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

UCLA Biyomedikal Siklotron Tesisi'ne ve Dr. Roger Slavik ve Dr. Giuseppe Carlucci'ye bu çalışmalar için cömertçe[18F] florür sağladıkları için ve UCLA NanoLab'a çip üretimi için ekipman desteği için teşekkür ederiz.

DİkKAT: Bu protokol radyoaktif maddelerin işlenmesini içerir. Gerekli eğitim ve kişisel koruyucu ekipman ve kuruluşunuzdaki radyasyon güvenliği ofisinden onay alınmadan deneyler yapılmamalıdır. Deneyler radyasyon kalkanının arkasında, tercihen havalandırılmış bir sıcak hücrede yapılmalıdır.
1. Çok reaksiyonlu çiplerin imalatı
NOT: Çok reaksiyonlu mikro damlacık çiplerinin partileri, daha önce decribed 10 (Şekil</str...

<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>

Günde sadece bir veya az sayıda reaksiyona izin veren ve veri noktası başına önemli miktarda reaktif tüketen geleneksel radyokimya sistemlerinin sınırlamaları nedeniyle, genel reaksiyon parametre alanının sadece küçük bir kısmı pratikte araştırılabilir ve çoğu zaman sonuçlar tekrarsız olarak bildirilir (n=1). Geleneksel sistemlerle karşılaştırıldığında, bu çok reaksiyonlu damlacık radyosentez platformu, çok az zaman ve öncül tüketirken radyosentez koşullarının daha kapsamlı ve ti...

Pozitron emisyon tomografisi (PET) radyofarmasötikler, spesifik in vivo biyokimyasal süreçleri izlemek ve hastalıkları incelemek ve yeni ilaçlar ve tedavilerin geliştirilmesi için araştırma araçları olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, PET hastalığı teşhis etmek veya evrelemek ve hastanın tedaviye yanıtını izlemek için kritik bir araçtır1,2,3. PET radyoizotopların kısa yarı ömrü (örneğin, flor-18 etiketli radyofarmasötikler için 110 dk) ve radyasyon tehlikesi nedeniyle, bu bileşikler radyasyon kalkanının arkasında çalışan özel otomatik sistemler kullanılarak hazırlanır ve kullanımdan hemen önce hazırlanmalıdır.
Radyofarmasötikleri sentezlemek için kullanılan akım sistemleri, üretim maliyetini paylaşmak için birçok bireysel doza bölünmüş büyük partiler üretmek için tasarlanmıştır. Mevcut sistemler [18F]FDG gibi yaygın olarak kullanılan radyotracerlerin üretimi için uygun olsa da (çünkü birden fazla hasta taraması ve araştırma deneyi tek bir günde planlanabilir), bu sistemler erken aşama geliştirme sırasında yeni radyotracerlerin veya daha az yaygın olarak kullanılan radyotracerlerin üretimi için israf edilebilir. Geleneksel sistemlerin kullandığı hacimler tipik olarak 1-5 mL aralığındadır ve reaksiyonlar 1-10 mg aralığında öncül miktarlar gerektirir. Ayrıca, geleneksel radyosynthesizer'ların kullanılması optimizasyon çalışmaları sırasında genellikle hantaldır, çünkü cihaz kullanımdan sonra kirlenir ve kullanıcı bir sonraki deneyi yapmadan önce radyoaktivitenin çürümesini beklemelidir. Ekipman maliyetinin yanı sıra, radyoizotop ve reaktiflerin maliyeti, bu nedenle, birden fazla parti üretimi gerektiren çalışmalar için çok önemli hale gelebilir. Bu, örneğin, ilk in vivo görüntüleme çalışmaları için yeterli verim ve güvenilirlik elde etmek için yeni radyotracers için sentez protokollerinin optimizasyonu sırasında ortaya çıkabilir.
Mikroakışkan teknolojiler, radyokimyada geleneksel sistemler 4,5,6'yagöre çeşitli avantajlardan yararlanmak için giderek daha fazla kullanılmaktadır. 1-10 μL reaksiyon hacimleri7,8,9'a dayananlar da dahil olmak üzere mikroakışkan platformlar, reaktif hacimlerinde ve pahalı öncüllerin tüketiminde ve kısa reaksiyon sürelerinde önemli bir azalma göstermiştir. Bu azalmalar daha düşük maliyetlere, daha hızlı ısıtma ve buharlaşma adımlarına, daha kısa ve daha basit aşağı akış saflaştırmasına, genel bir "daha yeşil" kimyaişlemine 10ve üretilen radyotracers11'indaha yüksek azı dişi aktivitesine yol açar. Bu iyileştirmeler, her sentezin reaktif maliyetini düşürerek daha kapsamlı optimizasyon çalışmaları yapmayı daha pratik hale getirir. Tek bir günde tek bir radyoizotoptan birden fazla deney yapılarak daha fazla fayda elde edilebilir. Örneğin, "keşif modunda" çalışan mikroakışkan akış kimyası radyosynthesizer'ları, her biri yalnızca 10s μL reaksiyon hacmi12kullanarak düzinelerce reaksiyon gerçekleştirebilir.
Bu avantajlardan esinlenerek, mikrovolum reaksiyonlarının bir dizi yüzey gerilim tuzağıyla sınırlı olduğu, desenli bir Teflon kaplama kullanılarak oluşturulan çok reaksiyonlu damlacık dizisi çipi geliştirildi. Bu yongalar, 1-20 μL ölçeğinde aynı anda gerçekleştirilecek birden fazla reaksiyona olanak tanır ve her biri birden fazla çoğaltmaya sahip günde 10'larca farklı reaksiyon koşulu keşfetme imkanını açar. Bu makalede, hızlı ve düşük maliyetli radyokimya optimizasyonları gerçekleştirmek için bu yeni yüksek verimli yaklaşımın faydası gösterilmiştir. Çok reaksiyonlu damlacık yongaları kullanmak, reaktif konsantrasyonlarının ve reaksiyon çözücüslerinin etkisinin kolayca araştırılmasını sağlar ve birden fazla çipin kullanılması, çok düşük miktarlarda öncü tüketirken reaksiyon sıcaklığının ve zamanının incelenmesini sağlayabilir.

