Gli attuali sintetizzatori radio automatizzati sono progettati per produrre grandi lotti di radiofarmaci ampiamente utilizzati, come l'FDG. A causa del numero limitato di sintesi possibili al giorno e del consumo relativamente elevato di reagenti, questi sistemi, tuttavia, non sono adatti per eseguire studi di ottimizzazione della sintesi. Con questa tecnica, la produttività è significativamente aumentata eseguendo fino a 16 reazioni simultanee in parallelo e il consumo di reagenti è ridotto di cento volte.
Inoltre, eseguendo reazioni in parallelo, sono necessari lotti equi di radioisotopi per completare uno studio. L'aumento della produttività consente un'esplorazione più ampia delle condizioni di reazione con un numero maggiore di repliche ciascuna rispetto all'uso di strumenti convenzionali. Mentre questo protocollo mostra l'ottimizzazione della concentrazione precursore nella sintesi del fallypride, la tecnica può essere utilizzata per ottimizzare altre condizioni e altri radiofarmaci.
Inizia fabbricando lotti di chip di microdroplet multi-reazione da wafer di silicio da quattro pollici utilizzando tecniche di fotolitografia standard. In questo protocollo, l'ottimizzazione ad alta produttività della concentrazione precursore è dimostrata con la sintesi del Fallypride radiofarmaceutico. 16 reazioni simultanee possono essere eseguite su un singolo chip.
Le condizioni da confrontare sono mappate ai siti di reazione. Preparare una soluzione stock del solvente di reazione costituita da alcol di lino e acetonitrile in una miscela uno a uno per volume. Assicurarsi che il volume sia sufficiente per creare la serie di diluizione pianificata.
Preparare una soluzione di 30 microlitri di precursore nel solvente di reazione con la massima concentrazione da esplorare. Dalla soluzione del materiale precursore e dal solvente di reazione eseguire diluizioni seriali due volte superiori in un insieme di tubi a microcentrifugo per preparare le diverse concentrazioni della soluzione precursore. Preparare un altro set di tubi a microcentrifugo per raccogliere ogni prodotto di reazione grezzo utilizzando un marcatore permanente per etichettare ogni tubo con un numero univoco.
Assicurarsi che il numero totale di tubi a microcentrifugo corrisponda al numero di condizioni moltiplicate per il numero di repliche. Preparare uno stock di 10 millilitri di soluzione di raccolta composto da nove a uno metanolo per l'acqua deionizzata. Aliquot 50 microlitri di ciascuno in un set aggiuntivo di 16 tubi a microcentrifugo etichettati come soluzione di raccolta.
Preparare una soluzione stock di fluoruro mescolando circa sette millicurie della sorgente di fluoruro con 56 microlitri di bicarbonato di tetrabutilammonio millimolare e diluindo con acqua DI fino a 140 microlitri. Utilizzando una micropipetta, caricare una goccia di otto microliter di soluzione stock di fluoruro sul primo punto di reazione di un chip multi-reazione. Misurare l'attività del chip posizionandolo in un calibratore di dose e registrare il momento in cui viene effettuata la misurazione.
Rimuovere il chip dal calibratore di dose e caricare una goccia di otto microliter di soluzione di fluoruro sul secondo punto di reazione. Misurare l'attività sul chip e registrare il momento in cui viene effettuata la misurazione. Ripetere questo processo per tutti gli altri siti di reazione.
Calcolare l'attività caricata per punto di reazione prendendo la misurazione dell'attività dopo aver caricato il radioisotopo e sottratto la misurazione precedente prima del caricamento del sito. Per allineare il chip multireazione sul riscaldatore, aggiungere un sottile strato di pasta termica sopra il riscaldatore ceramico. Posizionare con cura il chip sopra il riscaldatore utilizzando una pinzetta allineando l'angolo di riferimento del truciolo con l'angolo di riferimento del riscaldatore.
Il chip dovrebbe sovrascriva il riscaldatore di una piccola quantità. Riscaldare il chip per un minuto impostando il riscaldatore a 105 gradi Celsius nel programma di controllo per evaporare le goccioline, lasciando un residuo essiccato di fluoruro e bicarbonato di tetrabutilammonio. Quindi, raffreddare il chip impostando il riscaldatore a 30 gradi Celsius e accendendo la ventola di raffreddamento con il programma di controllo.
Utilizzando una micropipetta, aggiungere una soluzione di sei microlitri di precursore del fallypride sopra il residuo essiccato sul primo sito di reazione. Ripeti questo per tutti gli altri siti di reazione sul chip. Utilizzare il piano di ottimizzazione per determinare quale concentrazione della serie di diluizione viene utilizzata per ogni sito di reazione.
