Questo progetto è stato sostenuto da sovvenzioni NIH / NIBIB 1K99EB020075 a Pedro Brugarolas e un premio Innovation Fund da Chicago Innovation Exchange a Brian Popko e Pedro Brugarolas. Il professor Brian Popko è riconosciuto con gratitudine per la sua tutorazione e il sostegno finanziario al progetto. Prof Chin-Tu Chen e la Risorsa di Ricerca Integrata per l&#39;Imaging Piccolo Animale presso l&#39;Università di Chicago sono riconosciuti per aver generosamente condiviso lo spazio e le attrezzature del laboratorio. L&#39;IBA è riconosciuta per sponsorizzare l&#39;accesso aperto di questo articolo.

ATTENZIONE: Tutte le procedure che prevedono l&#39;utilizzo di materiali radioattivi devono essere approvati dall&#39;Ufficio locale per la radioprotezione. Quando si lavora con materiali radioattivi indossare un cappotto di laboratorio e distintivi di radiazioni personali. Usare sempre due strati di guanti e controllare le mani con un contatore Geiger dopo ogni passaggio che comporta la manipolazione della radioattività. Se i guanti sono contaminati con scorie radioattive e sostituire i guanti esterni. Utilizzare opportune schermature, ridurre al minimo il tempo a contatto con la sorgente di radiazione e massimizzare la distanza. 1. Una settimana prima dell&#39;esperimento: preparazione dei materiali <ol><li> Scaricare la sequenza [ 18 F] 3F4AP: gli utenti di Synthera possono accedere al database degli utenti (http://www.iba-radiopharmasolutions.com/products/chemistry) e scaricare il file di sequenza per 3F4AP. Gli utenti di altri sintetizzatori potrebbero aver bisogno di scrivere il proprio script in base alla sequenza di passi. Sfoglia la sequenza annotata per familiarizzare con i sTappi coinvolti nella sintesi. </li><li> Assicurarsi che ci sia abbastanza gas per la sintesi. Il sintetizzatore richiede gas compresso, sia elio che azoto. Richiede inoltre aria compressa&gt; 75 psi. Assicurarsi che le pressioni siano all&#39;interno del prodotto raccomandato dal costruttore. </li><li> Preparare la fase mobile HPLC: preparare 1 L di 50 mM sodio fosfato e 10 mM trietilammina. Utilizzando un misuratore di pH regolare il pH a 8.0 ± 0.1 aggiungendo l&#39;idrossido di sodio saturo in goccia mescolando. Filtrare la soluzione attraverso un filtro da bottiglia da 0,22 μm e aggiungere 5% di etanolo. </li><li> Vetrerie secchi nel forno durante la notte. </li></ol> 2. Giorno di sperimentazione: prima dell&#39;arrivo di Fluorine-18 <ol><li> Utilizzando 1 ml di siringhe, riempire i flaconi del reagente con i reagenti appropriati. Per i flaconi 2 e 3 utilizzare flaconcini secchi e solventi anidro tenuti sotto argon. Sigillare i flaconi con le guarnizioni di crimpatura usando un crimpino. <ol><li> Riempire Vial 1 (diametro 11 mm / 2 ml volume viAl) con 400 μl di TBA-HCO 3 + 800 μL di acetonitrile (MeCN). </li><li> Riempire il flaconcino 2 (flaconcino da 13 mm / 4 mL) con 50 μL di soluzione precursore 1,0 mg / ml + 450 μl di MeCN. </li><li> Riempire il flaconcino 3 (flaconcino da 11 mm / 2 ml) con 500 μL di MeCN. </li><li> Riempire il flaconcino 4 (flaconcino da 13 mm / 4 mL) con 4 mL di acido oxalico 0,2% in metanolo (MeOH). </li></ol></li><li> Condizione della cartuccia QMA (forte scambio di anioni) e Alumina-N. Usando una siringa da 10 ml, passare 5 mL di 8,4% di NaHCO 3 a goccia attraverso il QMA seguita da 5 mL di acqua ultrapure deionizzata tipo I (18,2 ΜΩ • cm a 25 ºC). Passare 5 ml di acqua ultrapure in goccia attraverso la cartuccia Alumina-N seguita da 5 ml di MeOH + 0,2% di acido ossalico. </li><li> Accendere l&#39;HPLC e condurre la colonna C-18 con 4 mL per min di fase mobile per 30 minuti. </li><li> Caricare una nuova cartuccia del catalizzatore sul supporto della cartuccia idrogenatore e avviare un flusso di 0,5 mL / min di 100% MeOH. SE il regolatore di idrogeno a 50 psi e condizionare la cartuccia per 15 minuti ( figura 2 ). </li><li> Montare il Processore Fluido Integrato (IFP) introducendo flaconi da 1 a 4 nelle loro posizioni, fissando le cartucce e il flaconcino di raccolta come mostrato in Figura 3 . Fissare una fiala di raccolta con un ago di sfiato alla linea di uscita dell&#39;idrogeno. </li><li> Avviare il software del sintetizzatore. Inserisci il login e la password. Eseguire i controlli di pre-esecuzione sul sintetizzatore in base alle istruzioni del produttore. </li><li> Fare clic su &quot;Sequences&quot; e poi su &quot;Open&quot; per caricare la sequenza 3F4AP. </li><li> Caricare l&#39;IFP facendo clic sul pulsante &quot;Carica&quot; ​​sullo schermo. Digitare un nome di file per l&#39;esecuzione e avviare la sequenza cliccando su &quot;Start&quot;. (Il sintetizzatore automatico sospenderà automaticamente prima della fase di caricamento di 18 F.) </li><li> Guarda come il sintetizzatore va attraverso i passaggi di autodiagnostica di routine (parte uno della sequenza). Guarda lo screeN per garantire che non ci siano allarmi o allarmi. Prestare attenzione ai suoni mentre il sintetizzatore scompare le linee e pre-riscalda il vaso di reazione in preparazione alla