Name: optimization of radiochemical reactions using droplet arrays
Uploaded: 2021-02-12T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays at JoVE.com

我々は、UCLA生物医学サイクロトロン施設とロジャー・スラヴィック博士とジュゼッペ・カルッチ博士がこれらの研究のためにフッ化物を寛大に提供し、UCLA NanoLabにチップ製造のための機器のサポートに感謝します。

注意: このプロトコルは放射性物質の取り扱いを含みます。実験は、必要な訓練と個人の保護具とあなたの組織の放射線安全事務所からの承認なしに行われるべきではありません。放射線遮蔽の背後で実験を行う必要があります, 好ましくは換気ホットセルで
1. 多反応チップの製造
注:多反応マイクロドロップレットチップのバッチは、以前に<sup class="...

<ol>
	<li>Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positron+emission+tomography+molecular+imaging+for+drug+development.">Positron emission tomography molecular imaging for drug development.</a> British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).</li><li>Piel, M., Vernaleken, I., R&#246;sch, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positron+emission+tomography+in+CNS+drug+discovery+and+drug+monitoring.">Positron emission tomography in CNS drug discovery and drug monitoring.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 57 (22), 9232-9258 (2014).</li><li>Cherry, S. R., Sorenson, J. A., Phelps, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physics in Nuclear Medicine. , (2012).</li><li>Knapp, K. -. A., Nickels, M. L., Manning, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+current+role+of+microfluidics+in+radiofluorination+chemistry.">The current role of microfluidics in radiofluorination chemistry.</a> Molecular Imaging and Biology. 22 (3), 463-475 (2020).</li><li>Rensch, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+A+groundbreaking+technology+for+PET+tracer+production.">Microfluidics: A groundbreaking technology for PET tracer production.</a> Molecules. 18 (7), 7930-7956 (2013).</li><li>Pascali, G., Watts, P., Salvadori, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+in+radiopharmaceutical+chemistry.">Microfluidics in radiopharmaceutical chemistry.</a> Nuclear Medicine and Biology. 40 (6), 776-787 (2013).</li><li>Keng, P. Y., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics:+A+new+paradigm+for+radiochemistry.">Digital microfluidics: A new paradigm for radiochemistry.</a> Molecular Imaging. 14, 579-594 (2015).</li><li>Wang, J., Chao, P. H., Janet, S., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performing+multi-step+chemical+reactions+in+microliter-sized+droplets+by+leveraging+a+simple+passive+transport+mechanism.">Performing multi-step chemical reactions in microliter-sized droplets by leveraging a simple passive transport mechanism.</a> Lab on a Chip. 17 (24), 4342-4355 (2017).</li><li>Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-compact,+automated+microdroplet+radiosynthesizer.">Ultra-compact, automated microdroplet radiosynthesizer.</a> Lab on a Chip. (19), 2415-2424 (2019).</li><li>Rios, A., Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+multi-reaction+microdroplet+platform+for+rapid+radiochemistry+optimization.">A novel multi-reaction microdroplet platform for rapid radiochemistry optimization.</a> RSC Advances. 9 (35), 20370-20374 (2019).</li><li>Sergeev, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performing+radiosynthesis+in+microvolumes+to+maximize+molar+activity+of+tracers+for+positron+emission+tomography.">Performing radiosynthesis in microvolumes to maximize molar activity of tracers for positron emission tomography.</a> Communications Chemistry. 1 (1), 10 (2018).</li><li>Pascali, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+nucleophilic+18F+radiofluorinations+using+a+microfluidic+reaction+approach.">Optimization of nucleophilic 18F radiofluorinations using a microfluidic reaction approach.</a> Nature Protocols. 9 (9), 2017-2029 (2014).</li><li>Lisova, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+radiosynthesis,+preclinical+imaging+and+dosimetry+study+of+[18F]AMBF3-TATE:+A+potential+PET+tracer+for+clinical+imaging+of+somatostatin+receptors.">Microscale radiosynthesis, preclinical imaging and dosimetry study of [18F]AMBF3-TATE: A potential PET tracer for clinical imaging of somatostatin receptors.</a> Nuclear Medicine and Biology. 61, 36-44 (2018).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+radio-TLC+analysis.">High-throughput radio-TLC analysis.</a> Nuclear Medicine and Biology. 82-83, 41-48 (2020).</li><li>Dooraghi, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+microfluidic+PET+tracer+synthesis+with+Cerenkov+imaging.">Optimization of microfluidic PET tracer synthesis with Cerenkov imaging.</a> Analyst. 138 (19), 5654-5664 (2013).</li><li>Collins, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+diverse+PET+probes+with+limited+resources:+24+18F-labeled+compounds+prepared+with+a+single+radiosynthesizer.">Production of diverse PET probes with limited resources: 24 18F-labeled compounds prepared with a single radiosynthesizer.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (43), 11309-11314 (2017).</li><li>Lazari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+automated+production+of+diverse+18F-labeled+PET+tracers+on+the+ELIXYS+multireactor+radiosynthesizer+without+hardware+modification.">Fully automated production of diverse 18F-labeled PET tracers on the ELIXYS multireactor radiosynthesizer without hardware modification.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 203-210 (2014).</li><li>Lisova, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+efficient,+and+economical+synthesis+of+PET+tracers+in+a+droplet+microreactor:+application+to+O-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tyrosine+([18F]FET).">Rapid, efficient, and economical synthesis of PET tracers in a droplet microreactor: application to O-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tyrosine ([18F]FET).</a> EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 1 (2019).</li><li>Wang, J., Holloway, T., Lisova, K., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+and+efficient+synthesis+of+the+radiopharmaceutical+[18F]FDOPA+using+a+microdroplet+reactor.">Green and efficient synthesis of the radiopharmaceutical [18F]FDOPA using a microdroplet reactor.</a> Reaction Chemistry &amp; Engineering. 5 (2), 320-329 (2020).</li><li>Lisova, K., Wang, J., Rios, A., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptation+and+optimization+of+[F-18]+Florbetaben+([F-18]+FBB)+radiosynthesis+to+a+microdroplet+reactor.">Adaptation and optimization of [F-18] Florbetaben ([F-18] FBB) radiosynthesis to a microdroplet reactor.</a> Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 62, 353-354 (2019).</li><li>Wang, J., Chao, P. H., Slavik, R., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-GBq+production+of+the+radiotracer+[18F]fallypride+in+a+droplet+microreactor.">Multi-GBq production of the radiotracer [18F]fallypride in a droplet microreactor.</a> RSC Advances. 10 (13), 7828-7838 (2020).</li></ol>

