我们演示了[18F]3F4AP的半自动化放射性化学合成及质量控制步骤。
本文内容
摘要
摘要
3-[18F]氟-4-氨基吡啶（[18F]3F4AP）是美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗多发性硬化症的药物4-氨基吡啶（4AP）的一种放射性氟标记类似物。该化合物目前正处于作为脱髓鞘显像用正电子发射断层扫描（PET）示踪剂的研究阶段。我们近期报道了一种新型化学反应，可通过直接氟化吡啶N-氧化物来制备间位氟代吡啶，并已将该反应应用于[18F]3F4AP的放射化学合成。本文中，我们展示了如何使用自动合成仪和自制的流动氢化反应器来制备该示踪剂。同时，我们还介绍了在将放射性示踪剂用于临床前动物成像研究之前所执行的标准质量控制流程。这一半自动化的制备方法可为未来[18F]3F4AP在临床研究中的生产提供基础。
引言
无创追踪小分子药物在人体内的分布能力对实现精准医疗具有重要意义。在分子成像技术中，正电子发射断层扫描（PET）具备诸多优势：PET探测器具有高灵敏度，能够检测和定量极微量的放射性物质，同时扫描设备的特性可实现药物分布位置的精确空间定位。1,2,3例如，正电子发射断层扫描（PET）可根据放射性葡萄糖类似物[18F]FDG4PET 还可提供特定脑受体的定位与定量信息及其占据情况，这对于诊断和理解神经及精神疾病具有重要价值5为了开发一种小分子PET示踪剂，必须使用正电子发射同位素（通常为）对目标化合物进行标记 11C 或 18F. 在这两种放射性同位素之间， 18F 的半衰期较长（109 分钟） 与20.3 对于 11C），可实现多剂量及异地生产。然而，添加 18对分子进行F操作可能具有挑战性。 18氟标记需要快速且可自动化的反应，以避免化学家直接操作放射性物质而受到高剂量辐射。
我们近期报道了利用吡啶N-氧化物作为前体进行吡啶氟化，并将该化学方法应用于放射性合成[18F]3F4AP6，这是一种与美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于多发性硬化症治疗的药物4-氨基吡啶（4AP）结构类似的放射性氟标记类似物7,8,9。这种新型放射性示踪剂目前正在被研究作为用于脱髓鞘成像的正电子发射断层扫描（PET）示踪剂10,11,12。在本视频文章中，我们展示了使用IBA Synthera合成仪（下文简称"合成仪"）和自主研发的流动氢化装置对该化合物进行半自动化合成的过程。该合成基于图1所示的反应。实验准备时间约为1小时，放射性标记与纯化过程需1.5小时，质量控制程序需0.5小时。
方案
警告：所有涉及放射性材料的操作必须经过当地辐射安全办公室批准。操作放射性材料时，须穿戴实验服和个人辐射剂量牌，始终佩戴双层手套，并在每次接触放射性物质的操作步骤后，使用盖革计数器检测双手。若外层手套被放射性污染，应立即丢弃并更换新的外层手套。操作时应使用适当的屏蔽装置，尽量减少与辐射源的接触时间，并尽可能增大与辐射源的距离。
1. 实验前一周：材料准备
- 下载 [18F]3F4AP 序列：Synthera 用户可登录用户数据库（http://www.iba-radiopharmasolutions.com/products/chemistry）并下载 3F4AP 的序列文件。其他合成仪的用户可能需要根据操作步骤自行编写脚本。浏览带注释的序列以熟悉合成过程中涉及的各个步骤。
- 确保合成所需气体充足。合成仪需要压缩气体，可使用氦气或氮气。同时还需要 >75 psi 的压缩空气。请确认压力处于制造商推荐范围内。
- 配制 HPLC 流动相：配制 1 L 的 50 mM 磷酸钠溶液和 10 mM 三乙胺溶液。在搅拌条件下逐滴加入饱和氢氧化钠溶液，使用 pH 计将 pH 值调节至 8.0 ±0.1。用 0.22 µm 瓶顶滤器过滤溶液，并加入 5% 体积的乙醇。
- 将玻璃器皿在烘箱中过夜干燥。
2. 实验当天：氟-18 到达前的准备工作
- 使用1 mL注射器将适当的试剂加入试剂瓶中。对于2号和3号瓶，使用烘箱干燥的瓶子，并在氩气保护下使用无水溶剂。使用压盖器将瓶口用压盖密封。
- 向1号瓶（直径11 mm / 容积2 mL）中加入400 µL TBA-HCO3 和800 µL乙腈（MeCN）。