corsa. L&#39;indicatore di temperatura dovrebbe salire e rimanere a 65 ºC. Attendere il segnale (segnale acustico) che indica che il sintetizzatore è pronto per il trasferimento da 18 F. </li></ol> 3. Giornata dell&#39;esperimento: 18 F Etichettatura <ol><li> Trasferire in remoto la quantità desiderata di 18 ciclotrone prodotta dal target ciclotrone a una fiala da 18 F. Verificare la quantità di radioattività e registrarla con l&#39;orario di consegna. NOTA: Se non si utilizza una linea diretta per 18 F trasferimento utilizzare una siringa pre-riempita con un ago attaccato per trasferire l&#39;attività alla fiala attraverso il setto. La quantità di radioattività di partenza dipende dai limiti stabiliti dall&#39;Ufficio di sicurezza delle radiazioni e dalla quantità di tracciante finale desiderata. La quantità tipica varia da 50 a 500 mCi. </li><lI&gt; Riprendere la sequenza sul sintetizzatore premendo &quot;Riprendi&quot;. Questo avvierà il trasferimento dei 18 F nel QMA. </li><li> Monitorare la progressione della sintesi durante la sequenza automatica sullo schermo del computer. <ol><li> Guarda il trasferimento del 18 F dalla fiala sul QMA per 90 s. Dopo aver intrappolato 18 F - su QMA eluve con soluzione TBA-HCO 3 (flaconcino 1). (Parte seconda della sequenza) </li><li> Monitorare le tracce di pressione e temperatura sul sintetizzatore mentre il TBA 18 F viene essiccato a pressione ridotta (5 kPa) e riscaldamento (100 ºC), seguita da ulteriori asciugatura e raffreddamento. (Parte 3 della sequenza) </li><li> Osservare il trasferimento di MeCN anidride (flaconcino 3) e soluzione precursore (flaconcino 2) al reattore e come reagisce per 1 min a temperatura ambiente. La soluzione deve essere incolore o molto giallo debole. (Parte 4 della sequenza) </li><li> Osservare il trasferimento dell&#39;acido ossalicoSoluzione (flaconcino 4) al reattore. Guarda come la soluzione è la pressione trasferita dal reattore attraverso la cartuccia di allumina-N alla fiala del prodotto finale. (Parte 5 della sequenza) </li></ol></li><li> Alla fine della sequenza, stampare il rapporto, espellere l&#39;IFP, arrestare i serbatoi di gas e chiudere il software. </li><li> Prima di stabilire la procedura, misurare la radioattività nella cartuccia di allumina-N e nella fiala di raccolta introducendo separatamente la cartuccia e la fiala nel calibratore della dose. Registrare l&#39;attività e il tempo di misurazione. Posizionare la cartuccia usata in un contenitore di residui di piombo. Posizionare il flaconcino di raccolta in un contenitore schermato per il trasporto al passo successivo. </li><li> Utilizzando una siringa da 1 ml con un ago da 2 &quot;, trasferire manualmente circa 100 μl di campione della soluzione di prodotto intermedio in un flacone HPLC standard per il controllo della qualità in processo. Iniettare 10 μL di questo campione nella HPLC per valutare la purezza e Identità dell&#39;intermeComposto diattivo. NOTA: condizioni HPLC: colonna XDB 5 μm, 9,4 x 250 mm C18. Flusso 4 mL / min. Fase mobile (50 mM Na 2 HPO 4 , 10 mM TEA, 5% EtOH). Isocratico 15 min. </li></ol> 4. Giornata dell&#39;esperimento: idrogenazione ATTENZIONE: L&#39;iniezione del prodotto nell&#39;idrogeno deve essere effettuata utilizzando adeguate precauzioni di schermatura. Il gas idrogeno deve essere adeguatamente manipolato e sfiato. NOTA: il reattore di idrogenazione può essere collegato al posto della colonna HPLC sul sintetizzatore e controllato utilizzando il software del sintetizzatore. <ol><li> Impostare il flusso dell&#39;idrogenoatore a 0,5 mL / min iniziando la sequenza HPLC del sintetizzatore. Impostare manualmente la pressione dell&#39;idrogeno a 50 psi. <ol><li> Dopo aver terminato i passaggi di etichettatura e di spegnimento, il sintetizzatore trasferirà la soluzione di prodotto intermedio in idrogeno / ciclo HPLC. </li></ol></li><li> Quando il picco radioattivo viene visualizzato sul HPLC software sposta la valvola di raccolta per raccogliere il prodotto. Misurare la radioattività del prodotto grezzo utilizzando un calibratore di dosaggio. NOTA: il prodotto grezzo dovrebbe essere iniettato in un sistema HPLC automatizzato all&#39;interno di una cella calda. Dopo la purificazione, il prodotto finale viene quindi raccolto e dispensato in una cella ausiliaria fluida del flusso laminare classico classe 5 conformemente alle normative USP e FDA. </li></ol> 5. Giorno di sperimentazione: purificazione e preparazione del dosaggio <ol><li> Iniettare il prodotto grezzo nel HPLC e utilizzare il collettore di frazioni automatizzato per raccogliere le frazioni corrispondenti al picco del prodotto finale. Ogni tubo contiene 0,66 ml di soluzione. NOTA: condizioni HPLC: colonna XDB 5 μm, 9,4 x 250 mm C18. Flusso 4 mL / min. Fase mobile (50 mM Na 2 HPO 4 , 10 mM TEA, 5% EtOH). Isocratico 15 min. Raccogli 4-15 min. </li><li> Misurare la radioattività di ciascuna frazione utilizzando un calibratore di dose e registrarla. Combinare le frazioni con la massima quantitàS di radioattività (tipicamente i tubi 14-18). </li><li> Disegnare la