АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Подробный порядок синтеза 125 I-меченого азида и радиомечения из dibenzocyclooctyne (DBCO) -группа-сопряженными, 13-нм размера наночастиц золота с использованием меди , свободной от реакции щелчка описана.

Аннотация

Here, we demonstrate a detailed protocol for the radiosynthesis of a 125I-labeled azide prosthetic group and its application to the efficient radiolabeling of DBCO-group-functionalized gold nanoparticles using a copper-free click reaction. Radioiodination of the stannylated precursor (2) was carried out by using [125I]NaI and chloramine T as an oxidant at room temperature for 15 min. After HPLC purification of the crude product, the purified 125I-labeled azide (1) was obtained with high radiochemical yield (75 ± 10%, n = 8) and excellent radiochemical purity (>99%). For the synthesis of radiolabeled 13-nm-sized gold nanoparticles, the DBCO-functionalized gold nanoparticles (3) were prepared by using a thiolated polyethylene glycol polymer. A copper-free click reaction between 1 and 3 gave the 125I-labeled gold nanoparticles (4) with more than 95% of radiochemical yield as determined by radio-thin-layer chromatography (radio-TLC). These results clearly indicate that the present radiolabeling method using a strain-promoted copper-free click reaction will be useful for the efficient and convenient radiolabeling of DBCO-group-containing nanomaterials.

Введение

The strain-promoted copper-free click reaction between azides and cyclooctynes has been extensively applied to the efficient bioorthogonal labeling of a wide range of biomolecules, nanomaterials, and living subjects1-7. Due to the excellent site-specificity and rapid reaction rate of this conjugation reaction, it has also been used to synthesize radiolabeled tracers. A few 18F-labeled azide or DBCO prosthetic groups have been prepared for in vitro labeling of various cancers targeting peptides and antibodies, as well as for in vivo pre-targeted imaging of tumors8-13. In addition to these examples, the same conjugation reaction was applied to the metal-radioisotope-labeling of nanomaterials for positron emission tomography (PET) imaging studies14-16.

For several decades, radioactive iodines have been used for biomedical research and clinical trials through PET imaging (124I), single-photon emission computed tomography (SPECT) imaging (123I, 125I), and thyroid cancer treatment (131I)17-21. Therefore, an efficient method for radioactive iodine labeling is fundamentally important for various investigations, including molecular imaging studies, analysis of organ distribution of biomolecules, biomarker identification, and drug development. A copper-free click reaction strategy could be used in radioactive iodine labeling. However, this application has not been investigated as extensively as 18F-labeled biomolecules22-23. Here, we will provide a step-by-step protocol for the synthesis of an 125I-labeled azide for radiolabeling of DBCO-group-derived molecules. The procedures in the present report will include radioiodination of the stannylated precursor, purification steps with HPLC, and solid phase extraction. We also demonstrate efficient radiolabeling of DBCO-group-modified 13-nm-sized gold nanoparticles using the 125I-labeled azide. The detailed protocol in this report will help synthetic chemists understand a new radiolabeling methodology for the synthesis of radiolabeled products.

протокол

Внимание: окисленная форма радиоактивного йода довольно неустойчив и должны быть обработаны с адекватными свинцовыми щитами и свинцовых флаконах. Все радиохимических шаги должны проводиться в хорошо вентилируемом активированным углем капот, а также экспериментальные процедуры должны контролироваться устройствами обнаружения радиоактивности.

1. Приготовление химических веществ и обратного фазового картриджа для синтеза 125 I-меченого азида

  1. Приготовление реагентов в растворе
    1. Растворите 1 мг азида предшественника (2) в 150 мкл абсолютного этилового спирта (рисунок 1).
      Примечание: Подробное синтетическая процедура предшественника азида (2) сообщалось в предыдущей статье 22.
    2. Растворите 1 мг хлорамина T в 20 мкл 1х фосфатного буфера солевым раствором (рН = 7,4).
    3. Растворите 2 мг метабисульфит натрия в 20 мкл H 2 O.
  2. PREPARAции картриджа
    1. Промыть картридж tC18 с 10 мл абсолютного этанола , а затем 10 мл H 2 O. Не сушить матрицу картриджа с воздухом.