- 向2号瓶（13 mm / 4 mL瓶）中加入50 µL前体溶液（1.0 mg/mL）和450 µL MeCN。
- 向3号瓶（11 mm / 2 mL瓶）中加入500 µL MeCN。
- 向4号瓶（13 mm / 4 mL瓶）中加入4 mL含0.2%草酸的甲醇（MeOH）溶液。
- 对QMA（强阴离子交换）和Alumina-N固相萃取柱进行预处理。使用10 mL注射器，将5 mL 8.4% NaHCO3 溶液逐滴通过QMA柱，随后通过5 mL超纯去离子一级水（25 ºC时电阻率为18.2 ΜΩ•cm）。向Alumina-N柱中逐滴加入5 mL超纯水，然后加入5 mL含0.2%草酸的MeOH溶液。
- 开启高效液相色谱仪（HPLC），以每分钟4 mL的流动相流速对C-18柱进行30分钟的平衡。
- 将新的催化剂柱安装到氢化反应器柱架上，并开始以0.5 mL/min流速通入100% MeOH。将氢气调节器设定为50 psi，并对柱子进行15分钟的预处理（图2）。
- 按照 图3 所示，将1至4号瓶正确安装到集成流体处理器（IFP）中，连接各色谱柱及收集瓶。在氢化反应器的出口管路上连接一个带通气针的收集瓶。
- 启动合成仪软件，输入登录名和密码，并根据制造商说明对合成仪执行运行前检查。
- 点击屏幕上的 "Sequences"，然后点击 "Open" 以加载3F4AP序列。
- 点击屏幕上的 "Load" 按钮加载IFP，输入本次运行的文件名，然后点击 "Start" 开始序列运行（自动合成仪将在18F加载步骤前自动暂停）。
- 观察合成仪执行常规自检步骤（序列第一部分）。查看屏幕以确保无任何警告或报警信息。注意仪器冲洗管路和预热反应容器时的声音，以确认其处于运行准备状态。温度指示应上升并稳定在65 ºC。等待提示音（蜂鸣声）信号，表明合成仪已准备好进行18F转移。
3. 实验当天：18F标记
- 远程转移回旋加速器生产的所需量 18从回旋加速器靶向 F 18F 小瓶。核实放射性活度并记录其送达时间。
注意：如果不使用直接连接管线 18F- 使用带针头的预充式注射器，通过隔膜将放射性物质转移至小瓶中。起始放射性活度的量取决于辐射安全办公室设定的限值以及所需最终示踪剂的量，通常范围为50至500 mCi。 - 按下合成仪上的按钮以恢复序列 "简历"。这将启动转移过程 18F进入QMA。
- 在计算机屏幕上监控整个自动程序中合成反应的进展情况。
- 观察转移过程 18将小瓶中的 F 转移至 QMA 上，持续 90 秒。完成捕获后 18F- 在QMA上，它随TBA-HCO洗脱3 溶液（1号小瓶）。（序列的第二部分）
- 在合成仪上监测TBA反应过程中的压力和温度变化曲线18F 在减压（5 kPa）和加热（100 ºC）条件下干燥，随后进行额外的干燥和冷却步骤。（该序列为第3部分）
- 观察无水乙腈（小瓶3）和前体溶液（小瓶2）转移至反应器的过程，以及其在室温下反应1分钟的情况。溶液应为无色或极淡的黄色。（序列的第4部分）
- 观察草酸溶液（4号小瓶）转移至反应器的过程。观察溶液如何通过压力转移，从反应器经氧化铝-N小柱进入最终产物小瓶。（该序列为第5部分）
- 序列结束后，打印报告，弹出IFP，关闭气瓶，并退出软件。
- 首次建立该流程时，需分别将氧化铝-N 柱和收集小瓶放入活度计中，测量其放射性活度。记录活度及测量时间。将使用过的柱子放入带铅屏蔽的废物容器中。将收集小瓶置于屏蔽容器中，转运至下一步骤。
- 使用带有26号针头的1 mL注射器" 将针头连接好，手动转移约100 μL中间产物溶液样品至标准HPLC小瓶中，用于过程中的质量控制。取10 μL该样品注入HPLC，以评估中间体化合物的纯度和鉴定。
注意：HPLC 条件：XDB 5 µm，9.4 x 250 mm C18 色谱柱；流速 4 mL/min；流动相（50 mM Na2HPO4，10 mM 三乙胺，5% 乙醇）。等度洗脱 15 分钟。
4. 实验当天：氢化反应
警告：向加氢反应器中注入产物时，必须采取适当的屏蔽防护措施。氢气必须妥善处理并正确排放。
注意：氢化反应器可以连接在合成仪上取代高效液相色谱柱，并通过合成仪软件进行控制。
- 启动合成器的HPLC程序，将氢化反应器的流速设置为0.5 mL/min。手动将氢气压力调节至50 psi。
- 完成标记和淬灭步骤后，合成器会将中间产物溶液转移至氢化反应器/HPLC环路中。