<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

Mevcut otomatik radyosynthesizer'lar, büyük klinik radyofarmasötik partiler üretmek için tasarlanmıştır. Reaksiyon optimizasyonu veya yeni radyofarmasötik gelişim için uygun değildirler, çünkü her veri noktası önemli reaktif tüketimi içerir ve cihazın kirlenmesi bir sonraki kullanımdan önce radyoaktif çürüme için zaman gerektirir. Bu sınırlamaları gidermek için, her biri desenli politetrafloroetilen kaplı silikon "çip" üzerinde bir yüzey gerilim tuzağı içinde sınırlı olan paralel olarak minyatür damlacık bazlı reaksiyon dizileri gerçekleştirmek için bir platform geliştirilmiştir. Bu çipler reaktif konsantrasyonları, reaksiyon çözücü, reaksiyon sıcaklığı ve zaman dahil olmak üzere reaksiyon parametrelerinin hızlı ve rahat bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu platform, geleneksel bir radyosithesizer kullanarak aylar almak yerine, minimum reaktif tüketimi ile birkaç gün içinde yüzlerce reaksiyonun tamamlanmasına izin eder.

Bu yöntemi göstermek için temsili bir deney gerçekleştirildi. 16 reaksiyon kullanarak, radyofarmasötik [18F]fallypride optimizasyon çalışmaları, reaksiyon çözücü olarak preksil alkolde (77, 39, 19, 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 ve 0.6 mM) değişen öncül konsantrasyon (77, 39, 19, 2.2 ve 0.6 mM) ile gerçekleştirildi. Reaksiyonlar 7 dakika boyunca 110 °C'de yapıldı. Toplama verimliliği, örnek kompozisyon (yani[18F]fallypride ürününün oranları, yayınl...

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

Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

Bu yöntem, nanomole miktarlarda reaktif kullanarak radyofarmasötiklerin hızlı ve ekonomik optimizasyonu için damlacık kimyasal reaksiyonlarına dayanan yeni bir yüksek verimli metodolojinin kullanımını açıklar.

