18세 양전자 방출 단층 촬영을 위한 실리콘 불소 수용기(SiFA)로 기능화된 방사성 추적기의 F 라벨링

요약

양전자 방출 단층 촬영을 위한 불소-18⁽¹⁸F) 표지된 방사성 약제의 종합은 전형적으로 경험의 달을 요구합니다. 방사성 추적자에 통합될 때 실리콘 불소 수용기(SiFA) 모티프는 비용이 많이 드는 장비 및 준비 교육과는 무관한 간단한 ^18F라벨 링 프로토콜을 가능하게 하며, 필요한 전구체 양을 줄이고 더 온화한 반응 조건을 활용합니다.

초록

실리콘 불소 수용자(SiFA)로 알려진 파라 치환디-부틸플루오로실벤젠 구조 모티프는 방사능^[18F]불소를 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 트레이서에 통합하기 위한 방사성 화학자의 툴킷에 유용한 태그이다. 기존의 방사성 라벨링 전략에 비해, SiFA로부터 불소-19의 동위원소 교환^[18F]불소는 실온에서 수행되고 최소한의 반응 참가자가 필요하다. 따라서 부산물의 형성은 무시할 수 있으며 정제는 크게 단순화됩니다. 그러나 라벨링에 사용되는 전구체 분자와 최종 방사성 표지 된 제품은 동위원소분리이지만 화학적으로 동일하므로 정화 절차 중에 분리할 수 없습니다. SiFA 태그는 또한^[18F]불소의 처리 및 건조로부터 발생하는 기본 조건하에서 열화되기 쉽다. 상기 '4방울 방법'은 고체상 추출에서 용출된 처음 4방울[18F]불소만 사용되며, 반응에서 염기의 양을 감소시키고, 전구체의 낮은 어금니 양을 용이하게 하고, 분해를 감소시킨다.

서문

불소-18(109분 반감기, 97% 양전자 방출)은 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 가장 중요한 방사성 핵종 중 하나이며, 다양한 질병에 대한 방사성 표지 추적자의 생체 분포를 시각화하고 정량화하는 비침습적 이미징 방법^1. 펩티드 및 단백질은 다단계 합성에 의해 형성된 빌딩 블록을 필요로 하기 때문에^[18F]불소로 라벨을 붙이기가 특히 어렵다^{2. 18}F-방사성 라벨링의 복잡성을 줄이기 위해 실리콘 불소 수용기 (SiFA)는 최근 신뢰할 수있는 도구^3으로도입되었습니다. SiFA 그룹은 두 개의 삼차 부틸 기, 유도페닐 모에티, 비방사성 불소 원자에 연결된 중앙 실리콘 원자로 구성됩니다. 삼차 부틸 그룹은 실리콘 불소 결합에 가수 분해 안정성을 부여하며, 이는 이미징 제제로서 SiFA 접합체의 생체 내 응용 분야에 중요한 특징입니다.

소분자 또는 생체분자에 부착될 때, SiFA 빌딩 블록은 방사성 측산물의 상당한 양을 형성하지 않고 나노몰 농도에서 불소-18에 대해 불소-19를 교환함으로써 방사성^[18F]불소 음이온을 결합한다^4. 또한, 높은 방사성 화학 수율은 낮은 온도에서 이극 성 용매에 SiFA moiety를 표시하여 신속하게 달성된다. 이것은 낮은 특정 활동의 방사성 추적자를 생성하는 고전적인 동위 원소 교환 반응과 극명한 대조에^5. 이러한 경우, 다량의 전구체(밀리그램 범위)를 사용하여^[18F]불소의 합리적인 통합을 얻어야 한다. SiFA를 이용한 동위원소 교환 반응은 운동학 연구 및 밀도 기능 이론^계산에의해 확인된 바와 같이 훨씬 더 효율적입니다^6,7. 표지된 SiFA는 표지된 SiFA 화합물과 라벨이 부착되지 않은 화합물이 화학적으로 동일하기 때문에 고체 상 추출에 의해 쉽게 정제됩니다. 이는 전구체 분자와 표지된 제품이 두 가지 화학 종이며 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의해 방사성 라벨링 후 분리되어야 하는 기존의 방사성 표지 추적기와 다릅니다. SiFA 빌딩 블록을 사용하여, 소분자, 단백질 및 펩티드는^[18F]로 성공적으로 복잡한 정제 절차가 없는 1단계 및 2단계 라벨링 프로토콜에 의해 불소로 표지될 수 있다(그림 1)^4,8,9. 더욱이, 일부 SiFA 표지 화합물은 혈류 및^{종양(10)에}대한 생체내 이미징 제제에서 신뢰할 수 있다. SiFA 화학의 단순성은 훈련받지 않은 조사자조차도 방사선 추적기 합성 및 개발을 위해^[18F] 불소를 사용할 수 있게 합니다.

