Name: optimization of radiochemical reactions using droplet arrays
Uploaded: 2021-02-12T14:15:00
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우리는 UCLA 생물 의학 사이클로트론 시설과 박사 로저 슬라빅과 박사 주세페 칼루치 관대 이러한 연구에 대한[18F] 불소를 제공하고 칩 제조를위한 장비와 UCLA 나노 랩을 제공 감사드립니다.

주의: 이 프로토콜은 방사성 물질의 처리를 포함합니다. 필요한 교육 및 개인 보호 장비 및 조직의 방사선 안전 사무소의 승인 없이는 실험을 수행해서는 안 됩니다. 실험은 방사능 차폐 뒤에 수행되어야하며, 바람직하게는 환기 된 열세포에서 수행되어야합니다.
1. 다중 반응 칩의 제조
참고: 다중 반응 마이크로 드롭렛 칩의 배치는 표준 포토리소그래피 ?...

<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>

종래의 방사선화학 시스템의 한계로 인해 하루에 하나 또는 소수의 반응만 허용하고 데이터 포인트당 상당한 양의 시약을 소비하므로 전체 반응 매개 변수 공간의 극히 일부만 실제로 탐색할 수 있으며, 여러 번의 결과는 반복없이 보고됩니다(n=1). 기존의 시스템에 비해, 이 다중 반응 물방울 방합성 플랫폼은 방사성 합성 조건에 대한 보다 포괄적이고 엄격한 연구를 수행하는 동시에 전구체의 시...

양전자 방출 단층 촬영 (PET) 방사성 의약품널리 생체 내 생화학 프로세스및 연구 질병에서 특정 모니터링및 새로운 약물과 치료의 개발을위한 연구 도구로 사용된다. 더욱이, PET는 질병을 진단하거나 준비하는 중요한 도구이며, 치료1,2,3에대한 환자의 반응을 모니터링한다. PET 방사성 동위원소(예: 불소-18라벨방사성의약품의 경우 110분) 및 방사선 위험의 짧은 반감기로 인해 이 화합물은 방사선 차폐 뒤에 작동하는 특수 자동화 시스템을 사용하여 제조되며 사용하기 직전에 준비해야 합니다.
방사성 의약품을 합성하는 데 사용되는 현재 시스템은 생산 비용을 공유하기 위해 많은 개별 용량으로 나누어 큰 배치를 생성하도록 설계되었습니다. 현재 시스템은[18F] FDG와 같은 널리 사용되는 방사성 추적기의 생산에 적합하지만 (다중 환자 스캔 및 연구 실험은 하루에 예약 될 수 있기 때문에), 이러한 시스템은 초기 단계 개발 중 새로운 방사선 추적기의 생산에 낭비 될 수 있습니다, 또는 덜 일반적으로 사용되는 방사선 추적기. 종래의 시스템이 사용하는 부체는 일반적으로 1-5 mL 범위에서, 반응은 1-10 mg 범위에서 전구체 양을 필요로한다. 더욱이, 종래의 방사성합성기를 사용하는 것은 일반적으로 최적화 연구 중에 번거롭다. 장비 비용 외에도 방사성 동위원소와 시약의 비용은 여러 배치의 생산을 요구하는 연구에 매우 상당한 도움이 될 수 있습니다. 이것은, 예를 들면, 새로운 방사선 추적자를 위한 합성 프로토콜의 최적화 도중 초기 생체 내 화상 진찰 연구 결과에 대한 충분한 수율 및 신뢰성을 달성하기 위하여 생길 수 있습니다.
미세 유체 기술은 기존의시스템4,5,6에비해 몇 가지 장점을 활용하기 위해 방사선 화학에 점점 더 사용되고있다. 1-10 μL 반응량7,8,9를기반으로 하는 미세 유체 플랫폼은 시약 부적 및 고가의 전구체 소비량과 짧은 반응 시간을 크게 감소시켰다. 이러한 감소는 비용 절감, 더 빠른 가열 및 증발 단계, 더 짧고 간단한 다운스트림 정제, 전반적인 "친환경" 화학 공정10,생산된 방사선추적기(11)의더 높은 어금니 활성으로 이어진다. 이러한 개선은 각 합성의 시약 비용을 낮춤으로써 보다 광범위한 최적화 연구를 수행하는 것이 더 실용적입니다. 하루 만에 방사성 동위원소의 단일 배치에서 여러 실험을 수행하 여 추가 이점을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, "발견 모드"에서 작동하는 미세 유체 흐름 화학 방사성 합성기는 각각 10대의 μL 반응부피(12)만을사용하여 수십 개의 반응을 순차적으로 수행할 수 있다.
이러한 장점에서 영감을 얻은 마이크로볼륨 반응이 패턴 테플론 코팅을 사용하여 생성된 실리콘 표면의 표면 장력 트랩 배열에 국한되는 다중 반응 액적 어레이 칩이 개발되었습니다. 이 칩은 1-20 μL 스케일에서 여러 반응을 동시에 수행할 수 있게 하여 하루에 10개의 서로 다른 반응 조건을 탐색할 수 있으며, 각각 여러 개의 복제를 수행할 수 있습니다. 이 논문에서는 신속하고 저비용 방사선 화학 최적화를 수행하기 위한 이 새로운 고처리량 접근법의 유용성을 입증합니다. 다중 반응 물방울 칩을 사용하면 시약 농도 및 반응 용매의 영향을 편리하게 탐색할 수 있으며 여러 칩을 사용하면 반응 온도와 시간을 연구할 수 있으며, 매우 적은 양의 전구체를 소비할 수 있습니다.