Damlacık Dizileri Kullanılarak Radyokimyasal Reaksiyonların Optimizasyonu

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

Mevcut otomatik radyo sentezleyicileri, FDG gibi yaygın olarak kullanılan radyofarmasötiklerin büyük partilerini üretmek için tasarlanmıştır. Ancak, günde mümkün olan sınırlı sayıda sentez ve nispeten yüksek reaktif tüketimi nedeniyle, bu sistemler sentez optimizasyonu çalışmaları yapmak için uygun değildir. Bu teknikle, paralel olarak 16 adede kadar eşzamanlı reaksiyon gerçekleştirilerek verim önemli ölçüde artırılmıştır ve reaktif tüketimi yüz kat azaltılır.Ayrıca, paralel reaksiyonlar gerçekleştirerek, bir çalışmayı tamamlamak için adil radyoizotop partilerine ihtiyaç vardır. Artan aktarım hızı, geleneksel aletlerin kullanımına kıyasla her biri daha fazla sayıda çoğaltma ile reaksiyon koşullarının daha geniş bir şekilde araştırılmasını sağlar. Bu protokol fallypride sentezinde öncül konsantrasyonun optimizasyonunu gösterirken, teknik diğer koşulları ve diğer radyofarmasötikleri optimize etmek için kullanılabilir.Standart fotolithografi tekniklerini kullanarak dört inç silikon gofretlerden çok reaksiyonlu mikro damlacık çipleri üreterek başlayın. Bu protokolde, öncül konsantrasyonun yüksek verimli optimizasyonu radyofarmasötik Fallypride sentezi ile gösterilmiştir. Tek bir çip üzerinde 16 eşzamanlı reaksiyon gerçekleştirilebilir.Karşılaştırılacak koşullar reaksiyon alanlarına eşlenir. Hacim karışımına göre birebir olarak toksil alkol ve asetonitrilden oluşan reaksiyon çözücünün bir stok çözeltisini hazırlayın. Hacmin planlanan seyreltme serisini oluşturmak için yeterli olduğundan emin olun.Reaksiyon çözücüsün içinde keşfedilecek maksimum konsantrasyona sahip 30 mikrolitrelik bir öncül stok çözeltisi hazırlayın. Öncü stok çözeltisi ve reaksiyon çözücüden, öncü çözeltinin farklı konsantrasyonlarını hazırlamak için bir dizi mikrosantrifüj tüpünde iki kez seri seyreltmeler gerçekleştirir. Her bir tüpü benzersiz bir numarayla etiketlemek için kalıcı bir işaretleyici kullanarak her ham reaksiyon ürününü toplamak için başka bir mikrosantrifüj tüp seti hazırlayın.Toplam mikrosantrifüj tüpü sayısının, çoğaltma sayısıyla çarpılan koşul sayısıyla eşleştiğinden emin olun. İyonize suya dokuz ila bir metanolden oluşan 10 mililitrelik bir toplama çözeltisi stoğu hazırlayın. Aliquot 50 mikrolitreden her biri toplama çözümü olarak etiketlenmiş 16 mikrosantrifüj tüpünden oluşan ek bir sete.Florür kaynağının yaklaşık yedi milicuriesini 75 milimoler tetrabutylammonyum bikarbonat 56 mikrolitre ile karıştırarak ve 140 mikrolitreye kadar DI su ile seyrelterek bir Florür stok çözeltisi hazırlayın. Bir mikropipette kullanarak, çok reaksiyonlu bir çipin ilk reaksiyon noktasına sekiz mikroliter florür stok çözeltisi damlacık yükleyin. Çipi bir doz kalibratöre yerleştirerek aktivitesini ölçün ve ölçümün yapıldığı zamanı kaydedin.Çipi doz kalibratörden çıkarın ve ikinci reaksiyon noktasına sekiz mikroliter florür stok çözeltisi damlacık yükleyin. Çip üzerindeki etkinliği ölçün ve ölçümün yapıldığı saati kaydedin. Diğer tüm reaksiyon siteleri için bu işlemi yineleyin.Radyoizotopu yükledikten sonra aktivite ölçümünü alarak ve o bölge yüklenmeden önceki ölçümü çıkararak reaksiyon noktası başına yüklenen aktiviteyi hesaplayın. Çok reaksiyonlu çipi ısıtıcıya hizalamak için seramik ısıtıcının üzerine ince bir termal macun tabakası ekleyin. Çipin referans köşesini ısıtıcının referans köşesine hizalayan cımbız kullanarak çipi ısıtıcının üzerine dikkatlice yerleştirin.Çip ısıtıcıyı az miktarda aşmalıdır. Damlacıkları buharlaştırmak için kontrol programında ısıtıcıyı 105 santigrat dereceye ayarlayarak talaşı bir dakika ısıtın, kurutulmuş florür ve tetrabutylammonyum bikarbonat kalıntısı bırakın. Daha sonra ısıtıcıyı 30 santigrat dereceye ayarlayarak ve kontrol programı ile soğutma fanını açarak çipi soğutundu.Bir mikropipette kullanarak, ilk reaksiyon yerindeki kurutulmuş kalıntının üzerine altı mikrolitre fallypride öncüsü çözeltisi ekleyin. Çipteki diğer tüm reaksiyon siteleri için bunu tekrarlayın. Her reaksiyon bölgesi için seyreltme serisinin hangi konsantrasyonunun kullanıldığını belirlemek için optimizasyon planını kullanın.Radyofluorinasyon reaksiyonunu gerçekleştirmek için