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

Мы благодарим Биомедицинский циклотронный центр UCLA и доктора Роджера Славика и доктора Джузеппе Карлуччи за щедрое предоставление фторида [18F] для этих исследований и UCLA NanoLab за поддержку оборудованием для изготовления чипов.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Этот протокол включает в себя обращение с радиоактивными материалами. Эксперименты не должны проводиться без необходимой подготовки и средств индивидуальной защиты и одобрения от офиса радиационной безопасности в вашей организации. Эксперименты следует проводить за...

<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>

Из-за ограничений обычных радиохимических систем, которые допускают только одну или небольшое количество реакций в день и потребляют значительное количество реагентов на точку данных, на практике может быть исследована только крошечная часть общего пространства параметров реакции, ?...

Радиофармацевтические препараты позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) широко используются в качестве исследовательских инструментов для мониторинга конкретных биохимических процессов in vivo и изучения заболеваний, а также для разработки новых лекарств и методов лечения. Кроме того, ПЭТ является критически важным инструментом для диагностики или постановки заболевания и мониторинга реакции пациента на терапию1,2,3. Из-за короткого периода полураспада ПЭТ-радиоизотопов (например, 110 мин для радиофармацевтических препаратов, меченых фтором-18) и радиационной опасности эти соединения получают с использованием специализированных автоматизированных систем, работающих за радиационной защитой, и должны быть приготовлены непосредственно перед использованием.
Современные системы, используемые для синтеза радиофармацевтических препаратов, предназначены для производства больших партий, которые разделены на множество отдельных доз для совместного производства. В то время как современные системы подходят для производства широко используемых радиоиндикаверов, таких как [18F] FDG (потому что несколько сканирований пациентов и исследовательских экспериментов могут быть запланированы в один день), эти системы могут быть расточительными для производства новых радиоиндикаверов на ранней стадии разработки или менее часто используемых радиоиндикаверов. Объемы, используемые обычными системами, обычно находятся в диапазоне 1-5 мл, а реакции требуют количеств предшественников в диапазоне 1-10 мг. Кроме того, использование обычных радиосинтезаторов, как правило, громоздко во время оптимизационных исследований, поскольку аппарат загрязняется после использования, и пользователь должен ждать, пока радиоактивность распадется, прежде чем выполнять следующий эксперимент. Таким образом, помимо стоимости оборудования, стоимость радиоизотопов и реагентов может стать очень существенной для исследований, требующих производства нескольких партий. Это может произойти, например, во время оптимизации протоколов синтеза для новых радиоиндикаратов для достижения достаточного выхода и надежности для первоначальных исследований визуализации in vivo.
Микрофлюидные технологии все чаще используются в радиохимии, чтобы извлечь выгоду из нескольких преимуществ по сравнению с обычными системами4,5,6. Микрофлюидные платформы, в том числе основанные на реакционных объемах1-10 мкл 7,8,9,показали значительное снижение объемов реагентов и расход дорогостоящих предшественников, а также короткое время реакции. Эти сокращения приводят к снижению затрат, более быстрым этапам нагрева и испарения, более короткой и простой последующей очистке, общему «зеленому» химическому процессу10и более высокой молярной активности производимых радиоиндикаратов11. Эти усовершенствования делают более практичным проведение более обширных оптимизационых исследований за счет снижения стоимости реагентов каждого синтеза. Дальнейшие преимущества могут быть достигнуты путем проведения нескольких экспериментов из одной партии радиоизотопов в течение одного дня. Например, радиосинтезаторы микрофлюидной химии потока, работающие в «режиме обнаружения», могут последовательно выполнять десятки реакций, каждая из которых использует только 10 мкл реакционного объема12.
Вдохновленный этими преимуществами, был разработан многореакционно-капельный чип, в котором микрообойные реакции ограничены массивом ловушек поверхностного натяжения на поверхности кремния, созданный с использованием узорчатого тефлонового покрытия. Эти чипы позволяют одновременно выполнять несколько реакций в масштабе 1-20 мкл, открывая возможность исследовать 10 различных реакционных условий в день, каждая из которых с несколькими репликами. В данной работе демонстрируется полезность этого нового высокопроизводительного подхода для выполнения быстрых и недорогих оптимизаций радиохимии. Использование многореакционной капельной стружки позволяет удобно исследовать влияние концентраций реагентов и реакционного растворителя, а использование нескольких чипов может позволить изучать температуру и время реакции, при этом потребляя очень малое количество прекурсора.