1日あたり1回または少数の反応しか許可されず、データポイント当たりの試薬を大量に消費する従来の放射線化学システムの制限により、実際には反応パラメータ空間全体のごく一部しか探索されず、繰り返しなしの結果が何度も報告されます(n=1)。従来のシステムと比較して、この多反応液滴放射合成プラットフォームは、前駆体の時間と量を非常に少なくしながら、より包括的で厳格な放...

陽電子放出断層撮影(PET)放射性医薬品は、生体内の特定の生化学的プロセスを監視し、疾患を研究するための研究ツールとして広く使用されており、新薬や治療法の開発に使用されています。さらに、PETは疾患を診断またはステージングし、患者の治療1、2、3に対する応答を監視するための重要なツールである。PET放射性同位元素の半減期(例えば、フッ素-18標識放射性医薬品の場合は110分)と放射線の危険のために、これらの化合物は放射線遮蔽の背後で動作する特殊な自動化システムを使用して調製され、使用直前に準備する必要があります。
放射性医薬品の合成に使用される現在のシステムは、生産コストを共有するために多くの個々の用量に分割された大きなバッチを生成するように設計されています。現在のシステムは[18F]FDGのような広く使用されている放射線トレーサーの生産に適しているが(複数の患者のスキャンおよび研究実験は1日でスケジュールすることができるので)、これらのシステムは初期段階の開発中に新しい放射線トレーサーの生産のために無駄であり、またはあまり一般的に使用される放射性トレーサーである。従来のシステムが使用する体積は、通常1〜5 mLの範囲であり、反応は1〜10mgの範囲で前駆体量を必要とする。さらに、通常の無線シンセサイザーを使用すると、装置が使用後に汚染され、ユーザは次の実験を行う前に放射能が崩壊するのを待たなければならないので、最適化研究の間に一般的に面倒です。機器コストとは別に、放射性同位元素および試薬のコストは、したがって、複数のバッチの生産を必要とする研究のために非常に実質的になる可能性があります。これは、例えば、初期in vivoイメージング研究のための十分な収率と信頼性を達成するために、新しい放射線トレーサのための合成プロトコルの最適化中に発生する可能性があります。
マイクロ流体技術は、従来のシステム4、5、6よりもいくつかの利点を活用するために、放射線化学でますます使用されています。マイクロ流体プラットフォームは、1-10 μL反応容積7,8,9に基づくものを含め、試薬量の大幅な減少と高価な前駆体の消費、ならびに短い反応時間を示しています。これらの削減は、低コスト、より速い加熱および蒸発ステップ、より短く、より簡単な下流浄化、全体的な「より緑の」化学プロセス10、および生産された放射線トレーサー11のより高いモル活性につながる。これらの改良により、各合成の試薬コストを下げることにより、より広範な最適化研究を行うことがより実用的になります。さらなる利点は、1日に放射性同位元素の単一のバッチから複数の実験を行うことによって達成することができる。例えば、「発見モード」で動作するマイクロ流体流量化学無線シンセサイザは、それぞれ10sのμL反応体積12のみを使用して、数十の反応を順次行うことができる。
これらの利点に触発され、マイクロボリューム反応がパターン化されたテフロンコーティングを使用して作成されたシリコン表面上の表面張力トラップの配列に閉じ込められる多反応液滴アレイチップが開発されました。これらのチップは、1-20 μLスケールで同時に複数の反応を行い、1日あたり10種類の異なる反応条件を探索する可能性を開き、それぞれが複数の反復を伴います。本論文では、迅速かつ低コストの放射化学最適化を行うためのこの新しいハイスループットアプローチの有用性を実証する。多反応液滴チップを使用すると、試薬濃度と反応溶媒の影響を簡単に探索することができ、複数のチップを使用すると、非常に少量の前駆体を消費しながら、反応温度と時間の研究を可能にします。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2,3-dimethyl-2-butanol (thexyl alcohol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>594-60-5</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>KMG Chemicals</td>
			<td></td>
			<td>Cleanroom LP grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium formate (NH4HCO2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>540-69-2</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous acetonitrile (MeCN)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>75-05-8</td>
			<td>99.80%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceramic heater</td>
			<td>Watlow</td>
			<td>Utramic CER-1-01-0093</td>
			<td>25 mm x 25 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cerenkov imaging chamber</td>
			<td>Custom built</td>
			<td></td>
			<td>Other instruments can be used for TLC plate readout including: small animal in vivo optical imaging system, 2D radio-TLC scanner, 1D radio-TLC scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DI water</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7732-18-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable transfer pipets, 3 mL</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>13-680-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dose calibrator</td>
			<td>Capintec, Inc.</td>
			<td>CRC-25 PET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fallypride</td>
			<td>ABX Advanced Biochemical Compounds</td>
			<td>1560.0010.000</td>
			<td>Fallypride reference standard, &#62;95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[18F]fluoride in [18O]H2O</td>
			<td>UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility</td>
			<td></td>
			<td>Due to short half-life this must be obtained from local radiochemistry lab or commercial radiopharmacy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass cover plates (76.2 mm x 50.8 mm x 1 mm thick)</td>
