L'obiettivo generale della seguente procedura è dimostrare l'etichettatura di un ligando con il fluoro-fluoro-18 del radionuclide, o F-18, utilizzando composti accettori di fluoruro di silicio, di seguito denominati SiFA. L'etichettatura di un ligando con F-18 e l'iniezione nel corpo consente l'imaging di numerose malattie con tomografia ad emissione di positroni, o PET. Il fluoro-18 è tra i radionuclidi più importanti per l'imaging PET.
Ha un'emidità di 109 minuti e il 97% del suo decadimento è per emissione di positroni, rendendolo quasi perfetto per l'imaging PET. Peptidi e proteine sono particolarmente difficili da etichettare con F-18 perché richiedono elementi costitutivi formati dalla sintesi in più gradi. In caso contrario, le macromolecole costituiranno un'ampia percentuale di traccianti PET disponibili.
Per ridurre la complessità della radioetichettatura F-18, gli accettori di fluoruro di silicio sono stati introdotti come strumento affidabile. Il gruppo di SiFA è costituito da un atomo di silicio centrale collegato a due gruppi butili terziari, una moietà fenile derivatizzata e un atomo di fluoro. I due gruppi butili terziari conferiscono stabilità idrolitica al legame del fluoruro di silicio, che è una caratteristica critica per le applicazioni in vivo dei coniugati SiFA come agenti di imaging.
La moiety fenile agisce come un legame tra il radionuclide e la molecola biologicamente attiva, rappresentata come R in questo diagramma. Se attaccati a una biomolecola, gli elementi costitutivi del SiFA scambiano facilmente il fluoro-19 con fluoro-18 radioattivo a causa della bassa energia di attivazione della reazione di scambio isotopico. Il precursore dell'etichettatura e il composto etichettato F-18 sono chimicamente identici, il che rende la purificazione relativamente semplice.
La tecnica di etichettatura di scambio isotopico non canonica utilizzata con SiFA è anche alla pari per facilitare l'etichettatura con altre nuove tecniche di etichettatura come lo scambio isotopico trifluoroborato e la chelazione del fluoruro di alluminio. Bisogna tenere presente che l'F-18 è un isotopo radioattivo. Pertanto, è necessario eseguire tutte le procedure dietro un'adeguata schermatura.
La schermatura del piombo è appropriata per questo tipo di radiazioni. Assicurati di indossare badge di rilevamento delle radiazioni per tutta la durata di questa procedura. Inoltre, smaltire immediatamente i guanti prima di toccare qualsiasi cosa dopo la sintesi in quanto possono essere contaminati da radioattività.
Utilizza monitor mani / piedi e contatori Geiger pancake per verificare la contaminazione di maniche, mani e piedi. Un numero significativo di piccole molecole organiche è stato etichettato con fluoro-18. Tuttavia, la chimica organica interventiva richiede tipicamente dure condizioni di reazione per incorporare l'F-18 in queste molecole.
Queste condizioni sono solitamente incompatibili con funzionalità chimiche sensibili e macromolecole delicate come proteine e peptidi. Pertanto, nuovi metodi di etichettatura di queste molecole sono molto ricercati. Il vantaggio principale della tecnica SiFA è che consente di completare una procedura complicata entro uno o due passaggi con una purificazione minima in modo che i radio-farmaceutici F-18 possano essere preparati con meno formazione ed esperienza.
Le implicazioni di questa tecnica si estendono ai gruppi di ricerca interessati alle applicazioni in vivo delle biomolecole sperimentali. La metodologia di etichettatura SiFA utilizza il fluoruro F-18, che viene prodotto regolarmente negli impianti di ciclotrone attraverso il bombardamento protonico dell'acqua O-18. Per la maggior parte delle reazioni F-18, il fluoruro F-18 deve prima essere separato dall'acqua ciclotrone per preparare una soluzione di stock organico anidro di anioni F-18 altamente nucleofili per la reazione.
Ciò si ottiene comunemente attraverso l'intrappolamento del fluoruro F-18 su una cartuccia di scambio di anione, eluendo il fluoruro con una base e criptato sciolto in acetonitrile e asciugando azeotropicamente la soluzione risultante prima di ri-sospensione nel solvente a reazione secca di scelta. Inizia precondizionando una cartuccia di scambio QMA con 5 carbonato di potassio molare seguito da acqua deionizzata. Quindi, passare una soluzione acquosa di fluoruro F-18 attraverso la cartuccia QMA precondizione al contrario utilizzando un adattatore maschio-maschio come mostrato.