- 当放射性峰出现在HPLC软件上时，切换收集阀以收集产物。使用活度计测量粗产物的放射性活度。
注意：粗产物应注入热室内的自动HPLC系统中。纯化后，最终产物将按照美国药典（USP）和食品药品监督管理局（FDA）的规定，收集并分装至符合ISO 5级标准的无菌层流洁净热室中。
5. 实验当天：剂量的纯化与配制
- 将粗产品注入高效液相色谱仪（HPLC），并使用自动馏分收集器收集对应于最终产物峰的馏分。每管含有0.66 mL溶液。
注意：HPLC条件：XDB 5 µm，9.4 × 250 mm C18色谱柱，流速4 mL/min，流动相（50 mM Na2HPO4，10 mM TEA，5% EtOH），等度洗脱15分钟，收集4–15分钟的馏分。 - 使用剂量校准仪测量每管馏分的放射性并记录结果。合并放射性最高的馏分（通常为第14–18管）。
- 用10 mL注射器抽取产物溶液，并通过0.22 µm滤膜将样品转移至无菌小瓶中。在小瓶标签上记录放射性活度、合成结束时间及溶液体积。此即最终注射剂量。预留约0.8 mL溶液用于质量控制检测。
6. 实验当天：质量控制（QC）测试
- 给药前释放：
通过铅屏蔽玻璃检查剂量。溶液必须澄清、无色且无任何颗粒物。 - 放射化学鉴定：
- 用于放射性薄层色谱（RadioTLC）：将样品溶液滴加一滴于薄层色谱板上，并与对照标准品并排点样。使用95%甲醇:5%乙酸作为展开剂，在薄层色谱展开槽中展开。在紫外光下观察对照标准品的位置，并用铅笔标记。
- 将薄层板固定在放射性TLC扫描仪的样品台上，记录放射性峰的出峰时间。对照标准品与放射性峰的Rf值必须在5%范围内一致。
- 用于放射性高效液相色谱（RadioHPLC）：分别进样10 µL剂量样品，一组不含对照标准品，另一组加入对照标准品，进行HPLC分析。对照标准品的保留时间必须与放射性峰一致。在加标样品中应仅观察到一个共洗脱峰。
- 放射化学纯度检测：测定放射性HPLC和放射性TLC中目标峰的峰面积。目标峰面积必须占所有放射性峰总面积的>95%。
- 比放射性测定：比放射性计算为峰中放射性活度（在步骤5.2中测得）除以根据紫外检测HPLC曲线峰面积，利用预先建立的校准曲线确定的物质质量。比放射性必须高于50 mCi/µmol。
- 残留溶剂分析：采用气相色谱法测定剂量中残留溶剂（乙腈、甲醇）的含量。乙腈含量必须<0.04%，甲醇含量必须<3,000 ppm。乙醇含量必须低于10% w/v。
- 无菌过滤器完整性测试（气泡点测试）：将步骤5.3中使用的过滤器连接至配备压力调节器的氮气源，并将针头浸入水中。缓慢打开气体阀门，同时观察压力表。过滤器应能承受高达50 psi的压力而不破裂，表现为针头处无连续气泡流产生。继续增加压力至超过50 psi，直至针头处出现连续气泡流。记录此时的压力，即为破裂压力，其值必须>50 psi。
- 放射性核素半衰期测定：在剂量校准仪中，于两个相隔≥10分钟的时间点测量产物的放射性活度。使用以下公式计算半衰期。测得的半衰期必须与18F的半衰期在5分钟内相符（109 ±5 min）：
t½计算值 = 0.693 t ÷ ln (A1/A2)
其中 t 为两次测量之间的时间间隔，A1 和 A2 分别为各时间点测得的放射性活度。 - 放射性核素鉴定与放射性核素纯度：使用γ计数器获取产物样品的γ射线能谱。能谱应在511 keV处显示单一的光电峰，且谱图中不应出现其他光电峰。
- 内毒素分析：采用LAL显色法内毒素定量检测法测定内毒素水平。对于稀释10倍、最终产品体积为10 mL的样品，内毒素水平必须<1.75 EU/mL。
- 记录每项质量控制测试的结果。仅当所有测试均合格后，方可将该剂量释放用于动物实验。
- 给药后释放：
无菌测试：将剂量样品分别接种至硫乙醇酸盐流体培养基和胰蛋白胨大豆肉汤培养基中。培养14天后，培养基中不得观察到任何微生物生长。
7. 实验当天：计算（表1）
- 对于非衰变校正的放射化学产率（n.d.c. RCY）：将 n.d.c. RCY 计算为最终产物中放射性活度与起始放射性活度的比值。
- 对于放射标记效率：将标记产率计算为收集小瓶中放射性活度与氧化铝-N 柱（未结合的[18F]F−）及收集小瓶中总放射性活度的比值。
- 对于氢化反应产率：将氢化产率计算为所需峰中放射性活度与注入 HPLC 的放射性活度的比值。