soluzione del prodotto con una siringa da 10 ml e passare il campione attraverso un filtro da 0,22 μm in una fiala sterile. Registrare la quantità di radioattività, la fine del tempo di sintesi e il volume della soluzione sull&#39;etichetta del flaconcino. Questa è la dose finale per l&#39;iniezione. Mettere da parte ~ 0,8 ml della soluzione per i test di controllo di qualità. </li></ol> 6. Giorno di sperimentazione: Controlli di qualità (QC) <ol><li> Prima di rilasciare la dose: Ispezionare la dose attraverso un vetro schermato di piombo. La soluzione deve essere chiara, incolore e priva di particolato. </li><li> Identità radiochimica: <ol><li> Per RadioTLC: posizionare una goccia del campione su una piastra TLC affiancata dalla norma di riferimento. Eseguire la lastra di TLC su una camera di TLC usando il 95% di MeOH: 5% di acido acetico. Visualizzare lo standard di riferimento sotto l&#39;illuminazione UV e segnare la sua posizione con la matita. </li><li> Nastri la lastra TLC allo stadio della scansione radioTLCEr e il tempo record del picco. I valori Rf dello standard di riferimento e il picco radioattivo devono corrispondere al 5%. </li><li> Per RadioHPLC: eseguire 10 μL della dose con e senza lo standard di riferimento sul HPLC. Il tempo di ritenzione dello standard di riferimento e il picco radioattivo devono corrispondere. Sul campione tamponato deve essere visto un solo picco di coefficiente. </li></ol></li><li> Per la purezza radiochimica: misurare l&#39;area sotto curva per i picchi di target radioHPLC e radioTLC. L&#39;area del picco obiettivo deve essere&gt; 95% della superficie per tutti i picchi radioattivi combinati. </li><li> Per la radioattività specifica: calcolare la radioattività specifica come la quantità di radioattività nel picco (misurata alla fase 5.2) sulla quantità di massa determinata dall&#39;area sotto la curva della traccia UV HPLC utilizzando una curva di calibrazione prestabilita. La radioattività specifica deve essere superiore a 50 mCi / μmol. </li><li> Per l&#39;analisi residua del solvente: misurare la quantità di solventi residuiTs (MeCN, MeOH) nella dose usando la cromatografia a gas. I livelli di solventi devono essere &lt;0,04% per acetonitrile e &lt;3,000 ppm per metanolo. La quantità di EtOH deve essere inferiore al 10% w / v. </li><li> Per il test di integrità del filtro sterile (punto bolle): collegare il filtro utilizzato nella fase 5.3 ad una fornitura di azoto dotata di un regolatore di pressione e immergere l&#39;ago in acqua. Aprire gradualmente la valvola del gas mentre si guarda il manometro. Il filtro deve resistere a pressioni fino a 50 psi senza scoppio, come dimostra la mancanza di un flusso di bolle dall&#39;ago. Aumenta la pressione oltre i 50 psi finché un flusso di bolle esce dall&#39;ago. Registrare questa pressione, è la pressione di scoppio e deve essere&gt; 50 psi. </li><li> Per l&#39;emivita del radionuclide: misurare la radioattività del prodotto in due punti di tempo ≥10 min in un calibratore di dosaggio. Calcolare l&#39;emivita utilizzando l&#39;equazione seguente. L&#39;emivita deve corrispondere a quella di 18 F entro 5 minuti (109 ± 5 min): T ½ calcolato = 0,693 t ÷ ln (A 1 / A 2 ) Dove t è l&#39;intervallo tra le misurazioni e A 1 , A 2 l&#39;attività misurata in ogni punto temporale. </li><li> Per l&#39;identità radionuclidica e la purezza: ottenere lo spettro di raggi gamma di un campione del prodotto utilizzando un contatore gamma. Lo spettro dovrebbe presentare una singola foto-picco ad un&#39;energia di 511 keV. Non ci dovrebbero essere altre foto-picchi nello spettro. </li><li> Per l&#39;analisi dell&#39;endotossina: misurare i livelli di endotossina usando un test quantitativo cromogenico di endotossina LAL. I livelli di endotossina devono essere &lt;1.75 EU / mL per un prodotto diluito 1:10 con un volume finale del prodotto di 10 mL. </li><li> Documentare i risultati di ciascun test QC. Rilasciare la dose per gli studi sugli animali solo se tutti i test sono passati. </li><li> Sblocco post-dose: Per il test di sterilità: aggiungere un campione della dose sia al tioglicolato fluido che alla tripicinaBrodo di soia. Nessuna crescita deve essere visto sui media dopo 14 giorni. </li></ol> 7. Giorno dell&#39;esperimento: calcoli (tabella 1) <ol><li> Per la resa radiochimica (ndc RCY) corretto di non decadimento: calcolare il ndc RCY come quantità di radioattività nel prodotto finale sulla radioattività di partenza. </li><li> Per l&#39;efficienza del radiolabel: calcolare la resa di etichettatura come rapporto di radioattività nel flaconcino di raccolta sulla radioattività nella cartuccia di allumina-N (non incorporata [ 18 F] F) e nella fiala di raccolta. </li><li> Per la resa di idrogenazione: calcolare la resa di idrogenazione come la quantità di radioattività nel picco desiderato rispetto alla radioattività iniettata nella HPLC. </li><li> Per le perdite di filtraggio: calcolare il filtraggio perde come la radioattività residua nel filtro e siringa sulla radioattività prima del filtraggio. </li></ol>