kontrol programını kullanarak çipi yedi dakika boyunca 110 santigrat dereceye ısıtın, ardından ısıtıcıyı 30 santigrat dereceye ayarlayarak ve kontrol programı ile soğutma fanını açarak çipi soğutun. Belirlenen mikrosantrifüj tüpünden 10 mikrolitre toplama çözeltisi ekleyerek ham ürünü ilk reaksiyon yerinde toplayın. Beş saniye bekledikten sonra, seyreltilmiş ham ürünü aspire edin ve ilgili toplama mikrosantrifüj tüpüne aktarın.Aynı pipet ucunu kullanarak bu işlemi toplam dört kez tekrarlayın ve ardından mikrosantrifüj tüpünü kapatın. Ham ürünü çipteki diğer tüm reaksiyon sitelerinden toplamak için bu adımları tekrarlayın. Çip üzerindeki ilk reaksiyonun toplama verimliliğini belirlemek için, mikrosantrifüj tüpünü, aktiviteyi ölçmek için doz kalibratörüne ilk reaksiyon noktasının toplanan ham ürünüyle yerleştirin.Ölçümün ölçümünü ve zamanını kaydedin. Toplanan ham ürünlerin her biri için bu işlemi tekrarlayın. Toplanan ham ürünün aktivitesini aynı reaksiyon sitesi için ölçülen başlangıç etkinliğine bölerek toplama verimliliğini hesaplayın.Çipteki diğer tüm reaksiyon siteleri için bunu tekrarlayın. Daha sonra, toplanan her ham ürünün bileşimini analiz edin. Bir kalemle, TLC plakasının alt kenarından 15 milimetre ve aynı kenardan 50 milimetre uzağa başka bir çizgi çizin.İlk satır menşe çizgisi, ikincisi ise solvent ön cephe hattıdır. Sekiz şeridin her biri için örnek tespit pozisyonunu tanımlamak için beş milimetre aralıkta menşe çizgisi boyunca sekiz küçük X çizin. Bir mikropipette kullanarak, ilk ham ürünün 0,5 mikrolitresini ilk şerit için X'teki TLC plakasına aktarın.Ek ham ürünler için bunu tekrarlayın, ardından lekelerin kurumasını bekleyin. Solvent ön cephe çözücü ön cepheye ulaşana kadar her TLC plakasını%1 TEA ile 25 milimoler amonyum formatında asetonitrilin %60'ının mobil fazını kullanarak geliştirin. O sırada TLC plakasını hazneden çıkarın ve TLC plakasındaki çözücünün kurumasını bekleyin, ardından TLC plakasını Cerenkov görüntüleme sistemine yerleştirin ve cam mikroskop kaydırağı ile örtün.Cerenkov görüntüleme sistemini beş dakikalık pozlama olarak ayarlayarak her TLC plakasının radyoaktivite görüntüsünü elde edin, ardından görüntünün üretilen dosyasını TLC plakasına seçin ve standart görüntü düzeltmeleri gerçekleştirin. İlk TLC plakasının ilk şeridi için faiz analizi bölgesini kullanın. Şeritte görünen her bandın etrafına bölgeler çizin, ardından tüm bölgelerin toplam entegre yoğunluğuna kıyasla her bölgenin tümleşik yoğunluğunun kesirini hesaplanın.Florasyon verimliliğini Fallypride bandındaki aktivitenin fraksiyonu olarak belirleyin. Tüm TLC plakalarındaki diğer tüm şeritler için bu analizi tekrarlayın. Daha sonra, her reaksiyon için ham radyokimyasal verimi hesapla ve öncül konsantrasyonun bir işlevi olarak ham radyokimyasal verimi inceleyerek en uygun öncül konsantrasyonu seçin.Radyofarmasötik Fallypride'ın optimizasyon çalışmaları, epiktil alkol asetonitrilinde öncül konsantrasyonun değişmesiyle gerçekleştirildi. Reaksiyonlar yedi dakikada 110 santigrat derecede yapıldı. Toplama verimliliği ve örnek kompozisyon burada gösterilmiştir.Florasyon verimliliği artan öncül konsantrasyon ile artmış ve aktif olmayan Florür konsantrasyonu azalmıştır. Düşük öncül konsantrasyonlarda az miktarda radyoaktif yan ürün vardı, bu da daha yüksek öncül konsantrasyonlarda oluşmadı. Toplama verimliliği çoğu koşul için neredeyse niceldi, ancak düşük öncül konsantrasyonlarda biraz düştü.En yüksek ham radyokimyasal verim 39 milimolar öncül konsantrasyon ile elde edildi. Bu durumda florasyon verimliliği %96 ham RPB %87 idi ve gözlenen radyoaktif yan ürün oluşumu görülmedi. Hangi reaksiyon durumunun çipteki reaksiyon damlacıklarına karşılık geldiğine dair bir harita planına sahip olmak ve deney sırasında iki kez kontrol edilebilen reaktif tüpleri ve ürün toplama tüplerini uygun şekilde etiketlemek önemlidir.Prosedür, baz miktarı, çözücü türü veya reaksiyon hacmi gibi diğer reaksiyon koşullarının optimizasyonu için kullanılabilir. Diğer radyofarmasötiklerin sentezini optimize etmek için de kullanılabilir.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Fonksiyonlu naftalenlerin / Solvatochromic Boyaların Sentez için Mikrodalga-destekli Moleküliçi Dehydrogenative Diels-Alder Reaksiyonları