- 对于过滤损失：将过滤损失计算为过滤后残留在滤膜和注射器中的放射性活度与过滤前放射性活度的比值。
结果
[18F]3F4AP 的放射性化学合成包含两个步骤（图1）。第一步使用合成装置以完全自动化的方式进行（图3）。该基于卡匣的系统使用四个试剂瓶和一个反应瓶，配备计算机控制的阀门，可实现试剂的转移与混合，以及对反应器进行加热、加压和抽真空操作。此外，该系统支持标准固相萃取小柱，用于试剂的分离。计算机界面允许用户编写和修改程序脚本，以运行自定义的合成流程。对于 [18F]3F4AP 的合成，其过程包括五个基本部分。第一部分中，合成仪执行自检步骤，预热反应器，并等待操作员发出 18F 已准备就绪的信号。在第二部分中，将 [18F]氟化物从 18F 试剂瓶转移至阴离子交换小柱，并用四丁基碳酸氢铵溶液将其从柱上洗脱至反应器中。第三部分中，合成仪在真空条件下通过共沸蒸馏干燥 [18F]氟化物，使其具有亲核取代反应活性。第四部分中，前体被自动加入反应器，与 18F- 反应生成标记产物。最后，在第五部分中，通过加入含0.2%草酸的甲醇溶液淬灭反应，以防止产物在碱性条件下分解；随后，反应液经氧化铝-N小柱过滤后，在压力作用下转移至收集瓶中，未反应的氟化物则被小柱截留。
标记步骤完成后，可取少量样品进行质量控制。通过高效液相色谱（HPLC）检测样品，可确认标记反应是否成功，并估算放射化学纯度（图4）。此外，根据HPLC的紫外（UV）信号图谱，结合预先建立的标准曲线，可计算产物的质量含量。
在进行过程中的质量控制HPLC运行的同时，进行第二步反应，即N-氧化物和硝基的还原反应。为此，将标记产物自动注入基于Yoswathananont et al.13 所发表方法构建的自制加氢装置中（图2）。该装置由一台HPLC泵和一个压缩氢气罐组成，通过装有止回阀的管路连接至流动加氢装置，以防止液体回流。产物由HPLC泵推动，并在T型混合器中与氢气混合。该混合物随后通过一个装有负载型10% Pd/C催化剂的小型柱管。经过催化剂后，还原产物被收集为少量的馏分。
氢化反应完成后，将粗产物转移并手动注入高效液相色谱仪（HPLC）以纯化最终产物（图5）。HPLC流动相的选择需与动物注射相容。随后收集对应于产物的峰，并经滤膜除菌，获得最终剂量。
在将放射性示踪剂用于PET成像研究之前，需进行质量控制检测。这些检测旨在确保该示踪剂确为其所声明的化学物质，并且适合注射使用。尽管部分检测项目在动物注射时可能并非必需，但通常建议遵循用于人体的指导原则。这样做可保证产品质量，增强实验结果的可信度，并显著促进未来向用于人体注射的生产转化。
表1 包含典型的合成参数，如初始放射性活度、前体量、每步产率、比活度、过滤损失等 等等。 这些参数有助于排查偶发性故障并优化该操作流程。
图1. 反应路线图。 放射性化学合成包括通过19F/18F交换进行标记，随后进行钯催化氢化反应。请点击此处查看该图的放大版本。
图2. 加氢反应系统。装置的示意图。该装置基于Yoswathananont et al.（参考文献13）的发表内容。
![放射化学合成流程图，[18F]3F4AP 制备，自动化序列，真空系统。](/files/ftp_upload/55537/55537fig3.jpg "figure-results-3")
图 3. 合成仪集成流体处理器（IFP）及试剂示意图。 IFP 包含四个试剂小瓶、一个 QMA 柱和一个反应小瓶。请点击此处查看此图的放大版本。
图 4. 中间产物的紫外与放射性HPLC示踪图。 3-氟-4-硝基吡啶N-氧化物在313 nm处具有特征吸收峰。 请点击此处查看该图的放大版本。
图 5. 终产物的紫外和放射性高效液相色谱示踪图。 3-氟-4-氨基吡啶在 254 nm 处有吸收。 请点击此处查看该图的放大版本。
| 概念 | 平均值 (n = 4) | 标准差 | 备注 |
| 初始 18F 放射性活度 (mCi) | 148.0 | 44.9 | 合成开始时 |
| 前体用量 (μg) | 50 | 使用 50 μL 的 1.0 mg/mL 储备液 | |
| QMA 柱中残留放射性活度 (mCi) | 3.0 | 1.7 | 标记步骤结束时测定 |
| 放射标记产率 | 29.7% | 6.3% | Act_collection_vial ÷ (Act_collection_vial + Act_AluN) |