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Gli autori non hanno niente da divulgare.

La preparazione dei traccianti in PET richiede un&#39;efficace etichettatura con un intervento minimo da parte dell&#39;utente per ridurre al minimo l&#39;esposizione alle radiazioni 14 . Qui abbiamo descritto la prima procedura semi-automatizzata per la sintesi radiochimica di [ 18 F] 3F4AP, un tracciante di PET attualmente in fase di indagine per la demielinizzazione dell&#39;immagine. Questo metodo semi-automatizzato produce il radiotracer con purezza elevata e sufficiente attività specifica per gli studi sugli animali. I metodi precedenti per la sintesi di questo composto si sono basati sulla sintesi manuale 6 , che limita significativamente la quantità di traccianti radioattivi che possono essere prodotte. Avere un metodo automatizzato per la sintesi fornisce anche rendimenti più riproducibili e rende più facile trasferire la procedura ad altri laboratori con attrezzature simili. Gli sforzi futuri per automatizzare completamente la procedura saranno strumentali alla produzione del tracciante in quantità elevate per studi su grandi animali o umani. 19 F per 18 F per incorporare il radioisotopo nella molecola di interesse. I vantaggi di questa reazione sono che è veloce e produce quasi esclusivamente il prodotto desiderato senza la necessità di eseguire una fase di purificazione potenzialmente lunga per rimuovere l&#39;eccesso di precursore. Una limitazione dell&#39;utilizzo di reazioni di etichettatura a scambio di fluoruri come quella utilizzata qui è che, a causa della massa iniziale di composto freddo, può essere limitata l&#39;attività specifica finale definita come quantità di radioattività in mCi rispetto alla quantità di composto in μmol. Nelle nostre condizioni standard, a partire da 100-200 mCi di 18 F e 50 μg di precursore, la tipica attività specifica alla fine della sintesi è fino a 100-200 mCi / μmol, che sembra sufficiente per gli studi preclinici di imaging PET . Tuttavia, l&#39;attività specifica può migliorare aumentando l&#39;importo di partenza per 18 F - </suP&gt; mantenendo la quantità di massa bassa. Ci sono stati diversi rapporti di produzione di radioligande mediante scambio di fluoruri ad alta attività specifica (1-3 Ci / μmol), iniziando con attività elevata e bassi precursori 15 , 16 . Come per tutte le sintesi radiochimiche dei traccianti in PET, è fondamentale lavorare rapidamente al fine di ridurre al minimo il decadimento radioattivo. È inoltre importante ridurre al minimo il tempo di manipolazione dei materiali radioattivi, utilizzare una corretta schermatura e massimizzare la distanza tra il materiale radioattivo e l&#39;utente per ridurre al minimo l&#39;esposizione alle radiazioni. Questi aspetti sono particolarmente importanti durante la seconda metà del protocollo (purificazione e controllo della qualità) in cui l&#39;utente deve iniettare manualmente la soluzione nella HPLC, raccogliere le frazioni e filtrare il prodotto finale. Come per tutte le sintesi radiochimiche dei traccianti in PET, è fondamentale lavorare rapidamente per mInimizzare il decadimento radioattivo. È inoltre importante ridurre al minimo il tempo di manipolazione dei materiali radioattivi, utilizzare una corretta schermatura e massimizzare la distanza tra il materiale radioattivo e l&#39;utente per ridurre al minimo l&#39;esposizione alle radiazioni. Questi aspetti sono particolarmente importanti durante la seconda metà del protocollo (idrogenazione e purificazione) in cui l&#39;utente deve iniettare manualmente la soluzione nel idrogeno, raccogliere le frazioni, impostare la procedura di essiccazione, risolvere il prodotto in tampone e filtrarlo. Durante la fase di filtraggio è facile perdere una grande quantità di materiale radioattivo nelle pareti delle fiale. Quindi, è importante cercare di raccogliere tutto il liquido prima del filtraggio. L&#39;utilizzo di una quantità maggiore di tampone da sciogliere può migliorare la resa del recupero, ma il suo utilizzo è scoraggiato perché richiederà l&#39;iniezione di un volume maggiore sulla HPLC, causando che il picco si espande e aumenta il volume della dose finale. Per risolvere un problemaNd ottimizzare la procedura è importante per tenere traccia delle rese di ogni passo. Per la maggior parte dei passaggi questo è fatto semplicemente misurando la quantità di radioattività prima e dopo qualsiasi passo. Nel caso della reazione le rese possono essere calcolate attraverso la quantificazione dei picchi HPLC. La Tabella 1 nella sezione Risultati mostra i rendimenti tipici per ogni passaggio. La tabella 2 riportata di seguito elenca molti dei guasti comunemente rilevati con potenziali motivi per il fallimento e come correggerli. Infine, anche se la procedura qui dimostrata è specifica per la sintesi di [ 18 F] 3F4AP, il flusso di lavoro generale e molti dei singoli passaggi sono comuni alla sintesi di altri composti 17 . In questo articolo abbiamo anche dimostrato i tipici test QC eseguiti su qualsiasi tracciante di PET.