<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

현재 자동화된 방사성 합성기는 방사성 의약품의 대규모 임상 배치를 생성하도록 설계되었습니다. 각 데이터 포인트는 상당한 시약 소비를 수반하기 때문에 반응 최적화 또는 새로운 방사성 의약품 개발에 적합하지 않으며, 장치의 오염은 다음 사용 전에 방사성 붕괴에 대한 시간이 필요합니다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 패턴 폴리테트라플루오로틸렌 코팅 실리콘 "칩"에 표면 장력 트랩 내에 각각 좁혀진 소형 물방울 기반 반응의 배열을 수행하기위한 플랫폼이 개발되었다. 이 칩은 시약 농도, 반응 용매, 반응 온도 및 시간을 포함한 반응 매개 변수의 신속하고 편리한 연구를 가능하게합니다. 이 플랫폼은 기존의 방사성 합성기를 사용하는 데 몇 달이 걸리는 대신 최소한의 시약 소비로 며칠 만에 수백 개의 반응을 완료할 수 있습니다.

이 방법을 설명하기 위해 대표적인 실험이 수행되었습니다. 16개의 반응을 이용하여, 방사성약제의 최적화 연구 [18F]fallypride는 반응 용액으로 서술알콜에서 다양한 전구체 농도(77, 39, 19, 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 및 0.6mMMM)에 의해 수행되었다: MeCN(1:1, v/v). 반응은 7 분 동안 110 °C에서 수행되었다. 수집 효율, 샘플 조성(즉,[18F]fallypride제품, 미반응[18F]불소및 사?...

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Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

이 방법은 시약의 나노몰 양을 사용하여 방사성 의약품의 신속하고 경제적 최적화를 위해 액적 화학 반응을 기반으로 하는 새로운 고처리량 방법론의 사용을 설명합니다.