| 放射化学纯度 (HPLC-1) | > 98% | 来自 HPLC-1 质控结果 | |
| 中间产物比活度 (mCi/μmol) | 122.9 | 29.7 | 通过 HPLC-1 校准曲线测定 |
| 氢化反应回收率 (d.c.) | 74% | 9.0% | 经衰变校正 |
| HPLC 放射化学纯度 (HPLC-2) | 90.7% | 2.9% | 根据 HPLC-2 计算得出 |
| 干燥效率 | > 98% | 经衰变校正 | |
| 过滤回收率 | 93.5% | 1.7% | 经衰变校正 |
| 剂量体积 (mL) | 3.3 | 收集放射性最高的馏分 | |
| 终产物比活度 (mCi/µmol) | 75.5 | 30.0 | 通过 HPLC-3 校准曲线测定 |
| 合成效率 | 8.5% | 3.6% | 未进行衰变校正 |
| 合成时间 (min) | 104 | 11.2 |
表1. 放射性化学合成参数。
| 常见问题 | 可能的原因及解决方案 |
| [18F]氟化物无法从QMA上有效洗脱 | · TBA-HCO3 未正确配制。确保浓度足够。 |
| · TBA-HCO 存在泄漏问题3 小瓶。确保压紧密封严密，且在安装到IFP之前隔垫未被刺穿。 | |
| · TBA-HCO3 状况不佳，订购新批次。 | |
| 标记产率较低 | · 前驱体溶液中含有水分。请干燥前驱体及溶剂。 |
| · 温度过低。 | |
| 反应溶液呈黄色 | · 产物因碱性条件发生分解。减少TBA-HCO的使用量3. |
| · 前体物质过多。应减少前体物质的使用量。 | |
| · 溶剂量相对于溶质量过少 18F-使用更多的溶剂。 | |
| 放射性高效液相色谱中的额外峰 | · 硝基被取代：降低反应温度或缩短反应时间。 |
| 氢化反应无效 | · 催化剂效果不佳。请使用新的色谱柱。 |
| · 流速过快，导致催化剂与底物接触不充分。应降低流速。 | |
| · 氢气压力过低。提高 H2 压力 | |
| 实验过程中氢气压力急剧上升 | · 卡盒完整性受损，且固体支撑物堵塞管路。立即停止流动并关闭气体。等待放射性衰减。取下催化剂卡盒并冲洗系统。安装新的卡盒。 |
| 加氢产率较低 | · 过多杂质（乙腈、草酸）与催化剂竞争。减少杂质含量或增加前体质量（注意：增加前体质量将降低比活性）。 |
| 氢化步骤中放射性物质的回收率较低 | · 系统存在泄漏。请检查泄漏点，并向氢气管线进行反向冲洗。 |
| · 化合物在反应器中发生脱氟反应。评估不同的反应条件（压力、温度、流速， 等等。). | |
| 过滤过程中损失了过多的放射性物质 | · 使用前将滤膜润湿。 |
| · 使用死体积更小的滤器。 | |
| HPLC上的最终产物峰形较宽 | · 注入体积过大。减少注入量。使用直径更大的色谱柱。 |
| · 柱子未充分平衡。请用至少30个柱体积的溶液对柱子进行平衡。 | |
| · 流动相的pH值较低。请确保pH ≥ 8。 | |
| · 色谱柱状态不佳，需更换色谱柱。使用耐碱性 pH 的色谱柱。 |
表2. 故障排除指南。
讨论
PET示踪剂的制备需要高效标记且尽量减少人工干预，以最大限度降低辐射暴露14。本文中，我们描述了首个用于放射性化学合成[18F]3F4AP的半自动化方法，该PET示踪剂目前正处于脱髓鞘成像研究阶段。这种半自动化方法能够制备出高纯度且比活度足以满足动物实验需求的放射性示踪剂。此前该化合物的合成方法依赖于手动操作6，这显著限制了可制备的放射性示踪剂量。采用自动化合成方法不仅可提高产率的可重复性，也更便于将该方法转移至拥有类似设备的其他实验室。未来实现该流程的完全自动化，将对在大型动物或人体研究中大规模生产该示踪剂起到关键作用。
该方法利用19F与18F的亲核取代反应，将放射性同位素引入目标分子中。该反应的优点是反应速度快，几乎只生成所需产物，无需进行可能耗时的纯化步骤以去除过量前体。使用此类氟离子交换标记反应的一个局限性在于，由于冷化合物的初始质量存在，最终比活度（定义为放射性活度（mCi）与化合物物质的量（µmol）之比）可能会受到限制。在我们的标准条件下，起始使用100–200 mCi的18F−和50 µg前体，合成结束时典型的比活度可达100–200 mCi/µmol，此水平似乎足以满足临床前PET成像研究的需求。尽管如此，通过在保持前体质量较低的同时增加18F−的起始活度，比活度仍有可能进一步提高。已有若干报道表明，通过使用高放射性活度和低前体用量进行氟离子交换反应，可制备出高比活度（1–3 Ci/µmol）的放射性配体15,16。