La capacità di tracciare un farmaco di piccola molecola non invasiva all&#39;interno del corpo umano ha un grande potenziale verso la medicina di precisione. Tra le tecniche di imaging molecolare, la tomografia a emissione positronica (PET) ha molte caratteristiche favorevoli: l&#39;alta sensibilità dei rilevatori di PET consente la rilevazione e la quantificazione di piccole quantità di materiale radioattivo e le caratteristiche degli scanner consentono una mappatura spaziale precisa della localizzazione dei farmaci 1 , 2 , 3 . Ad esempio, PET consente di individuare e localizzare tumori e metastasi basati sul livello di assunzione di un analogo di glucosio radioattivo, [ 18 F] FDG 4 . Il PET può anche fornire la localizzazione e la quantificazione di recettori specifici del cervello e la loro occupazione che possono essere utili per la diagnosi e la comprensione dei disturbi neurologici e psichiatrici 5 . Al fine di sviluppareUn tracciante di PET di piccola molecola, il composto di interesse deve essere etichettato con un isotopo emittente positrone, tipicamente 11 o 18 F. Tra questi due radioisotopi, 18 F ha un&#39;emivita più lunga (109 min vs 20.3 per 11 C) , Che consente la produzione multi-dose e offsite. Tuttavia, l&#39;aggiunta di 18 F a una molecola può essere impegnativa. L&#39;etichettatura a 18 F richiede reazioni veloci compatibili con l&#39;automazione che allevia il farmacista della gestione diretta dell&#39;attività e riceve dosi di radiazioni ad alta assorbimento. Recentemente abbiamo descritto l&#39;uso di N-ossidi di piridina come precursori per la fluorurazione delle piridine e l&#39;uso di questa chimica nella sintesi radiochimica di [ 18 F] 3F4AP 6 , un analogo radiofluorato del farmaco approvato dalla FDA per la sclerosi multipla, Aminopiridina (4AP) 7 , 8 , 9 . thÈ un nuovo radiotracer attualmente sotto inchiesta come tracciante di PET per la demielinizzazione 10 , 11 , 12 . In questo articolo video, dimostriamo la sintesi semiautomatica di questo composto usando una unità di sintesi IBA Synthera (di seguito definita &quot;sintetizzatore&quot;) e un dispositivo di idrogenazione del flusso fatto in-house. La sintesi è basata sulla reazione mostrata in Figura 1 . La preparazione per la procedura richiede circa 1 h, la radiodifica e la purificazione 1.5 ore e le procedure di controllo di qualità 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- [ 18 F] fluoro-4-aminopiridina, [18F] 3F4AP, è un analogo radiofluorinato del farmaco approvato dalla FDA per la sclerosi multipla 4-aminopiridina (4AP). Questo composto è attualmente sotto inchiesta come tracciante di PET per la demielinizzazione. Recentemente abbiamo descritto una nuova reazione chimica per produrre piridinici metafluorurate costituite dalla fluorurazione diretta di un piridina N-ossido e dall&#39;uso di questa reazione per la sintesi radiochimica di [18F] 3F4AP. In questo articolo dimostriamo come produrre questo tracciatore utilizzando un sintetizzatore automatizzato e un reattore di idrogenazione del flusso fatto in casa. Mostriamo anche le procedure standard di controllo della qualità eseguite prima di rilasciare il radiotracer per gli studi clinici preclinici di imaging. Questa procedura semi-automatizzata può servire da base per la futura produzione di [ 18 F] 3F4AP per studi clinici.