			<td>C&#38;A Scientific</td>
			<td>6101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headway spin coater</td>
			<td>Headway Research, Inc.</td>
			<td>PWM50-PS-R790 Sipinner system</td>
			<td>PWM50-control box, PS-motor, R790-bowl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature oven</td>
			<td>Carbolite</td>
			<td>HTCR 6 28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Super-Nuova HP133425</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol (IPA)</td>
			<td>KMG Chemicals</td>
			<td></td>
			<td>Cleanroom LP grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MA/BA6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol (MeOH)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>67-56-1</td>
			<td>&#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tube</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>0030 123.301</td>
			<td>500 &#181;L, colorless, polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette (0.5-10 &#181;L)</td>
			<td>Labnet</td>
			<td>BioPette P3940-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette (100-1000 &#181;L)</td>
			<td>Labnet</td>
			<td>BioPette P3940-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette (10-100 &#181;L)</td>
			<td>Labnet</td>
			<td>BioPette P3940-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette tips (0.1-10 &#181;L)</td>
			<td>USA Scientific Inc Tips</td>
			<td>11113810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette tips (2-200 &#181;L)</td>
			<td>BrandTech</td>
			<td>13-889-143</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette tips (50-1000 &#181;L)</td>
			<td>BrandTech</td>
			<td>13-889-145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist developer solution</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>MEGAPOSIT MF-26A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive photoresist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>MEGAPOSIT 220-7.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive-ion etcher (RIE)</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Plasma Lab 80 Plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafer cutter</td>
			<td>Euro Tool</td>
			<td>CSCB-431.00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafer; 4&#34; diameter</td>
			<td>Silicon Valley Microelectronics Inc.&#160;</td>
			<td>0017227-048</td>
			<td>P type, boron doped, thickness 525 &#177; 25 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon AF 2400</td>
			<td>Chemours&#160;</td>
			<td>D14896765</td>
			<td>1% solids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrabutylammonium bicarbonate (TBAHCO3)</td>
			<td>ABX Advanced Biochemical Compounds</td>
			<td>808</td>
			<td>Aqueous solution stabilized with ethanol, 0.075 M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Themal conducting paste</td>
			<td>OMEGA</td>
			<td>OT-201-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLC plates</td>
			<td>Merck KGaA</td>
			<td>1.05554.0001</td>
			<td>Silica gel 60 F254, 50 mm x 60 mm, aluminum back</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tosyl-fallypride</td>
			<td>ABX Advanced Biochemical Compounds</td>
			<td>1550.004.000</td>
			<td>Fallypride precursor, &#62;90%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trimethylamine (TEA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>75-50-3</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-07387-08</td>
			<td>Stainless steel, fine tip</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optimization of radiochemical reactions using droplet arrays