与所有正电子发射断层显像（PET）示踪剂的放射性化学合成一样，必须快速操作，以尽量减少放射性衰变。同时，应尽量减少接触放射性物质的时间，使用适当的屏蔽，并尽可能增大放射性物质与操作者之间的距离，以降低辐射暴露。这些因素在实验方案的后半部分尤为重要，即在需要手动将溶液注入高效液相色谱仪（HPLC）、收集馏分并过滤最终产物的纯化和质量控制阶段。
与所有正电子发射断层显像（PET）示踪剂的放射性化学合成一样，必须快速操作，以尽量减少放射性衰变。同时，应尽量减少操作放射性物质的时间，使用适当的屏蔽，并尽可能增大放射性物质与操作者之间的距离，以降低辐射暴露。这些因素在实验方案的后半部分尤为重要（即氢化反应和纯化步骤），此时操作者需要手动将溶液注入氢化装置，收集各组分，设置干燥程序，将产物重新溶解于缓冲液中并进行过滤。在过滤步骤中，容易有大量放射性物质残留在小瓶内壁上。因此，在过滤前应尽量收集全部液体。虽然使用较多缓冲液溶解可能提高回收产率，但不建议这样做，因为这会导致高效液相色谱（HPLC）进样体积增大，引起色谱峰展宽，并增加最终剂量的体积。
为了排查问题并优化实验流程，重要的是要追踪每一步的产率。对于大多数步骤而言，可通过测量任一步骤前后放射性活度来实现。对于反应步骤，产率可通过HPLC峰的定量分析进行计算。结果部分的表1展示了各步骤的典型产率。下表表2列出了许多常见失败情况及其可能原因与相应的纠正方法。
最后，尽管本文演示的方法专门用于合成[18F]3F4AP，但其总体工作流程以及许多具体步骤也普遍适用于其他化合物的合成17。本文还展示了对任何PET示踪剂通常进行的质量控制检测。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本项目得到了美国国立卫生研究院/国家生物医学成像与生物工程研究所（NIH/NIBEB）授予佩德罗·布鲁加拉斯（Pedro Brugarolas）的资助项目1K99EB020075，以及芝加哥创新交流中心向布莱恩·波普科（Brian Popko）和佩德罗·布鲁加拉斯（Pedro Brugarolas）颁发的创新基金奖的支持。特此感谢布莱恩·波普科（Brian Popko）教授对本项目的指导与经费支持。感谢芝加哥大学秦天图（Chin-Tu Chen）教授及整合小型动物影像研究资源中心慷慨提供实验室空间与设备。特此感谢IBA公司对本文开放获取的赞助。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 回旋加速器生产的[18F]氟化物 | 房屋提供/Zevacor | IBA Cyclone 18 | 100-200 mCi |
| 用于生产FLT/FDG的集成流体处理器 | ABX | K-2715SYN | 用于亲核取代反应的反应小盒 |
| 无水乙腈 | 扬森 | 36431-0010 | 在氮气环境下转移 |
| 甲醇 | 扬森 | 67-56-1 | |
| 超纯水 | 房屋提供 | Millipore MilliQ 系统 | |
| TBA-HCO3 | ABX | 808.0000.6 | abx.de |
| QMA | 沃特斯 | WAT023525 | 季铵盐：用于捕获与释放的阴离子交换固相萃取小柱 18F- 来自目标水体 |
| 碳酸氢钠 | ABX | K-28XX.03 | 预充式5 mL注射器 |
| 氧化铝-N | 沃特斯 | WAT020510 | 氧化铝-N 固相萃取小柱（用于捕获未反应的） 18F-) |
| 3-氟-4-硝基吡啶 N-氧化物 | Synthonix | 76954-0 | 置于干燥器中保存。前体 |
| 3-氟-4-氨基吡啶 | Sigma Aldrich | 704490-1G | 参考标准 |
| 草酸 | Sigma Aldrich | 75688-50G | |
| 磷酸二氢钠 | Fisher Scientific | S80191-1 | |
| 三乙胺 | Fisher Scientific | 04885-1 | |
| 乙醇 | Decon Labs | DSP-MD.43 | USP |