2. Radiosynthesis 125 I-меченого азида ортопедической группы

  1. Радиоиодирования реакции предшественника
    1. Добавляют раствор предшественника азид (1 мг в 150 мкл абсолютного этанола) и уксусную кислоту (10 мкл) в 1,5 мл трубки микроцентрифужных.
    2. Добавьте 150 МБк [125 I] NaI в 0,1 М NaOH (50 мкл) к реакционной смеси.
    3. Добавление хлорамин Т раствор (1 мг в 20 мкл 1х фосфатного буферного раствора) и закройте микроцентрифужных пробирку, содержащую реакционную смесь.
    4. Инкубируют реакционную смесь при комнатной температуре в течение 15 мин, пока реакция радиоиодирования не будет завершена.
    5. Добавление метабисульфит натрия (2 мг в 20 мкл H 2 O) к реакционной смеси ,для гашения реакции радиоиодирования.
    6. Вывод 0,2 мкл неочищенного продукта , а затем разбавить его 100 мкл раствора (H 2 O / CH 3 CN, 1: 1) для анализа ВЭЖХ.
      Примечание: Для всех экспериментов ВЭЖХ используют 0,1% муравьиной кислоты , содержащей H 2 O (растворитель А) и 0,1% кислоты , содержащей ацетонитрил муравьиную (растворитель B) в качестве растворителей.
    7. Анализ разбавленный сырой продукт с помощью обращенно-фазовой аналитической радио-ВЭЖХ (С18 с обращенной фазой; скорость потока: 1 мл / мин, элюент градиент: 20% растворител в течение 0-2 мин, 20-80% растворител для 2-22 мин, 80-100% растворител в течение 22-23 мин, и 100% растворителя в в течение 23-28 мин; время удерживания: 16,4 мин) (рисунок 2).
  2. После очистки сырого продукта с помощью препаративной ВЭЖХ
    Примечание: Обеспечить достаточное количество свинца экранирование вокруг ВЭЖХ частей, таких как инжектор, колонка, детектор, сбор флаконов, и контейнером, в котором собирается выходящий поток.
    1. Вывод-йе Всю реакционную смесь в ВЭЖХ емкость. Ополосните реакционную трубку с ацетонитрилом (0,5 мл) и добавляют полоскание в том же флаконе для инъекций. Развести собранный раствор с H 2 O (1 мл).
    2. Вводят сырой продукт на препаративной радио-ВЭЖХ (С18 с обращенной фазой; скорость потока: 10 мл / мин; элюирование с градиентом: 20% растворител в течение 0-2 мин, 20-80% растворител в течение 2-22 мин, 80-100% растворител в течение 22-23 мин, и 100% растворител в течение 23-28 мин).
    3. Собирают радиоактивный пик , представляющий 125 I-меченый азид (1) (T R в этих условиях ВЭЖХ 17.8-18.8 мин) в стеклянной пробирке (рисунок 2).
    4. Измерьте радиохимический выход фракции с использованием радиоактивной дозы калибратор в соответствии с протоколом производителя.
    5. Вводят очищенного продукта на аналитическую радио-ВЭЖХ с использованием тех же условиях ВЭЖХ для определения радиохимической чистоты продукта.
  3. Твердофазной экстракции продукта
    1. Развести фракцию , содержащую целевой продукт реакции (1) с 40 мл чистого H 2 O.
    2. Добавьте разбавленный раствор в переобусловленного tC18 картриджа.
    3. Промыть картридж с дополнительным 15 мл H 2 O.
    4. Элюции продукт (1) запертых в картридже с 2 мл ацетона в 10 мл стеклянную пробирку, которая защищена свинцовым экраном. Измерьте радиоактивность элюированного продукта с использованием радиоактивной дозы калибратор в соответствии с протоколом производителя.
      Примечание: диметилсульфоксиде (ДМСО) или абсолютный этанол также может быть использован для элюирования продукта из картриджа. Примерно 5-10% радиоактивности обычно прилипает к патрону, а оставшийся радиоактивно меченный продукт не может быть полностью элюировали с использованием избыточных количеств органического растворителя.
    5. Выпаривают ацетон с потоком азота или газообразного аргона.
    6. Растворить повторноsidue с ДМСО (100-200 мкл) на следующей стадии радиоактивной.

3. Синтез DBCO-группа-сопряженного наночастиц золота

  1. Поверхностная модификация 13-нм размера наночастиц золота с DBCO-группы , содержащей полиэтиленгликоль
    1. Готовят натрия цитрат-стабилизированные наночастицы золота (3) (средний размер = 13 нм) , в соответствии с предыдущим докладе 24.
    2. Добавление водного раствора Tween 20 (1 мМ, 1,5 мл) к цитратной-стабилизированных наночастиц золота (10 нМ, 15 мл). Взболтать раствор в течение 20 мин на орбитальном шейкере.
    3. Добавьте водный раствор DBCO-группы, содержащей полиэтиленгликоль тиола (средняя молекулярная масса = 5000, 100 мкМ, 1,5 мл). Встряхнуть раствор в течение 2 ч на орбитальном шейкере.
  2. Очистка наночастиц золота с модифицированной DBCO-группы,
    1. Очищают модифицированные DBCO-группы-наночастицы золота (4) </ Сильный> путем последовательного центрифугирования (11400 XG, 15 мин х 3).
    2. Слейте супернатант и добавить чистую воду для взмучивания золотых наночастиц гранул.