現在の自動無線シンセサイザーは、放射性医薬品の大規模な臨床バッチを生成するように設計されています。各データポイントは、重要な試薬の消費を伴うため、反応最適化や新しい放射性医薬品開発に適しておらず、装置の汚染には次の使用前に放射性崩壊に時間が必要です。これらの制限に対処するために、小型液滴ベースの反応のアレイを並列に行うためのプラットフォームであり、それぞれがパターン化されたポリテトラフルオロエチレンコーティングされたシリコン「チップ」上の表面張力トラップ内に閉じ込められたものが開発された。これらのチップは、試薬濃度、反応溶媒、反応温度および時間を含む反応パラメータの迅速かつ便利な研究を可能にします。このプラットフォームは、従来の無線シンセサイザーを使用して数ヶ月を取るのではなく、最小限の試薬消費で数日で何百もの反応を完了することができます。

この方法を例示するために代表的な実験を行った。16の反応を用いて、放射性薬[18F]ファリプリプライドの最適化研究は、反応溶媒として、前駆体濃度(77、39、19、9.6、4.8、2.4、1.2、0.6mM)を反応溶媒として行った。反応は110°Cで7分間行った。回収効率、サンプル組成(すなわち、ファリープライド生成物の[18F]の割合、未反応[18F]フッ化物、およ?...

Watch this Scientific Journal Video about Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays at JoVE.com

Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

本手法は、ナノモル量の試薬を用いた放射性医薬品の迅速かつ経済的最適化のための液滴化学反応に基づく新規ハイスループット方法論の使用を説明する。

液滴アレイを用いた放射化学反応の最適化

Current automated radiosynthesizers are designed to produce large clinical batches of radiopharmaceuticals. They are not well suited for reaction ...