| 最终产物小瓶 | ABX | K28XX.04 | |
| Millex 滤器注射器 | 密理博 | SLGVR04NL | |
| 10% Pd/C 羧基化柱 | Sigma Aldrich | THS-01111-12EA | |
| 11 毫米小瓶 + 压盖密封 | Fisher Scientific | 03-250-618、06-451-117 或同等产品 | |
| 13 毫米小瓶 + 压盖密封 | Fisher Scientific | 06-718-992、06-718-643 或同等产品 | |
| HPLC小瓶 | Fisher Scientific | 03-391-16、03-391-17 或同等产品 | |
| 半制备型C18柱 | 安捷伦 | 990967-202 | |
| V型小瓶 | Alltech | ||
| 注射器：1、3、10 mL | Fisher Scientific | 14-829-10D、14-829-13Q、14-829-18G 或同等产品 | |
| 压缩气体：N2，何 H2 | Airgas | UHP N300、UHP HE300、UHP H300 或同等型号 | |
| 薄层色谱板 | Sigma Aldrich | Z193275 或同等产品 | |
| <强>名称 | <强>公司 | <强>货号 | <强>评论 |
| <强>设备 | |||
| Synthera 自动合成仪 | IBA SA，比利时，iba-worldwide.com | Synthera, 250.001 | 自动合成装置 |
| 自制氢化反应器 | 见图片 | 参见文本描述 | |
| 热室 | Comecer | 用于操作放射性物质 | |
| 放射薄层色谱扫描仪 | Eckert 和 Ziegler | 用于处理无菌材料 | |
| 高效液相色谱法 | Dionex | Ultimate 3000 | |
| 剂量校准仪 | Capintec | CRC15 | 或同等产品 |
| γ计数器 | Capintec，7 Vreeland Road，Florham Park，NJ 07932 | CRC 15、PET-CRC25 或同等产品 | 用于测量放射性 |
| 个人剂量计 | 帕卡德 | Cobra II | 用于测量伽马能谱 |
| 个人辐射剂量计与指环剂量计 | 大西洋核 | Rados Rad-60 电子剂量计，或同等产品 | |
| 旋转蒸发仪 + 真空泵 | Landauer | ||
| 铅猪 + 注射器屏蔽罩 | Heidolph | 或同等产品 | |
| 盖革计数器 | Pinestar | ||
| 盖革计数器 | Ludlum | Model 3 + 平板型 GM 探测器，4801605，47-1539，或同等产品 |
参考文献
- Valk, P. E. Positron emission tomography : basic science and clinical practice. , Springer. (2003).
- Phelps, M. E. PET: molecular imaging and its biological applications. , Springer. (2004).
- Ametamey, S. M., Honer, M., Schubiger, P. A. Molecular imaging with PET. Chem Rev. 108 (5), 1501-1516 (2008).
- Oriuchi, N., et al. Present role and future prospects of positron emission tomography in clinical oncology. Cancer Sci. 97 (12), 1291-1297 (2006).
- Heiss, W. D., Herholz, K. Brain receptor imaging. J Nucl Med. 47 (2), 302-312 (2006).