La sintesi radiochimica di [18F] 3F4AP comprende due fasi ( Figura 1 ). Il primo passo viene effettuato in modo completamente automatico utilizzando l&#39;unità di sintesi ( Figura 3 ). Questo sistema a base di cassette utilizza quattro flaconi di reagente e un flacone per reattori e dispone di valvole controllate da computer che consentono il trasferimento e la miscelazione di reagenti, nonché il riscaldamento, il pressurizzazione e l&#39;evacuazione del reattore. Inoltre, supporta le cartucce di estrazione standard a fase solida per la separazione dei reagenti. L&#39;interfaccia computer consente agli utenti di scrivere e modificare gli script per eseguire le loro proprie sintesi. Nel caso di [18F] 3F4AP, la procedura di sintesi è composta da cinque parti di base. Nella prima parte, il sintetizzatore esegue i passi di autocontrollo, preleva il reattore e attende il segnale dell&#39;operatore che il 18 F è pronto. Durante la seconda parte, il fluoro [ 18 F] viene trasferito al di sopraM il flacone da 18 F nella cartuccia di sostituzione dell&#39;anione e eluito dalla cartuccia nel reattore utilizzando un bicarbonato di tetrabutil ammonio di soluzione. La terza parte, il sintetizzatore azeotropicamente asciuga il fluoro [ 18 F] sotto vuoto per renderlo reattivo verso lo spostamento nucleofilico. Nella quarta parte, il precursore viene automaticamente aggiunto al reattore dove reagisce con il 18 F - per generare il composto etichettato. Infine, la reazione viene interrotta con l&#39;aggiunta di 0,2% di acido ossalico in metanolo, che impedisce la decomposizione del prodotto promossa dalla base e la soluzione finale viene trasferita a pressione alla fiala di raccolta dopo aver attraversato una cartuccia di allumina-N che trapassa qualsiasi Fluoruro non reagito. Una volta completata la fase di etichettatura, è possibile prendere un piccolo campione per il controllo della qualità. L&#39;esecuzione di un campione sul HPLC fornisce la conferma che la fase di etichettatura ha funzionato e una stimaSulla purezza radiochimica ( Figura 4 ). Inoltre, dalla traccia UV sulla HPLC, la massa di prodotto può essere calcolata utilizzando una curva di calibrazione prestabilita. Mentre è in esecuzione il controllo qualità HPLC in processo, viene eseguita la seconda fase di reazione, la riduzione dei gruppi N-ossido e nitro. Per fare questo, il prodotto etichettato viene iniettato automaticamente in un dispositivo di idrogenazione in-house basato sul metodo pubblicato da Yoswathananont et al. 13 ( Figura 2 ). Questo dispositivo è costituito da una pompa HPLC e da un serbatoio di idrogeno compresso collegato al dispositivo di idrogenazione del flusso attraverso linee dotate di valvole di bloccaggio per impedire il back-streaming. Il prodotto viene spinto dalla pompa HPLC e mescolato con idrogeno in un miscelatore a forma di T. Questa miscela viene poi passata attraverso una piccola cartuccia contenente catalizzatore Pd / C del 10% su un supporto solido. Dopo aver superato la cataIl prodotto ridotto viene poi raccolto in piccole frazioni. Dopo l&#39;idrogenazione, il prodotto grezzo viene trasportato e iniettato manualmente nel HPLC per la purificazione del prodotto finale ( Figura 5 ). La fase mobile della HPLC è stata selezionata per essere compatibile con l&#39;iniezione animale. I picchi corrispondenti al prodotto vengono poi raccolti e sterilizzati a filtrazione per ottenere la dose finale. Prima di rilasciare la dose per gli studi di imaging PET, vengono eseguiti test di qualità. Questi test vengono eseguiti per assicurare che il tracciante sia l&#39;entità chimica che si suppone e che sia sicura per l&#39;iniezione. Alcune di queste prove potrebbero non essere necessarie per l&#39;iniezione negli animali, ma generalmente è consigliabile seguire le linee guida per l&#39;uso umano. In tal modo assicura la qualità del prodotto, che aumenta la fiducia nei risultati e si affaccia notevolmentePrevede la transizione futura alla produzione del prodotto per l&#39;iniezione umana. La tabella 1 contiene i parametri tipici di sintesi che includono la radioattività di quantità iniziale, la quantità iniziale del precursore, la resa per ogni fase, l&#39;attività specifica, i filtri perdenti ecc. Questi parametri sono utili per risolvere i guasti occasionali e per ottimizzare ulteriormente la procedura. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig1.jpg" /> Figura 1. Schema di reazione. La sintesi radiochimica consiste nell&#39;etichettatura con 19 F / 18 F scambio seguito da idrogenazione catalizzata da palladio. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2"<html> Src = &quot;/ files / ftp_upload / 55537 / 55537fig2.jpg&quot; /&gt; Figura 2. Sistema di idrogenazione. Schema del dispositivo. Questo dispositivo è basato sulla pubblicazione di Yoswathananont et al. (Rif. 13). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig3.jpg" /> Figura 3. Schema del processore fluido integrato sintetizzatore (IFP) e dei reagenti. L&#39;IFP contiene quattro flaconcini di reagente, una cartuccia QMA e una fiala del reattore. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig4.jpg" /> Figura 4. Traccianti UV e radioHPLC per il prodotto intermedio. 3-fluoro-4-nitropyridine N-ossido ha un assorbimento caratteristico a 313 nm.E.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/55537/55537fig5.jpg" /> Figura 5. Indicatori UV e radioHPLC per il prodotto finale. 