現在の自動無線シンセサイザーは、FDGなど広く使用されている放射性医薬品の大規模なバッチを生成するように設計されています。1日あたりの合成の数が限られており、比較的高い試薬消費のために、これらのシステムは、しかし、合成最適化研究を行うためには適していません。この技術により、並列で最大16の同時反応を行うことでスループットが大幅に向上し、試薬の消費量は100倍に減少します。さらに、並行して反応を行うことにより、研究を完了するために放射性同位元素の公平なバッチが必要である。スループットの向上により、従来の計測器の使用に比べて、各反復回数が多く、反応条件をより広く探索できます。このプロトコルは、fallyprideの合成における前駆体濃度の最適化を示していますが、この技術は他の条件および他の放射性医薬品を最適化するために使用することができます。標準フォトリソグラフィ技術を用いて、4インチシリコンウエハからマルチ反応マイクロドロップレットチップのバッチを製造することから始めます。このプロトコルでは、前駆体濃度のハイスループット最適化が放射性医薬品Fallyprideの合成と共に実証される。16の同時反応は、単一のチップ上で行うことができる。比較する条件は、反応部位にマッピングされる。セキシルアルコールとアセトニトリルからなる反応溶媒のストック溶液を1対1の体積混合物で調製する。ボリュームが計画された希釈シリーズを作成するのに十分であることを確認します。探索する最大濃度の反応溶媒中に前駆体の30マイクロリットルのストック溶液を調製する。前駆体ストック溶液および反応溶媒から、マイクロ遠心分離管のセットで2回連続希釈を行い、前駆体溶液の異なる濃度を調製する。マイクロ遠心チューブの別のセットを準備し、パーマネントマーカーを使用して各粗反応生成物を収集し、各チューブに固有の番号を付けます。マイクロ遠心管の総数が、条件の数に反復数を掛けたものと一致することを確認します。9~1メタノールからなる10ミリリットルの回収液を脱イオン水に調製する。アリコート50マイクロリットルの各々は、コレクション溶液として標識された16マイクロ遠心分離管の追加セットに。フッ化物源の約7ミリキュリーと重炭酸75ミリモルのテトラブチランモニウム56マイクロリットルを混合し、最大140マイクロリットルのDI水で希釈してフッ化物ストック液を調製します。マイクロピペットを使用して、フッ化物ストック溶液の8マイクロリットルの液滴をマルチ反応チップの最初の反応スポットにロードします。チップを用量校正器に入れることでチップの活性を測定し、測定が行われた時間を記録します。用量校正器からチップを取り出し、フッ化物ストック溶液の8マイクロリットルの液滴を第2の反応スポットにロードする。チップ上のアクティビティを測定し、測定が行われた時間を記録します。他のすべての反応部位に対してこのプロセスを繰り返します。放射性同位元素をロードした後にアクティビティ測定を行い、そのサイトがロードされる前に以前の測定値を引くことによって、反応スポットごとにロードされたアクティビティを計算します。ヒーターのマルチリアクションチップを整列させるには、セラミックヒーターの上に熱ペーストの薄い層を追加します。チップのリファレンスコーナーをヒーターの基準コーナーに合わせてピンセットを使用して、チップをヒーターの上に慎重に配置します。チップはヒーターを少しずつ張り出すはずです。コントロールプログラムでヒーターを摂氏105度に設定して1分間加熱し、フッ化物と重炭酸テトラブチランモニウムの乾燥残渣を残します。次に、ヒーターを摂氏30度に設定し、制御プログラムで冷却ファンをオンにしてチップを冷却した。マイクロピペットを使用して、第1反応部位の乾燥残渣の上にファリプリド前駆体の6マイクロリットル溶液を加える。チップ上の他のすべての反応部位に対してこれを繰り返します。各反応部位に希釈系列のどの濃度が使用されているかを決定するには、最適化計画を使用します。コントロールプログラムを使用してチップを摂氏110度に7分間加熱し、給熱器を摂氏30度に設定し、制御プログラムで冷却ファンをオンにしてチップを冷却します。指定マイクロ遠心チューブから10マイクロリットルの回収液を添加して、第1反応部位で粗生成物を回収します。5秒間待った後、希釈した粗製品を吸引し、対応するコレクションマイクロ遠心分離管に移します。同じピペットチップを使用して合計4回このプロセスを繰り返し、マイクロ遠心分離チューブを閉じます。チップ上の他のすべての反応部位から粗物を収集するには、これらの手順を繰り返します。チップ上の最初の反応の回収効率を決定するために、マイクロ遠心分離管を第1反応スポットの回収粗生成物と共に用量キャリブレーターに入れ、活性を測定する。測定の測定と時間を記録します。収集した粗品ごとにこのプロセスを繰り返します。回収効率を、収集した粗生成物の活性を同じ反応部位について測定した開始活性で割って算出する。チップ上の他のすべての反応部位に対してこれを繰り返します。次に、各回収粗物の組成を分析する。鉛筆で、TLCプレートの下端から15ミリメートル離れた線を引き、同じ端から50ミリメートル離れた別の線を引きます。最初の線は原点線で、2番目の線は溶媒の最前線です。原点線に沿って 5 ミリメートル間隔で 8 つの小さな X を描画し、8 つのレーンのそれぞれに対してサンプルスポッティング位置を定義します。マイクロピペットを使用して、最初の粗製品の0.5マイクロリットルを最初のレーンのXのTLCプレートに移します。これを追加の粗製品に対して繰り返し、スポットが乾燥するのを待ちます。溶媒前線が溶媒の最前線に到達するまで1%TEAで25ミリモルアンモニウムのフォーマットでアセトニトリルの60%の移動相を使用して各TLCプレートを開発します。その際、チャンバーからTLCプレートを取り出し、TLCプレートの溶剤が乾燥するのを待ち、次いでTLCプレートをセレンコフイメージングシステムに入れ、ガラス顕微鏡スライドで覆います。セレンコフ撮像システムを5分間露光して各TLCプレートの放射能画像を取得し、その画像の生成ファイルをTLCプレートに選択し、標準画像補正を行います。最初の TLC プレートの最初のレーンに対して、対象領域分析を使用します。レーンに表示される各バンドの周りに領域を描画し、すべての領域の合計の統合強度と比較して、各領域の積分強度の割合を計算します。ファリープライドバンドの活動の割合としてフッ素化効率を決定します。すべての TLC プレート上の他のすべてのレーンに対してこの解析を繰り返します。次に、各反応の粗放射性化学収率を計算し、前駆体濃度の関数として粗放射性化学収率を調べることにより最適な前駆体濃度を選択する。放射性医薬品ファリプライドの最適化研究は、セキシルアルコールアセトニトリル中の前駆体濃度を変化させることによって行った。反応は7分あたり摂氏110度で行った。収集効率とサンプル構成をここに示します。前駆体濃度の上昇に伴いフッ素化効率が向上し、未反応フッ化物濃度が低下した。低い前駆体濃度では少量の放射性側製品があり、これはより高い前駆体濃度では形成されなかった。回収効率はほとんどの条件でほぼ定量的であったが、低い前駆体濃度でわずかに低下した。最高の粗放射性化学収率は39ミリモル前駆体濃度で達成された。この条件では、フッ素化効率は96%で粗RCYは87%であり、放射性側製品形成は認められなかった。どのような反応条件がチップ上のどの反応液滴に対応するかのマップ計画を立て、実験中に再確認できる試薬チューブと製品回収チューブを適切に標識することが重要です。この手順は、塩基量、溶媒の種類、反応量などの他の反応条件の最適化に使用できます。また、他の放射性医薬品の合成を最適化するために使用することができます。