Se si devono gestire grandi quantità di radioattività, questi passaggi possono essere eseguiti utilizzando un modulo di sintesi automatizzato o utilizzando una schermatura aggiuntiva sulla siringa. Scartare l'acqua oxygen-18. Elute le prime quattro gocce degli anioni fissi F-18 dalla cartuccia QMA con una soluzione preparata di kryptofix, carbonato di potassio e acetonitrile in un flaconcino a V dalle pareti spesse e sigillare il flaconcino.
Posizionare il flaconcino in un bagno d'olio riscaldato a 90 gradi. Solo le prime quattro gocce sono usate poiché la maggior parte del fluoruro radioattivo viene eluitta dal QMA con queste gocce. Ciò riduce la quantità di base portata avanti nella nostra soluzione stock F-18, necessaria per evitare la degradazione della moiety SiFA.
Inserire un ago di sfiato e un ago collegati a un flusso di gas argon, quindi attendere cinque minuti per evaporare i solventi. Per rimuovere le tracce di acqua, aggiungere acetonitrile per facilitare l'evaporazione azeotropica. Completare questo passaggio due volte per garantire la secchezza.
Dopo aver rimosso gli aghi di argon e sfiato, sospendere di nuovo il residuo di fluoruro secco nel solvente di scelta, in questo caso acetonitrile, per creare una soluzione stock di F-18 altamente reattivo. Questa soluzione può ora essere utilizzata per l'etichettatura. Precondizione una cartuccia leggera C18 risciacquarla con etanolo e con acqua distillata.
Aggiungere la soluzione stock di fluoruro F-18 a una fiala di reazione contenente un precursore etichettato SiFA. L'intera soluzione stock può essere aggiunta o un'aliquota, a seconda della quantità di attività desiderata per la reazione. Lasciare procedere la reazione per cinque minuti a temperatura ambiente senza mescolare.
Far cadere la miscela di reazione in una siringa contenente 1 tampone di fosfato molare. Passare la soluzione attraverso la cartuccia C18 precondizione per intrappolare il tracciante etichettato. Quindi lavare la cartuccia con acqua distillata, quindi elutare il tracciante con etanolo.
Diluire con tampone di fosfato sterile per iniezione. Passare il tracciante etichettato F-18 purificato risultante attraverso un filtro sterile. Per ottenere un'immagine PET chiara per l'imaging di piccoli animali, la dose del paziente diviso dovrebbe essere compresa tra cinque e otto megabecquerel.
Per uso umano, la dose del paziente diviso deve essere compresa tra 200 e 300 megabecquerel. Raccogliere e iniettare una piccola aliquota del tracciante etichettato F-18 in un sistema HPLC dotato di una colonna C18 in fase invertita per confermare che la purezza radiochimica è maggiore del 95%Il tracciante SiFA etichettato F-18 può essere iniettato in un soggetto animale o umano e i dati dinamici raccolti da uno scanner PET possono essere ricostruiti per creare una serie di serie temporali di immagini PET tridimensionali. In un esempio, questo tracciante di piccole molecole con tag SiFA sviluppato per l'imaging del cancro alla prostata è stato utilizzato con successo per visualizzare i tumori impiantati nei topi per studi preclinici.
Il tag SiFA ha anche dimostrato di essere adatto per la radioetichettatura, il cancro che prende di mira peptidi come tirosina-3-ottreotato o TATE. Il tracciante F-18 etichettato SiFAlin-TATE mostrato qui è stato utilizzato per visualizzare i tumori neuroendocrini nei pazienti oncologici. La chimica dell'etichettatura SiFA insieme a trifluoroborati e chelati al fluoruro di alluminio rappresenta uno dei primi metodi di etichettatura F-18 che impiega una reazione di scambio isotopica straordinariamente efficiente a temperatura ambiente o inferiore.
Il metodo può essere completato in soli 30 minuti, il che, rispetto alle procedure di radioetichettatura convenzionali, riduce al minimo il consumo chimico e l'esposizione radioattiva.