Riscaldare il chip a 110 gradi Celsius per sette minuti utilizzando il programma di controllo per eseguire la reazione di radiofluorizzazione, quindi raffreddare il chip impostando il riscaldatore a 30 gradi Celsius e accendendo la ventola di raffreddamento con il programma di controllo. Raccogliere il prodotto grezzo nel primo sito di reazione aggiungendo 10 microlitri di soluzione di raccolta dal tubo di microcentrifugo designato. Dopo aver atteso cinque secondi, aspirare il prodotto grezzo diluito e trasferirlo sul corrispondente tubo di microcentrifugo di raccolta.
Ripetere questo processo per un totale di quattro volte utilizzando la stessa punta della pipetta e quindi chiudere il tubo di microcentrifugo. Ripetere questi passaggi per raccogliere il prodotto grezzo da tutti gli altri siti di reazione sul chip. Per determinare l'efficienza di raccolta per la prima reazione sul chip, posizionare il tubo di microcentrifugo con il prodotto grezzo raccolto del primo punto di reazione nel calibratore di dose per misurare l'attività.
Registrare la misurazione e il tempo della misurazione. Ripetere questo processo per ciascuno dei prodotti grezzi raccolti. Calcolare l'efficienza di raccolta dividendo l'attività del prodotto grezzo raccolto per l'attività iniziale misurata per lo stesso sito di reazione.
Ripeti questo per tutti gli altri siti di reazione sul chip. Quindi, analizzare la composizione di ogni prodotto grezzo raccolto. Con una matita, disegna una linea a 15 millimetri di distanza dal bordo inferiore della piastra TLC e un'altra linea a 50 millimetri di distanza dallo stesso bordo.
La prima linea è la linea di origine e la seconda è la prima linea del solvente. Disegna otto piccole X lungo la linea di origine con una spaziatura di cinque millimetri per definire la posizione di avvistamento del campione per ciascuna delle otto corsie. Utilizzando una micropipetta, trasferire 0,5 microlitri del primo prodotto grezzo sulla piastra TLC alla X per la prima corsia.
Ripetere questo per ulteriori prodotti grezzi, quindi attendere che i punti si asciughino. Sviluppare ogni piastra TLC utilizzando una fase mobile del 60% di acetonitrile in formato ammonio millimolare da 25 millimolare con 1%TEA fino a quando il fronte solvente raggiunge la prima linea del solvente. A quel tempo, rimuovere la piastra TLC dalla camera e attendere che il solvente sulla piastra TLC si asciughi, quindi posizionare la piastra TLC nel sistema di imaging Cerenkov e coprirla con uno scivolo al microscopio di vetro.
Ottenere un'immagine di radioattività di ogni lastra TLC impostando il sistema di imaging Cerenkov su un'esposizione di cinque minuti, quindi selezionare il file prodotto dell'immagine su una piastra TLC ed eseguire correzioni standard dell'immagine. Utilizza l'analisi della regione di interesse per la prima corsia della prima piastra TLC. Disegna le regioni attorno a ogni banda visibile nella corsia, quindi calcola la frazione di intensità integrata di ogni regione rispetto all'intensità integrata totale di tutte le regioni.
Determinare l'efficienza di fluorinazione come frazione di attività nella banda di Fallypride. Ripeti questa analisi per tutte le altre corsie su tutte le piastre TLC. Quindi, calcolare la resa radiochimica grezza per ogni reazione e scegliere la concentrazione ottimale del precursore esaminando la resa radiochimica grezza in funzione della concentrazione precursore.
Studi di ottimizzazione del Fallypride radiofarmaceutico sono stati eseguiti vari livelli di concentrazione precursore nell'acetonitrile di alcole di lino. Le reazioni sono state eseguite a 110 gradi Celsius ogni sette minuti. L'efficienza della raccolta e la composizione del campione sono mostrate qui.
L'efficienza di fluorinazione è aumentata con l'aumentare della concentrazione di precursori e la concentrazione di fluoruro non transazionato è diminuita. C'era una piccola quantità di prodotto collaterale radioattivo a basse concentrazioni precursori, che non si formava alle concentrazioni più elevate di precursori. L'efficienza di raccolta era quasi quantitativa per la maggior parte delle condizioni, anche se è leggermente diminuita a basse concentrazioni precursori.
La più alta resa radiochimica grezza è stata raggiunta con una concentrazione precursore di 39 millimolare. A questa condizione, l'efficienza di fluorinazione era del 96%Il RCY grezzo era dell'87% e non vi era alcuna formazione di prodotti collaterali radioattivi osservati. È fondamentale avere un piano di mappa di quale condizione di reazione corrisponde a quale goccia di reazione sul chip e avere tubi di reagente opportunamente etichettati e tubi di raccolta del prodotto che possono essere ricontrollati durante l'esperimento.
La procedura può essere utilizzata per l'ottimizzazione di altre condizioni di reazione, come quantità di base, tipo di solvente o volume di reazione. Può anche essere utilizzato per ottimizzare la sintesi di altri radiofarmaci.