3-fluoro-4-ammino-piridina assorbe a 254 nm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55537/55537fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Concetto </td><td> Medio (n = 4) </td><td> SD </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> Attività iniziale 18 F (mCi) </td><td> 148,0 </td><td> 44.9 </td><td> Inizio della sintesi </td></tr><tr><td> Quantità precursore (μg) </td><td> 50 </td&gt; <td></td><td> Utilizzare 50 μL di azione da 1,0 mg / ml </td></tr><tr><td> Attività rimasta in QMA (mCi) </td><td> 3.0 </td><td> 1.7 </td><td> Misurato alla fine della fase di etichettatura </td></tr><tr><td> Rendimento del radiolabel </td><td> 29,7% </td><td> 6,3% </td><td> Act_collection_vial ÷ (Act_collection_vial + Act_AluN) </td></tr><tr><td> Purezza radiochimica (HPLC-1) </td><td> &gt; 98% </td><td></td><td> Da HPLC-1 QC </td></tr><tr><td> Spec. atto. Intermedio (mCi / μmol) </td><td> 122,9 </td><td> 29.7 </td><td> Da HPLC-1 utilizzando la curva di calibrazione </td></tr><tr><td> Recupero idrogenazione (dc) </td><td> 74% </td><td> 9,0% </td><td> Corretto per decadimento </td></tr><tr><td> Purezza radiochimica HPLC (HPLC-2) </td><td> 90.7% </td><td> 2,9% </td><td> Calcolato da HPLC-2 </td></tr><tr><td> Efficienza di essiccazione </td><td> &gt; 98% </td><td></td><td> Corretto per decadimento </td></tr><tr><td> Filtraggio di recupero </td><td> 93,5% </td><td> 1,7% </td><td> Corretto per decadimento </td></tr><tr><td> Volume di dosaggio (ml) </td><td> 3.3 </td><td></td><td> Raccogli le frazioni con la massima radioattività </td></tr><tr><td> Spec. atto. Prodotto finale (mCi / μmol) </td><td> 75.5 </td><td> 30,0 </td><td> Da HPLC-3 utilizzando la curva di calibrazione </td></tr><tr><td> Efficienza di sintesi </td><td> 8,5% </td><td> 3,6% </td><td> Corretto il non decadimento </td></tr><tr><td> Tempo di sintesi (min) </td><td> 104 </td><td> 11.2 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabella 1. Parametri di sintesi radiochimica. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Problemi comuni </td><td> Possibili ragioni e soluzioni </td></tr><tr><td rowspan="3"> [ 18 F] fluoruro non è eluitamente eluso dal QMA </td><td> · TBA-HCO 3 non è stato preparato correttamente. Assicurarsi che la concentrazione sia adeguata. </td></tr><tr><td> · Ci sono perdite sulla fiala TBA-HCO 3 . Assicurarsi che la guarnizione di crimpatura sia fissa e che il setto non venga forato prima di installarlo sull&#39;IFP. </td></tr><tr><td> · TBA-HCO 3 non è in buone condizioni. Ordinare un lotto fresco. </td></tr><tr><td rowspan="2"> La resa di etichettatura è bassa </td><td> · C&#39;è l&#39;umidità nella soluzione precursore. Precursore secco e solventi. </td></tr><tr><td> · La temperatura è troppo bassa. </td></tr><tr><td rowspan="3"> La soluzione di reazione è gialla </td><td> · Il prodotto si decompone a causa della base. Usa meno TBA-HCO 3 . </td></tr><tr><td> · C&#39;è tOo molto precursore. Usa meno precursore. </td></tr><tr><td> · C&#39;è troppo poco solvente per la quantità di 18 F - . Utilizzare più solventi. </td></tr><tr><td> Ulteriori cime su radioHPLC </td><td> · Il gruppo nitro è sostituito: ridurre la temperatura di reazione o abbreviare il tempo di reazione. </td></tr><tr><td rowspan="3"> La reazione di idrogenazione non funziona </td><td> · Il catalizzatore non è buono. Utilizzare una nuova cartuccia. </td></tr><tr><td> · Il flusso è troppo veloce e non consente un contatto sufficiente tra catalizzatore e substrato. Riduci il flusso. </td></tr><tr><td> · La pressione dell&#39;idrogeno è troppo bassa. Aumentare la pressione H 2 . </td></tr><tr><td> La pressione dell&#39;idrogeno aumenta drasticamente durante la procedura </td><td> · L&#39;integrità della cartuccia è compromessa e il supporto solido è intasamento delle linee. Arrestare il flusso e spegnere il gas. Lasciare decadere la radioattività. Rimuovere la cartuccia del catalizzatore e irrigare il sistema. Mettere unCartuccia ew. </td></tr><tr><td> La resa di idrogenazione è bassa </td><td> · Troppe impurità che competono per il catalizzatore (MeCN, acido oxalico). Diminuire la quantità di impurità o aumentare la massa del precursore (avviso: aumentare la quantità precursore ridurrà l&#39;attività specifica). </td></tr><tr><td rowspan="2"> Il recupero di radioattività dalla fase di idrogenazione è basso </td><td> · Nel sistema è presente una perdita. Controllare le perdite e il ritorno nella linea di idrogeno. </td></tr><tr><td> · Il composto è defluorinato nel reattore. Valutare le diverse condizioni di reazione (pressione, temperatura, flusso, ecc. ). </td></tr><tr><td rowspan="2"> Troppa radioattività viene persa durante la filtrazione </td><td> · Bagnare il filtro prima dell&#39;uso. </td></tr><tr><td> · Utilizzare un filtro con un volume inferiore morto. </td></tr><tr><td rowspan="4"> Il picco finale del prodotto sul HPLC sembra ampio </td><td> · Iniettato troppo volume. Iniettare più bassoount. Utilizzare colonna con diametro maggiore. </td></tr><tr><td> · La colonna non è ben condizionata. Condizione della colonna per almeno 30 volumi di colonna. </td></tr><tr><td> · Il pH della fase mobile è basso. Assicurarsi che il pH ≥ 8. </td></tr><tr><td> · La colonna non è in buone condizioni. Sostituisci colonna. Utilizzare la colonna compatibile con il pH di base. </td></tr></tbody></table> Tabella 2. Guida alla risoluzione dei problemi.