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

官能ナフタレン/ソルバトクロミック色素の合成のためのマイクロ波支援分子内脱水素Diels-Alder反応

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Retropinacol/Cross-pinacol Coupling Reactions - A Catalytic Access to 1,2-Unsymmetrical Diols

Retropinacol /クロスピナコールカップリング反応 -  1,2  - 非対称ジオールに対して触媒のアクセス

Unsymmetrical 1,2-diols are hardly accessible by reductive pinacol coupling processes. A successful execution of such a transformation is bound to a clear ...

Hot Biological Catalysis: Isothermal Titration Calorimetry to Characterize Enzymatic Reactions

ホット生物触媒：等温滴定熱量測定酵素反応を特徴づけるために

Isothermal titration calorimetry (ITC) is a well-described technique that measures the heat released or absorbed during a chemical reaction, using it as ...

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

連続フロー処理を​​使用して行われる反応のリアルタイムモニタリング：例として3- Acetylcoumarinの調製

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Optimization of Synthetic Proteins: Identification of Interpositional Dependencies Indicating Structurally and/or Functionally Linked Residues

合成タンパク質の最適化：中間物挿入依存関係の同定構造的インジケートおよび/または機能的に連結された残基

Protein alignments are commonly used to evaluate the similarity of protein residues, and the derived consensus sequence used for identifying functional ...

Curtain Flow Column: Optimization of Efficiency and Sensitivity

カーテンフローカラム：効率の最適化と感度

Active Flow Technology (AFT) is a form of column technology that increases the separation performance of a HPLC column through the use of a specially ...

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

銅で改善されたヘテロ接合品質<sub&gt; 2</sub析出した大気圧空間原子層の最適化により&gt; O系太陽電池<br /&gt; Znの<sub&gt; 1-xの</sub&gt; Mgの<sub&gt; X</sub&gt; O

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O ...

A Protocol for Safe Lithiation Reactions Using Organolithium Reagents

有機リチウム試薬を用いて安全なリチウム化反応のためのプロトコル

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents ...

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

ナノワイヤーの合成プラチナ ニッケルと酸素還元性能の最適化

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine

L リジンから光学活性アミノ アルコールの合成酵素連鎖反応

Amino alcohols are versatile compounds with a wide range of applications. For instance, they have been used as chiral scaffolds in organic synthesis. ...