<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

Современные автоматизированные радиосинтезизаторы предназначены для производства больших клинических партий радиофармацевтических препаратов. Они не очень хорошо подходят для оптимизации реакций или новых радиофармацевтических разработок, поскольку каждая точка данных связана со значительным потреблением реагентов, а загрязнение аппарата требует времени для радиоактивного распада перед следующим использованием. Для устранения этих ограничений была разработана платформа для параллельного выполнения массивов миниатюрных реакций на основе капель, каждая из которых заключена в ловушку поверхностного натяжения на узорчатом кремниевом «чипе» с политетрафторэтиленовым покрытием. Эти чипы позволяют быстро и удобно проводить исследования параметров реакции, включая концентрации реагентов, реакционный растворитель, температуру и время реакции. Эта платформа позволяет завершить сотни реакций за несколько дней с минимальным потреблением реагентов, вместо того, чтобы занимать месяцы с использованием обычного радиосинтезатора.

Для иллюстрации этого метода был проведен репрезентативный эксперимент. Используя 16 реакций, проводились оптимизационные исследования радиофармацевтического[18F]фаллиприда с различной концентрацией предшественника (77, 39, 19, 9,6, 4,8, 2,4, 1,2 и 0,6 мМ) в тексильовом спир?...

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

Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

Этот метод описывает использование новой высокопроизводительной методологии, основанной на капельных химических реакциях, для быстрой и экономичной оптимизации радиофармпрепаратов с использованием наномольных количеств реагентов.