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

Abbiamo dimostrato la sintesi radiochimica semiautomatica di procedure [ 18 F] 3F4AP e di controllo della qualità.

Sintesi radiochimica automatizzata di [<sup&gt; 18</sup&gt; F] 3F4AP: un nuovo tracciante PET per le malattie Demyelinating di imaging

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

automated-radiochemical-synthesis-18f3f4ap-novel-pet-tracer-for

Research

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Medicine

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

9.9K Views.  The University of Chicago.  Abbiamo dimostrato la sintesi radiochimica semiautomatica di procedure [ 18 F] 3F4AP e di controllo della qualità. 

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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.

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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.

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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.

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

Chimica

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 Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomoography 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 ...

Comportamento

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.

Aspetto tecnico della sintesi automatizzata e valutazione cinetica in tempo reale di [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 solida 11C-Metilazione, purificazione e formulazione per la produzione di traccianti 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 mi lato Etichettatura F dei radiotracciati funzionalizzata con un accettatore di fluoruro di silicio (SiFA) per la tomografia a emissione di positroni

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.

Radiosintesi di 1-(2-[18F]Fluoroetil)-L-triptofano utilizzando un protocollo One-pot, Two-step

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).

Di micro-onde one-pot di Sintesi N-Succinimidile-4-[ 18 F] fluorobenzoate ([ 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 ...

Biologia

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.

Valutazione semi-quantitativa utilizzando [18F] FDG Tracer in pazienti con trauma cranico severo

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

Sintesi radiochimica automatizzata di [

Riepilogo

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Del radionuclide-fluorescenza Reporter Gene Imaging per monitorare la progressione del tumore nei modelli del roditore del tumore

Automazione di un positrone-emissione di positroni (PET) radiotraccitore sintesi protocollo per la produzione di clinica

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

Aspetto tecnico della sintesi automatizzata e valutazione cinetica in tempo reale di [¹¹C]SNAP-7941

Fase solida ¹¹C-Metilazione, purificazione e formulazione per la produzione di traccianti PET

¹⁸ mi lato Etichettatura F dei radiotracciati funzionalizzata con un accettatore di fluoruro di silicio (SiFA) per la tomografia a emissione di positroni

Radiosintesi di 1-(2-[^18F]Fluoroetil)-L-triptofano utilizzando un protocollo One-pot, Two-step

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

Di micro-onde one-pot di Sintesi N-Succinimidile-4-[¹⁸ F] fluorobenzoate ([¹⁸ F] SFB)

Valutazione semi-quantitativa utilizzando [¹⁸F] FDG Tracer in pazienti con trauma cranico severo