4. радиоактивной из DBCO-модифицированной группы наночастиц золота через неомедненная Нажмите реакции

  1. Синтез 125 I-меченных наночастиц золота с использованием 125 I-меченый азид (1)
    1. Приготовить концентрированный раствор наночастиц золота модифицированного DBCO-группы, с помощью центрифугирования (11400 XG, 15 мин), а также регулировать концентрацию наночастиц золота до 2 мкм.
    2. Добавить 4,1 МБк 125 I-меченый азида (1) в ДМСО (5 мкл) к суспензии наночастиц золота (4) (2 мкМ, 50 мкл).
    3. Выдержите полученной реакционной смеси при 40 & deg; С в течение 60 мин.
    4. Вывод аликвоту (0,2 мкл) из сырого продукта и применять его на кремнезем-COованные тонкослойной хроматографии (ТСХ) пластины.
    5. Разработка пластины тонкослойной хроматограммы, использу этилацетат в качестве подвижной фазы.
    6. Поместите пластину ТСХ на сканер радио-ТСХ и запустить сканер для контроля реакции радиоактивной (рисунок 3) в соответствии с протоколом производителя.
  2. После очистки сырого продукта
    1. Очищают реакционной смеси , содержащей 125 I-меченных наночастиц золота (4) путем центрифугирования (11400 XG, 15 мин).
    2. Слейте супернатант и добавить чистую воду для взмучивания золотых наночастиц гранул.
    3. Вывод аликвоту (0,2 мкл) из очищенного продукта и применять его на кремнеземную покрытием ТСХ пластины.
    4. Разработка пластины тонкослойной хроматограммы, использу этилацетат в качестве подвижной фазы.
    5. Поместите пластину ТСХ на сканер радио-ТСХ и запустить сканер для определения радиохимический выход и радиохимической чистоты 125 I-меченый голег наночастицы (4) (Рисунок 3) в соответствии с протоколом производителя.

Результаты

Реакция радиоиодирования из stannylated предшественника (2) проводили с использованием 150 МБк [125 I] NaI, уксусную кислоту, и хлорамин Т при комнатной температуре в течение 15 мин , чтобы обеспечить радиоактивно меченого продукта (1). После препаративной В?...

Обсуждение

В общем случае , наблюдаемая радиохимический выход очищенного 125 I-меченый азида (1) составляло 75 ± 10% (n = 8). Радиоактивной была выполнена с 50-150 МБк радиоактивности и радиохимического результаты вполне согласуются. Если [125 I] NaI (T 1/2 = 59,4 г) , который подвергся р?...

Раскрытие информации

The authors have nothing to disclose.

Благодарности

This work was supported by grants from the National Research Foundation of Korea, funded by the government of the Republic of Korea, (Grant nos. 2012M2B2B1055245 and 2012M2A2A6011335) and by the RI-Biomics Center of Korea Atomic Energy Research Institute.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Chloramine T trihydrateSigma402869
[125I]NaI in aq. NaOHPerkin-ElmerNEZ033A010MC
Sodium metabisulfite SigmaS9000
Formic acidSigma251364
Sep-Pak tC18 plus cartridgeWatersWAT036800
Dimethyl sulfoxide SigmaD2650
AcetoneSigma650501
EthanolSigma459844
Gold(III) chloride trihydrateSigma520918
Tween 20 SigmaP1379
DBCO PEG SH (MW 5000)NANOCSPG2-DBTH-5k
TLC silica gel 60 F254Merck
Analytical HPLCAgilent1290 InfinityModel number
Preparative HPLCAgilent1260 InfinityModel number
Analytical C18 reverse-phase columnAgilentZorbax Eclipse XDB-C18
Preparative C18 reverse-phase columnAgilentPrepHT XDB-C18
Radio TLC scannerBioscanAR-2000Model number
Radioisotope dose calibratorCapintec, IncCRC -25R dose calibratorModel number