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 / Çapraz pinakol Kavrama Reaksiyonları - 1,2-Asimetrik Diollerin A Katalitik Erişim

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

Sıcak Biyolojik kataliz: İzotermal Titrasyon Kalorimetre enzimatik reaksiyonların Characterize

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

Sürekli akış İşleme kullanma Gerçekleştirilen Reaksiyonları Gerçek zamanlı izleme: Bir Örnek olarak 3-Acetylcoumarin Hazırlanması

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

Sentetik Proteinlerin Optimizasyon: interpozisyonel bağımlılıklar belirlenmesi Yapısal belirten ve / veya Fonksiyonel Bağlantılı tortular

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

Akış Sütun Perde: Verimliliği ve Duyarlılık Optimizasyonu

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

Cu geliştirilmiş Heterojonksiyonlar Kalite<sub&gt; 2</sub&gt; Depolar Atmosfer Basıncı Mekansal Atom Katman Optimizasyonu ile Güneş Pilleri O tabanlı<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<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

Organolityum Reaktifleri kullanarak Güvenli litiasyon Reaksiyonlar için Protokol

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

Platin-nikel Nanowires ve oksijen azaltma performansı için en iyi duruma getirme sentezi

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

Enzimatik Cascade reaksiyonlardan L-lizin Amino kiral alkoller sentezi için

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