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프로토콜

주의 : ¹⁸F는 방사성 동위원소이므로 적절한 차폐 뒤에있는 모든 절차를 수행 해야한다는 것을 명심해야합니다. 납 차폐는 이러한 유형의 방사선에 적합합니다. 이 절차 전체에 걸쳐 방사선 검출 배지를 착용해야 합니다. 또한, 합성 후 아무것도 만지기 전에 장갑을 즉시 폐기, 그들은 방사성 활동으로 오염 될 수 있습니다. 손발 모니터와 팬케이크 가이거 카운터를 사용하여 소매, 손 및 발의 오염 여부를 확인합니다.

1. ¹⁸F-음이온의 아제오트로픽 건조

참고: 그림 2A는 ~10분 정도 걸리는 이 프로시저의 워크플로 그래프를 보여 주며, 이 그래프는 다음과 같은 것입니다.

1. 카리지를 통해 0.5 M_K2CO3(10 mL)를 통과하고 탈이온수(10 mL)를 통과시킴으로써 사각 메틸 암모늄(QMA) 음이온 교환 카트리지(표)를 전제 조건으로 한다.
2. ^[18F]F^-/[18O]H₂O(100−500 MBq)의 수성 용액을 남성 어댑터를 사용하여 역으로 조건부QMA 카트리지를 통과한다. 【¹⁸O 】H₂O를 버리십시오.
   참고: 이러한 단계는 자동 합성 모듈을 사용하거나 주사기에 추가 차폐를 사용하여 수행할 수 있습니다.
3. QMA 카트리지로부터 의 고정된^[18F]의 처음 4방울을 [2.2.2]의 준비된 용액으로 [2.2]cryptand(재료의 표)(10 mg), 0.2 M_K2CO₃ (50 μL, 10 μmol), 및 아세토니트릴(1 mL)을 두꺼운 벽v-바이알, 밀봉의 용액으로 용해시켰다.
   참고: 처음 네 방울만이 방사성^[18F]불소의 대다수로서 사용되며, 이들 방울에서 QMA를 용출한다. 이는 SiFA 의 분해를 피하기 위해 필요한^[18F]불소 스톡 솔루션에서 전진되는 염기의 양을 감소시킨다.
4. 바이알을 밀봉하고 뜨거운 접시에 위치한 90 °C 미네랄 오일 욕조에 놓습니다. 통풍구 바늘과 아르곤 가스 스트림에 연결된 바늘을 바이알 캡의 중격에 삽입합니다. 아르곤의 부드러운 흐름 아래에서 용매를 증발시키기 위해 5 분 기다립니다. 아세토니트릴 1mL를 추가하여 남은 물의 흔적을 제거하여 아제오트로픽 공동 증발을 용이하게 합니다. 건조함을 보장하기 위해 이 단계를 2x반복합니다.
5. 용매가 눈에 띄게 제거되면 아르곤 흐름을 중지하고 바이알 캡에서 주사기를 제거하고 오일 욕조에서 바이알을 제거합니다.
6. ^{건조[18F]불소를}선택의 반응 용매에서 재중단시킨다.
   참고 :이 경우, 아세토니트릴 (1 mL)은 높은 반응성^[18F^-] F^- (100−500 MBq)의 주식 솔루션을 만들기 위해 추가됩니다. 이제 이 솔루션을 레이블 지정에 사용할 수 있습니다.