물방울 배열을 사용하여 방사성 화학 반응의 최적화

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

현재 자동화된 무선 신디사이저는 FDG와 같이 널리 사용되는 방사성 의약품의 큰 배치를 생성하도록 설계되었습니다. 하루에 가능한 합성물의 제한된 수와 상대적으로 높은 시약 소비로 인해 이러한 시스템은 합성 최적화 연구를 수행하는 데 적합하지 않습니다. 이 기술을 사용하면 최대 16개의 동시 반응을 병렬로 수행하여 처리량이 크게 증가하고 시약 소비량은 백 배 감소된다.또한, 병렬로 반응을 수행함으로써 연구를 완료하려면 방사성 동위 원소의 공정한 배치가 필요합니다. 처리량이 증가하면 기존 계측기의 사용에 비해 각각 복제수가 많은 반응 조건을 보다 폭넓게 탐색할 수 있습니다. 이 프로토콜은 fallypride의 합성에서 전구체 농도의 최적화를 보여주지만, 기술은 그밖 조건 및 그밖 방사선 약제들을 낙관하기 위하여 이용될 수 있습니다.표준 포토리소그래피 기술을 사용하여 4인치 실리콘 웨이퍼에서 다중 반응 마이크로 드롭렛 칩을 제작하는 것으로 시작합니다. 본 프로토콜에서, 전구체 농도의 높은 처리량 최적화는 방사성 제약 Fallypride의 합성으로 입증된다. 16개의 동시 반응은 단일 칩에서 수행될 수 있다.비교할 조건은 반응 사이트에 매핑됩니다. 부피 혼합물에 의해 일대일로 식용 알코올 및 아세토닐릴로 구성된 반응 용매의 스톡 용액을 준비한다. 볼륨이 계획된 희석 계열을 만들기에 충분한지 확인합니다.탐사할 최대 농도로 반응 용매에 전구체의 30마이크로리터 스톡 솔루션을 준비한다. 전구체 스톡 용액 및 반응 용매로부터 전구체 용액의 상이한 농도를 준비하기 위해 마이크로 센드심분리기 튜브 세트에서 2회 연속 희석을 수행한다. 또 다른 마이크로센심심분리기 튜브 세트를 준비하여 각 조질 반응 제품을 수집하여 영구 마커를 사용하여 각 튜브에 고유한 숫자로 라벨을 부착합니다.마이크로센트심분리기 튜브의 총 수가 복제 수를 곱한 조건 수와 일치하는지 확인합니다. 9-1 메탄올로 구성된 10밀리리터 의 수집 용액을 탈온화물에 준비합니다. Aliquot 50 마이크로리터각각의 추가 세트로 16 마이크로 센심 분리기 튜브가 수집 용액으로 표시되어 있습니다.불소 고드 소스의 약 7 밀리퍼리를 75 밀리머 테트라부티람모늄 중탄산염56 마이크로리터와 혼합하고 최대 140 마이크로리터의 DI 워터와 희석하여 불소 재고 솔루션을 준비하십시오. 마이크로피펫을 사용하여 다중 반응 칩의 첫 번째 반응 지점에 불소 스톡 솔루션 8개의 마이크로리터 액수를 적재합니다. 용량 교정기에 배치하여 칩의 활성을 측정하고 측정이 수행되는 시간을 기록합니다.용량 교정기에서 칩을 제거하고 두 번째 반응 지점에 불소 스톡 용액의 8 개의 마이크로 리터 방울을적재한다. 칩의 활동을 측정하고 측정이 수행되는 시간을 기록합니다. 다른 모든 반응 사이트에 대해 이 프로세스를 반복합니다.방사성 동위원소를 적재하고 해당 부위가 로드되기 전에 이전 측정을 빼낸 후 활동 측정을 통해 반응 스팟당 적재된 활성을 계산합니다. 히터의 다중 반응 칩을 정렬하려면 세라믹 히터 위에 얇은 열 페이스트를 추가합니다. 칩의 기준 모서리와 히터의 기준 모서리를 정렬하는 핀셋을 사용하여 히터 위에 칩을 조심스럽게 배치합니다.칩은 히터를 소량으로 오버행해야 합니다. 제어 프로그램에서 히터를 섭씨 105도로 설정하여 1분간 칩을 가열하여 물방울을 증발시키고, 플루오라이드와 테트라부틸람모늄 중탄산염의 말린 잔류물을 남깁니다. 그런 다음 히터를 섭씨 30도로 설정하고 제어 프로그램을 사용하여 냉각 팬을 켜서 칩을 냉각시켰습니다.마이크로 피펫을 사용하여, 첫 번째 반응 부위에 말린 잔류물 위에 fallypride 전구체6 마이크로리터 용액을 추가합니다. 칩의 다른 모든 반응 사이트에 대해 반복합니다. 최적화 계획을 사용하여 각 반응 부위에 사용되는 희석 계열의 농도를 결정합니다.제어 프로그램을 사용하여 7분간 칩을 섭씨 110도로 가열한 다음 히터를 섭씨 30도로 설정하고 제어 프로그램을 사용하여 냉각 팬을 켜서 칩을 식힙니다. 지정된 마이크로센심분리기 튜브에서 10 마이크로리터의 수집 용액을 추가하여 첫 번째 반응 부위에서 원유 제품을 수집합니다. 5초 동안 기다린 후 희석된 원유 제품을 흡인하여 해당 수집 마이크로원심분리기 튜브로 전송합니다.이 프로세스를 동일한 파이펫 팁을 사용하여 총 4회 반복한 다음 마이크로센티립시립지 튜브를 닫습니다. 칩의 다른 모든 반응 사이트에서 원유 제품을 수집하려면 다음 단계를 반복합니다. 칩상제반응에 대한 수집 효율을 결정하기 위해, 마이크로센심분리기 튜브를 투여량 교정기에서 제1 반응 스팟의 수집된 원유 생성물로 배치하여 활성을 측정한다.측정의 측정 및 시간을 기록합니다. 수집된 각 원유 제품에 대해 이 프로세스를 반복합니다. 수집된 원유 제품의 활성을 동일한 반응 부위에 대해 측정된 시작 활성으로 나누어 수집 효율을 계산합니다.칩의 다른 모든 반응 사이트에 대해 반복합니다. 다음으로, 수집된 각 원유 제품의 조성물을 분석한다. 연필로 TLC 플레이트의 아래쪽 가장자리에서 15mm 떨어진 선을 그리고 같은 가장자리에서 50밀리미터 떨어진 다른 선을 그립니다.첫 번째 선은 원선이고 두 번째 선은 용매 최전선입니다. 8개의 작은 X를 원점에서 5mm 간격으로 그려 8개의 차선 각각에 대한 샘플 스포팅 위치를 정의합니다. 마이크로파이프를 사용하여 첫 번째 원유 제품의 0.5 마이크로리터를 첫 번째 차선X의 TLC 플레이트로 전송합니다.추가 원유 제품을 위해 이 것을 반복한 다음 반점이 마르기를 기다립니다. 용매 전면이 용매 최전선에 도달할 때까지 25 밀리머 암모늄용매암모늄의 60%의 이동 단계를 사용하여 각 TLC 플레이트를 1%TEA로 결합합니다. 그 때, 챔버에서 TLC 플레이트를 제거하고 TLC 플레이트의 용매가 건조 할 때까지 기다린 다음 Cerenkov 이미징 시스템에 TLC 플레이트를 배치하고 유리 현미경 슬라이드로 덮습니다.세렌코프 이미징 시스템을 5분 노출로 설정하여 각 TLC 플레이트의 방사능 이미지를 얻은 다음, 생성된 이미지 파일을 TLC 플레이트로 선택하고 표준 이미지 보정을 수행합니다. 첫 번째 TLC 플레이트의 첫 번째 차선에 대한 관심 영역을 사용합니다. 차선에 보이는 각 대역 주위의 영역을 그린 다음 모든 영역의 총 통합 강도에 비해 각 영역의 통합 강도의 분수를 계산합니다.Fallypride 대역에서 활동의 일부로 불소 효율을 결정합니다. 모든 TLC 플레이트의 다른 모든 차선에 대해 이 분석을 반복합니다. 이어서, 각 반응에 대해 원유 방사성화학 수율을 계산하고 전구체 농도의 함수로서 원유 방사성화학 수율을 검사하여 최적의 전구체 농도를 선택한다.방사성 제약 의 최적화 연구는 식실 알코올 아세토나이트에서 다양한 전구체 농도에 의해 수행되었다. 반응은 7 분 당 섭씨 110도에서 수행되었습니다. 수집 효율 및 샘플 조성물은 여기에 표시됩니다.전구체 농도가 증가하고 반응하지 않은 불소의 농도가 감소하면서 불소 효율이 증가했습니다. 낮은 전구체 농도에서 소량의 방사성 측면 생성물이 있었는데, 이는 더 높은 전구체 농도에서 형성되지 않았다. 수집 효율은 대부분의 조건에서 거의 정량적이었지만 낮은 전구체 농도에서 약간 떨어졌습니다.가장 높은 원유 방사성 화학 적 수율은 39 밀리머 전구체 농도로 달성되었다. 이 조건에서, 불소 효율은 96%였으며 원유 RCY는 87%였으며 관찰된 방사성 측 생성물 형성이 없었다. 칩의 반응 액적에 해당하는 반응 조건에 대한 맵 계획을 가지고 실험 중에 다시 검사할 수 있는 시약 튜브 및 제품 수집 튜브에 적절하게 라벨을 붙이는 것이 중요합니다.절차는 염기의 양, 용매의 종류, 또는 반응 부피와 같은 다른 반응 조건의 최적화에 사용될 수 있다. 그것은 또한 다른 방사성 의약품의 합성을 최적화 하는 데 사용할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