Оптимизация радиохимических реакций с использованием капельных матриц

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

Современные автоматизированные радиосинтезаторы предназначены для производства больших партий широко используемых радиофармацевтических препаратов, таких как FDG. Из-за ограниченного количества синтезов, возможных в день, и относительно высокого потребления реагентов, эти системы, однако, не очень хорошо подходят для выполнения исследований по оптимизации синтеза. При этом методе производительность значительно увеличивается за счет параллельного выполнения до 16 одновременных реакций, а расход реагентов снижается в сто раз.Кроме того, для параллельного проведения реакций необходимы изрядные партии радиоизотопов. Увеличенная пропускная способность позволяет шире исследовать условия реакции с большим количеством реплик каждая по сравнению с использованием обычных приборов. Хотя этот протокол показывает оптимизацию концентрации предшественников в синтезе фаллиприда, метод может быть использован для оптимизации других состояний и других радиофармацевтических препаратов.Начните с изготовления партий многореакционных микрокаплетных чипов из четырехдюймовых кремниевых пластин с использованием стандартных методов фотолитографии. В этом протоколе демонстрируется высокопроизводительная оптимизация концентрации предшественников с синтезом радиофармацевтического фаллиприда. 16 одновременных реакций могут быть выполнены на одном чипе.Условия, которые необходимо сравнить, сопоставляются с местами реакции. Готовят запасной раствор реакционного растворителя, состоящий из аксилового спирта и ацетонитрила в однокомного объемной смеси. Убедитесь, что объем достаточно для создания запланированных серий разбавления.Готовят 30 микролитр запасного раствора предшественника в реакционном растворителе с максимальной исследуемой концентрацией. Из раствора запаса прекурсора и реакционного растворителя выполняют двухкратное серийное разведения в наборе микроцентрифужных пробирок для приготовления различных концентраций раствора предшественника. Подготовьте еще один набор микроцентрифужных трубок для сбора каждого сырого продукта реакции, используя постоянный маркер для маркировки каждой трубки уникальным номером.Убедитесь, что общее количество микроцентрифужных трубок соответствует количеству условий, умноженных на количество реплик. Подготовьте 10 миллилитровый запас раствора для сбора, состоящий из девяти-одного метанола, в деионизированную воду. Aliquot 50 микролитров каждого в дополнительный набор из 16 микроцентрифужных трубок, помеченных как коллекторный раствор.Приготовьте раствор фтора, смешивая около семи милликюри источника фтора с 56 микролитрами 75 миллимолярного тетрабутиламмония бикарбоната и разбавляя водой DI до 140 микролитров. Используя микропипетку, загрузите восьмимикролитную каплю раствора фтора в первое реакционное пятно многореакционного чипа. Измерьте активность чипа, поместив его в калибратор дозы и запишите время, в которое проводится измерение.Извлеките чип из калибратора дозы и загрузите восьмимикролитровую каплю раствора фтора на второе место реакции. Измерьте активность на чипе и запишите время, в которое проводится измерение. Повторите этот процесс для всех других реакционных сайтов.Рассчитайте активность, загруженную на место реакции, измерив активность после загрузки радиоизотопа и вычитая предыдущее измерение до того, как этот участок был загружен. Чтобы выровнять многореакционную стружку на нагревателье, добавьте тонкий слой термопасты поверх керамического нагревателя. Осторожно поместите чип поверх нагревателя с помощью пинцета, выровняв опорный угол чипа с опорным углом нагревателя.Чип должен нависать над нагревателем на небольшую величину. Нагревайте чип в течение одной минуты, установив нагреватель на 105 градусов Цельсия в контрольной программе, чтобы испарить капли, оставив высушенный остаток фтора и бикарбоната тетрабутиламмония. Затем охладили чип, установив нагреватель на 30 градусов Цельсия и включив вентилятор охлаждения с помощью программы управления.Используя микропипетку, добавьте шестимикролитровой раствор предшественника фаллиприда поверх высушенного остатка на первом месте реакции. Повторите это для всех других мест реакции на чипе. Используйте план оптимизации, чтобы определить, какая концентрация серии разрежения используется для каждого места реакции.Нагрейте чип до 110 градусов Цельсия в течение семи минут, используя управлявую программу для выполнения реакции радиофторирования, затем охладите чип, установив нагреватель на 30 градусов Цельсия и включив вентилятор охлаждения с помощью программы управления. Соберите сырой продукт на первом месте реакции, добавив 10 микролитров сбора раствора из назначенной микроцентрифужной трубки. Подождав пять секунд, аспирируют разбавленный сырой продукт и переложат его в соответствующую коллекторную микроцентрифужную трубку.Повторите этот процесс в общей сложности четыре раза, используя один и тот же наконечник пипетки, а затем закройте трубку микроцентрифуги. Повторите эти шаги, чтобы собрать сырой продукт со всех других реакционных сайтов на чипе. Чтобы определить эффективность сбора для первой реакции на чипе, поместите трубку микроцентрифуги с собранным сырым продуктом первого реакционного пятна в калибратор дозы для измерения активности.