2. 한 단계 SiFA-리간드 라벨링

참고: 그림 2B는 ~15분 정도 걸리는 이 프로시저의 워크플로 그래프를 보여 주며, 이 그래프는 다음과 같은 것입니다.

1. C-18 카트리지(재료표)를에탄올(10mL)과 증류수(10mL)로 헹구어 서 두지.
2. ^[18F-]불소스톡 용액을 SiFA 표지 된 전구체(100 μL, 20-100 nmol)를 함유하는 반응 바이알에 첨가한다. 용액을 교반하지 않고 실온에서 5분 동안 라벨링 반응을 진행합니다.
   참고: 반응에 필요한 활동의 양에 따라 전체 스톡 솔루션을 추가하거나 aliquot를 추가할 수 있습니다.
3. 반응 혼합물을 0.1 m 포스페이트 버퍼(9 mL)를 함유하는 20 mL 주사기에 넣고 미리 조건이 있는 C-18 카트리지를 통과하여 표지된 트레이서를 트래핑한다.
4. 증류수(5mL)로 카트리지를 세척한 다음 C-18 카트리지에서 에탄올(300 μL)으로 갇힌 추적자를 용출하고 주입용 멸균 인산 완충액으로 희석합니다(3 mL).
5. 멸균 필터를 통해 정제된^[18F]SiFA 추적기를 전달합니다.
   참고 : 작은 동물 이미징을위한 명확한 PET 상상을 얻으려면 분할 된 환자 용량은 5−8 MBq 사이여야합니다. 인간의 사용을 위해, 분할 된 환자 용량은 200-300 MBq 사이여야합니다.
6. 정제된^[18F]SiFA-트레이서의 작은 aliquot(~4 MBq)를 역상 C-18 컬럼이 장착된 HPLC 시스템에 주입하여 방사성 화학적 순도가 95% 이상임을 확인한다.

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결과

단순 SiFA 동위 원소 교환은^[18F]불소 (60−90 %)의 높은 방사성 화학 적 혼입정도를 달성 할 수 있습니다. 합성 복잡성의 최소 금액(그림 1). 대부분의 분자는 정제를 위한 HPLC를 포함하지 않고 한 단계로^[18F]불소로 방사성 표지될 수있다(도 2). 무선-HPLC는 품질 관리 목적으로 사용될 수 있으며, 여기서 최종 제품의 자외선(UV) 흡광도 피크는 ?...

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토론

SiFA 라벨링 화학은 실온에서 수행될 수 있는 매우 효율적인 동위원소 교환 반응을 채택한 최초의 ^18가지F 라벨링 방법 중 하나를 나타낸다. 전형적인 방사성 화학 반응은 제거 또는 치환 경로를 통해 불소 반응성 기능을 가진^[18F]의 반응을 통해 탄소 불소 결합의 형성에 의존한다. 이러한 반응 조건은 종종 가혹한, 극단적인 pH 또는 높은 온도에서 수행, 그리고 HPLC와 같은 힘들고 시?...

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자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
[18F]F-/H2[18O]O	(Cyclotron produced)	-	-
[2.2.2]Cryptand	Aldrich	291110	Kryptofix 2.2.2
Acetonitrile anhydrous	Aldrich	271004	-
Deionized water	Baxter	JF7623	-
Ethanol, anhydrous	Commercial Alcohols		-
Potassium carbonate	Aldrich	209619	-
QMA cartridge	Waters	186004540	QMA SepPak Light (46 mg) cartridge
Equipment
C-18 cartridge	Waters	WAT023501	C-18 SepPak Light cartridge
C18 column	Phenomenex	00G-4041-N0	HPLC Luna C18 250 x 10 mm, 5 µm
HPLC	Agilent Technologies	-	HPLC 1200 series
micro-PET Scanner	Siemens	-	micro-PET R4 Scanner
Radio-TLC plate reader	Raytest	-	Radio-TLC Mini Gita
Sterile filter 0.22µm	Millipore	SLGP033RS	-