작용 Naphthalenes / Solvatochromic의 염료의 합성을위한 전자 레인지를 이용한 분자 Dehydrogenative Diels-앨더 반응

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

연구

화학

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

Retropinacol / 크로스 피나 커플 링 반응 - 1,2 - 비대칭 디올에 촉매 액세스

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

핫 생물 촉매 : 등온 적정 열량 효소 반응의 특성을

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

연속 흐름 처리를 사용하여 수행 반응의 실시간 모니터링 : 예를 들어 3 Acetylcoumarin의 제조

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

합성 단백질의 최적화 : Interpositional 종속 관계 확인이 구조적으로 표시 및 / 또는 기능적으로 연결된 잔류

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

흐름 열 커튼 : 효율성과 감도의 최적화

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

구리에서 개선 된 이종 접합 품질<sub&gt; 2</sub&gt; 입금 대기 압력 공간 원자 층의 최적화를 통해 태양 전지를 O 기반<br /&gt; 아연<sub&gt; 1-X</sub&gt; 마그네슘<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

유기 리튬 시약을 사용하여 안전 리튬 화의 반응을위한 프로토콜

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

백 금-니켈 나노 와이어 및 산소 감소 성능 최적화의 합성

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

패-리 신에서 랄 아미노 알콜의 합성을 위한 효소 캐스케이드 반응

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