a region-of-interest (ROI) image analysis using self-produced [18F]FDG tracers in patients with sTBI. The protocol focuses on screening the participants, preparing the [18F]FDG tracer in the hot lab, scheduling the acquisition of [18F]FDG-PET/CT brain images, and measuring glucose metabolism using the ROI analysis from a targeted brain area.

Semi-quantitative Assessment Using [18F]FDG Tracer in Patients with Severe Brain Injury

[18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomography-computed tomography is useful for studying glucose metabolism related to brain function. Here, we present a protocol for an [18F]FDG tracer set-up and semiquantitative assessment of the region-of-interest analysis for targeted brain areas associated with clinical manifestations in patients with severe traumatic brain injury.

Evaluación semicuantitativa usando [18F] FDG trazador en pacientes con lesión cerebral grave

Patients with severe traumatic brain injury (sTBI) have difficulty knowing whether they are accurately expressing their thoughts and emotions because of ...

Síntesis radioquímica automatizada de [

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Automatización de un protocolo de emisión de positrones la tomografía (PET) radiosonda síntesis de producción clínica

Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a FDG-fPET

Aspecto técnico de la síntesis automatizada y evaluación cinética en tiempo real de [¹¹C]SNAP-7941

Fase sólida ¹¹C-Metilación, purificación y formulación para la producción de trazadores PET

¹⁸ F-Etiquetado de Radiosondas Funcionalizado con un Aceptador de Fluoruro de Silicio (SiFA) para Tomografía por Emisión de Positrones

Radiosíntesis de 1-(2-[^18F]Fluoroetilo)-L-Triptófano usando un protocolo de una olla y dos pasos

An Automated Radiosynthesis of [⁶⁸Ga]Ga-FAPI-46 for Routine Clinical Use

Asistida por microondas de un bote de síntesis de N-Succinimidil-4-[¹⁸ F] fluorobenzoato ([¹⁸ F] SFB)

Evaluación semicuantitativa usando [¹⁸F] FDG trazador en pacientes con lesión cerebral grave