Ссылки

  1. Jewett, J. C., Bertozzi, C. R. Cu-free Click Cycloaddition Reactions in Chemical Biology. Chem. Soc. Rev. 39, 1272-1279 (2010).
  2. Debets, M. F., et al. Bioconjugation with Strained Alkenes and Alkyne. Acc. Chem. Res. 44, 805-815 (2011).
  3. Sletten, E. M., Bertozzi, C. R. From Mechanism to Mouse: A Tale of Two Bioorthogonal Reactions. Acc. Chem. Res. 44, 666-676 (2011).
  4. Koo, H., et al. Bioorthogonal Cu-Free Click Chemistry in vivo for Tumor-Targeted Delivery of Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 11836-11840 (2012).
  5. Chang, P. V., et al. Copper-Free Click Chemistry in Living Animals. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 1821-1826 (2010).
  6. Bostic, H. E., Smith, M. D., Poloukhtine, A. A., Popik, V. V., Best, M. D. Membrane Labeling and Immobilization via copper-free Click Chemistry. Chem. Commun. 48, 1431-1433 (2012).
  7. Someya, T., Ando, A., Kimoto, M., Hirao, I. Site-Specific Labeling of RNA by Combining Genetic Alphabet Expansion Transcription and Copper-Free Click Chemistry. Nucl. Acids Res. 43, 6665-6676 (2015).
  8. Lee, S. B., et al. Mesoporous Silica Nanoparticle Pretargeting for PET Imaging Based on a Rapid Bioorthogonal Reaction in a Living Body. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 10549-10552 (2013).
  9. Sachin, K., et al. F-18 Labeling Protocol of Peptides Based on Chemically Orthogonal Strain-Promoted Cycloaddition under Physiologically Friendly Reaction Conditions. Bioconjugate Chem. 23, 1680-1686 (2012).
  10. Evans, H. L., et al. Copper-Free Click - A Promising Tool for Pre-targeted PET Imaging. Chem. Commun. 48, 991-993 (2012).
  11. Campbell-Verduyn, L. S., et al. Strain-Promoted Copper-Free "Click" Chemistry for 18F Radiolabeling of Bombesin. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 11117-11120 (2011).
  12. Arumugam, S., Chin, J., Schirrmacher, R., Popik, V. V., Kostikov, A. P. 18F]Azadibenzocyclooctyne ([18F]ADIBO): A Biocompatible Radioactive Labeling Synthon for Peptides using Catalyst Free [3+2] Cycloaddition. Bioorg. Med. Chem. Lett. 21, 6987-6991 (2011).
  13. Bouvet, V., Wuest, M., Wuest, F. Copper-Free Click Chemistry with the Short-Lived Positron Emitter Fluorine-18. Org. Biomol. Chem. 9, 7393-7399 (2011).
  14. Satpati, D., Bauer, N., Hausner, S. H., Sutcliffe, J. L. Synthesis of [64Cu]DOTA-ADIBON3-Ala-PEG28-A20FMDV2 via Copper-Free Click Chemistry for PET Imaging of Integrin αvβ6. J. Radioanal. Nucl. Chem. 302, 765-771 (2014).
  15. Lee, D. E., et al. Facile Method To Radiolabel Glycol Chitosan Nanoparticles with 64Cu via Copper-Free Click Chemistry for MicroPET Imaging. Mol. Pharmaceutics. 10, 2190-2198 (2013).
  16. Zeng, D. 64Cu Core-Labeled Nanoparticles with High Specific Activity via Metal-Free Click Chemistry. ACS Nano. 6, 5209-5219 (2012).
  17. Jeon, J., et al. Radiosynthesis and in vivo Evaluation of [125I]2-4(iodophenethyl)-2-Methylmalonic Acid as a Potential Radiotracer for Detection of Apoptosis. J. Radioanal. Nucl. Chem. 308, 23-29 (2016).
  18. Adam, M. J., Wilbur, D. S. Radiohalogens for Imaging and Therapy. Chem. Soc. Rev. 34, 153-163 (2005).
  19. Jeon, J., et al. Radiosynthesis of 123I-Labeld Hesperetin for Biodistribution Study of Orally Administered Hesperetin. J. Radioanal. Nucl. Chem. 306, 437-443 (2015).
  20. Kil, K. E., et al. Development of [123I]IPEB and [123I]IMPEB as SPECT Radioligands for Metabotropic Glutamate Receptor Subtype. ACS Med. Chem. Lett. 5, 652-656 (2014).
  21. Chen, M. K., et al. The Utility of I-123 Pretherapy Scan in I-131 Radioiodine Therapy for Thyroid Cancer. Thyroid. 22, 304-309 (2012).
  22. Jeon, J., et al. Efficient Method for Iodine Radioisotope Labeling of Cyclooctyne-Containing Molecules using Strain-Promoted Copper-Free Click Reaction. Bioorg. Med. Chem. 23, 3303-3308 (2015).
  23. Choi, M. H., et al. Synthesis and Evaluation of an 125I-Labeled Azide Prosthetic Group for Efficient and Bioorthogonal Radiolabeling of Cyclooctyne-Group Containing Molecules using Copper-Free Click Reaction. Bioorg. Med. Chem. Lett. 26, 875-878 (2016).
  24. Kim, Y. H., et al. Tumor Targeting and Imaging Using Cyclic RGD-PEGylated Gold Nanoparticle Probes with Directly Conjugated Iodine-125. Small. 7, 2052-2060 (2011).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

116Bioorthogonal

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены