18 F-Rotulagem de Radiotracers Funcionalizado com um Acceptor de Fluoreto de Silício (SiFA) para Tomografia de Emissão de Pósitrons

Resumo

A síntese de florina-18⁽¹⁸F) rotulada de radiofármacos para tomografia de emissão de pósitrons normalmente requer meses de experiência. Quando incorporado em um radiotracer, o motivo do acceptor do silicone-fluoreto (SiFA) permite um protocolo simples da ¹⁸F-etiquetagem que seja independente do equipamento caro e do treinamento preparatório, ao reduzir a quantidade do precursor necessário e a utilizar umas condições mais suaves da reação.

Resumo

O motivo estrutural para-substituídodi-tert-butilfluorosilylbenzee conhecido como o aceitador de silício-flúor (SiFA) é uma marca útil no kit de ferramentas do radioquímico para incorporar radioativo [¹⁸F] flúor em traçadores para uso em tomografia de emissão de pósitron. Em comparação com as estratégias convencionais de rotulagem de rádio, a troca isotópica de flúor-19 da SiFA com o flúor [¹⁸F] é realizada à temperatura ambiente e requer participantes de reação mínima. A formação de subprodutos é, portanto, insignificante, e a purificação é muito simplificada. No entanto, enquanto a molécula precursora usada para rotulagem e o produto radiorotulado final são isoticamente discretos, eles são quimicamente idênticos e são, portanto, inseparáveis durante os procedimentos de purificação. A etiqueta SiFA também é suscetível à degradação as condições básicas decorrentes do processamento e secagem do flúor [¹⁸F]. O 'método de queda 4', em que apenas as primeiras 4 gotas de flúor eluted [¹⁸F] são usadas a partir da extração de fase sólida, reduz a quantidade de base na reação, facilita menores quantidades de molar de precursores e reduz a degradação.

Introdução

A fluorina-18 (109 minutos de meia-idade, 97% de emissão de pósitrons) está entre os radionuclídeos mais importantes para a tomografia por emissão de pósitrons (PET), um método de imagem não invasivo que visualiza e quantifica a biodistribuição de traçadores com rótulo sorão de rádio para várias doenças^1. Peptídeos e proteínas são especialmente difíceis de rotular com [¹⁸F] flúor, porque eles exigem blocos de construção formados por sínteses de várias etapas². Para reduzir a complexidade de ¹⁸f-radiolabeling, silicon-fluoreto acceptor (SiFA) foi recentemente introduzido como ferramentas confiáveis³. O grupo SiFA consiste em um átomo central de silício conectado a dois grupos de butil terciário, uma moiety fenil derivada e um átomo de flúor não radioativo. Os grupos de butilos terciários transmitem estabilidade hidrolítica ao vínculo silício-flúor, que é uma característica crítica para aplicações in vivo de conjuga ções in vivo como agentes de imagem.

Quando ligado a uma pequena molécula ou biomolécula, os blocos de construção SiFA ligam anions radioativos [¹⁸F]fluoretados trocando flúor-19 por flúor-18 em concentrações nanomolar sem formar quantidades significativas de produtos laterais radioativos⁴. Além disso, um alto rendimento radioquímico é rapidamente alcançado rotulando a moiety SiFA em solventes aprotic dipolares em baixas temperaturas. Isto está em contraste gritante com as reações clássicas de troca isotópica, que produzem radiotraers de baixa atividade específica⁵. Nesses casos, grandes quantidades de precursores (na faixa de miligramas) devem ser usadas para obter incorporação razoável de [¹⁸F] flúor. As reações de troca isotópicas usando SiFAs são muito mais eficientes, como confirmado por estudos cinéticos e cálculos de teoria funcional de densidade^6,7. SiFAs rotulados são facilmente purificados pela extração de fase sólida, uma vez que os compostos SiFA rotulados e não rotulados são quimicamente idênticos. Isso difere dos traçadores tradicionais com rótulos de rádio, onde a molécula precursora e o produto rotulado são duas espécies químicas diferentes e devem ser separados após a rotulagem por cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Usando blocos de construção SiFA, pequenas moléculas, proteínas e peptídeos podem ser rotulados com sucesso com [¹⁸F] flúor por protocolos de rotulagem de uma e duas etapas desprovidos de procedimentos complicados de purificação (Figura 1)^4,8,9. Além disso, alguns compostos rotulados por SiFA são agentes de imagem in vivo confiáveis para o fluxo sanguíneo e tumores¹⁰. A simplicidade da química SiFA permite que até mesmo investigadores não treinados para usar [¹⁸F] flúor para síntese radiotracer e desenvolvimento.

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Protocolo

CUIDADO: Deve-se ter em mente que ¹⁸F é um isótopo radioativo e, portanto, é necessário realizar todos os procedimentos por trás da blindagem adequada. A blindagem do chumbo é apropriada para este tipo de radiação. Certifique-se de usar crachás de detecção de radiação durante toda a totalidade deste procedimento. Além disso, imediatamente dispor de luvas antes de tocar em qualquer coisa após a síntese, como eles podem estar contaminados com a atividade radioativa. Utilize monitores de pé de mão, bem como contadores Geiger panqueca para verificar se há contaminação de mangas, mãos e pés.

1. Secagem azeotrópica de ¹⁸F-anion

NOTA: Figura 2A mostra um gráfico de fluxo de trabalho deste procedimento, que leva ~ 10 min.

1. Pré-condição de um cartucho de troca de anion metílico quaternary (QMA)(Mesa de Materiais),passando 0,5 M K₂CO₃ (10 mL) através do cartucho, seguido por água desionizada (10 mL).
2. Passe uma solução aquosa de [¹⁸F]F^-/[¹⁸O]H₂O (100-500 MBq) através do cartucho QMA pré-condicionado em sentido inverso, usando um adaptador masculino para masculino. Descarte o [¹⁸O]H₂O.
   NOTA: Essas etapas podem ser executadas usando um módulo de síntese automatizado ou usando blindagem adicional na seringa.
3. Elute as quatro primeiras gotas do fixo [¹⁸F] anions fluoreto do cartucho QMA em uma solução preparada de [2,2,2]cryptand (Tabela de Materiais) (10 mg), 0,2 M K₂CO₃ (50 μL, 10 μmol), e acetonitrile (1 mL) em um v-vial de paredegrossa, e selar o frasco.
   NOTA: Apenas as quatro primeiras gotas são usadas como a maioria do radioativo [¹⁸F] flúor é eluted fora do QMA nestas gotas. Isso reduz a quantidade de base transportada pela solução de ações fluoretadas [¹⁸F], o que é necessário para evitar a degradação da moiety SiFA.
4. Selar o frasco e coloque em um banho de óleo mineral de 90 °C posicionado em uma placa quente. Insira uma agulha de ventilação e uma agulha conectada a um fluxo de gás argônio no septo da tampa do frasco. Espere 5 min para evaporar os solventes o fluxo suave de argônio. Remova todos os traços restantes da água adicionando 1 mL do acetonitrile para facilitar a co-evaporação azeotropic. Repita este passo 2x para garantir a secura.
5. Uma vez que o solvente é visivelmente removido, parar o fluxo de argônio, e retire as seringas da tampa do frasco, e retire o frasco do banho de óleo.
6. Resuspenda o fluoreto seco [¹⁸F] no solvente de reação de escolha.
   NOTA: Neste caso, acetonitrile (1 mL) é adicionado para criar uma solução de ações de altamente reativa [¹⁸F^-] F^- (100-500 MBq). Esta solução agora pode ser usada para rotulagem.

2. Rotulagem sifa-ligand de um passo

NOTA: Figura 2B mostra um gráfico de fluxo de trabalho deste procedimento, que leva ~ 15 min.

1. Pré-condição de um cartucho C-18(Mesa de Materiais)enxaguando-o com etanol (10 mL) e água destilada (10 mL).
2. Adicione a solução de ações de flúor [¹⁸F^-] a um frasco de reação contendo um precursor rotulado pela SiFA (100 μL, 20 a 100 nmol). Permita que a reação de rotulagem prossiga para 5 min na temperatura ambiente sem agitar a solução.
   NOTA: Toda a solução de estoque pode ser adicionada ou um alibamento, dependendo de quanta atividade é desejada para a reação.
3. Elabore a mistura de reação em uma seringa de 20 mL contendo tampão de fosfato de 0,1 M (9 mL) e passe a solução através do cartucho C-18 pré-condicionado para prender o rastreador rotulado.
4. Lave o cartucho com água destilada (5 mL), em seguida, elute rastreador preso do cartucho C-18 com etanol (300 μL), e diluir com tampão de fosfato estéril para injeção (3 mL).
5. Passe o purificado [¹⁸F] SiFA-tracer através de um filtro estéril.
   NOTA: Para obter uma imagem pet clara para pequenas imagens de animais, a dose do paciente partitioned deve ser entre 5-8 MBq. Para uso humano, a dose do paciente partitioned deve estar entre 200-300 MBq.
6. Injete um pequeno alibador (~4 MBq) do purificado [¹⁸F]SiFA-tracer em um sistema HPLC equipado com uma coluna C-18 de fase invertida para confirmar que a pureza radioquímica é maior do que 95%.

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Resultados

A troca isotópica simplista de SiFA pode alcançar um grau elevado de incorporação radioquímica do flúor^[18F](60-90%) com uma quantidade mínima de complexidade sintética (Figura 1). A maioria das moléculas pode ser radioetiquetada com [¹⁸F] flúor em uma etapa sem envolver HPLC para purificação (Figura 2). O Radio-HPLC pode ser usado para fins de controle de qualidade, em que o pico de absorção ultravioleta (UV) do produto final...

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Discussão

A química de rotulagem da SiFA representa um dos primeiros ¹⁸métodos de rotulagem F que empregam uma reação de troca isotópica extraordinariamente eficiente que pode ser realizada à temperatura ambiente. Uma reação radioquímica típica depende da formação de uma ligação carbono-flúor através da reação de [¹⁸F] flúor com uma funcionalidade reativa de flúor através de uma via de eliminação ou substituição. Essas condições de reação são muitas vezes duras, realizadas em pH ...

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Materiais

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	-