Запишите измерение и время измерения. Повторите этот процесс для каждого из собранных сырых продуктов. Рассчитать эффективность сбора путем деления активности собранного сырого продукта на начальную активность, измеренную для того же места реакции.Повторите это для всех других мест реакции на чипе. Далее проанализируйте состав каждого собранного сырого продукта. Карандашом нарисуйте линию на 15 миллиметров от нижнего края пластины TLC и еще одну линию на 50 миллиметров от того же края.Первая линия - это линия начала, а вторая - передняя линия растворителя. Нарисуйте восемь маленьких X вдоль линии начала с интервалом в пять миллиметров, чтобы определить положение пятна выборки для каждой из восьми полос. Используя микропипетку, перенесите 0,5 микролитра первого сырого продукта на пластину TLC в X для первой полосы.Повторите это для дополнительных сырых продуктов, затем подождите, пока пятна высохнут. Разработать каждую пластину TLC, используя подвижную фазу 60% ацетонитрила в 25-миллимолярном аммонийном формате с 1% TEA до тех пор, пока передняя часть растворителя не достигнет линии фронта растворителя. В это время извлеките пластину TLC из камеры и подождите, пока растворитель на пластине TLC высохнет, затем поместили пластину TLC в систему визуализации Cerenkov и накройте ее стеклом микроскопа.Получите радиоактивное изображение каждой пластины TLC, установив систему визуализации Cerenkov на пятиминутную экспозицию, затем выберите полученный файл изображения на пластину TLC и выполните стандартную коррекцию изображения. Используйте анализ области интереса для первой полосы первой пластины TLC. Нарисуйте области вокруг каждой полосы, видимой в полосе, а затем вычислите долю интегрированной интенсивности каждого региона по сравнению с общей интегрированной интенсивностью всех регионов.Определяют эффективность фторирования как долю активности в полосе Фаллиприда. Повторите этот анализ для всех других полос на всех табличках TLC. Затем рассчитайте выход сырого радиохимического вещества для каждой реакции и выберите оптимальную концентрацию прекурсора, изучив выход сырого радиохимического вещества в зависимости от концентрации предшественника.Оптимизационные исследования радиофармацевтического фаллиприда проводились путем изменения концентрации предшественника в ацетонитриле тексилового спирта. Реакции проводились при 110 градусах Цельсия за семь минут. Эффективность сбора и состав образца показаны здесь.Эффективность фторирования увеличивалась с увеличением концентрации прекурсоров, а концентрация нереактированного фтора уменьшалась. Было небольшое количество радиоактивного побочного продукта при низких концентрациях прекурсоров, которое не образовалось при более высоких концентрациях прекурсоров. Эффективность сбора была почти количественной для большинства условий, хотя она несколько снизилась при низких концентрациях прекурсоров.Самый высокий радиохимический выход сырой нефти был достигнут при концентрации прекурсора 39 миллимоляров. При этом состоянии эффективность фторирования составляла 96%Сырой RCY составлял 87%, и не наблюдалось образования радиоактивных побочных продуктов. Очень важно иметь план карты того, какое состояние реакции соответствует какой реакционной капле на чипе, и иметь соответствующим образом маркированные реагентные трубки и трубки для сбора продукта, которые могут быть дважды проверены во время эксперимента.Процедура может быть использована для оптимизации других условий реакции, таких как количество основания, тип растворителя или объем реакции. Он также может быть использован для оптимизации синтеза других радиофармацевтических препаратов.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Микроволновая печь при содействии Внутримолекулярная Dehydrogenative Дильса-Альдера реакций синтеза функционализированных Нафталины / сольватохромные Красители

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 / кросс-пинакола реакции сочетания - Каталитический Доступ к 1,2-несимметричных диодов

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

Горячая биологического катализа: изотермический титрования калориметрия для характеристики ферментативных реакций

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

В режиме реального времени мониторинг реакций осуществляется с помощью обработки прямоточного: Получение 3-Acetylcoumarin как пример

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

Оптимизация синтетических белков: Идентификация Interpositional зависимостей индикации Конструктивно и / или функционально связанных остатков

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

Завесой Колонка: Оптимизация эффективности и чувствительности

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

Улучшение качества Гетеропереход в Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O на основе солнечных батарей за счет оптимизации атмосферного давления пространственного атомного слоя Деп<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-х</sub&gt; Mg<sub&gt; х</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

Протокол для безопасного литиирующего реакций с использованием Литийорганические Реагенты

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

Синтез нанопроволоки платины никелевые и оптимизации производительности сокращения кислородная

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

Каскад ферментативных реакций синтеза аминокислот хиральных спиртов от L-лизин

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