- Brugarolas, P., Freifelder, R., Cheng, S. -H., DeJesus, O. Synthesis of meta-substituted [18F]3-fluoro-4-aminopyridine via direct radiofluorination of pyridine N-oxides. Chemical Communications. , (2016).
- Jones, R. E., Heron, J. R., Foster, D. H., Snelgar, R. S., Mason, R. J. Effects of 4-aminopyridine in patients with multiple sclerosis. J Neurol Sci. 60 (3), 353-362 (1983).
- Davis, F. A., Stefoski, D., Rush, J. Orally administered 4-aminopyridine improves clinical signs in multiple sclerosis. Ann Neurol. 27 (2), 186-192 (1990).
- Goodman, A. D., et al. Sustained-release oral fampridine in multiple sclerosis: a randomised, double-blind, controlled trial. Lancet. 373 (9665), 732-738 (2009).
- Brugarolas, P., et al. Abstracts Of Papers Of The American Chemical Society. , Amer Chemical Soc. (2016).
- Brugarolas, P., et al. Development of a PET tracer for MS. J Nucl Med Meeting Abstracts. 55 (1), 1124(2014).
- Brugarolas, P., et al. Fluorinated 4-aminopyrdines as PET tracers for MS. Journal of Nuclear Medicine. 56, Suppl 3. 493(2015).
- Yoswathananont, N., Nitta, K., Nishiuchi, Y., Sato, M. Continuous hydrogenation reactions in a tube reactor packed with Pd/C. Chem Comm. (1), 40-42 (2005).
- Stöcklin, G., Pike, V. W. Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography-Methodological Aspects. 24, Springer Science & Business Media. (1993).
- Liu, Z., et al. Preclinical evaluation of a high-affinity 18F-trifluoroborate octreotate derivative for somatostatin receptor imaging. J Nucl Med. 55 (9), 1499-1505 (2014).
- Liu, Z., et al. 18F-trifluoroborate derivatives of [des-arg(10)]kallidin for imaging bradykinin b1 receptor expression with positron emission tomography. Mol Pharm. 12 (3), 974-982 (2015).
- Scott, P. J. H., Hockley, B. G., Kilbourn, M. R. Radiochemical Syntheses, Volume 1: Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography. , Wiley. (2012).
重印与许可
![自动化的放射化学合成[18F]3F4AP：一种用于成像脱髓鞘疾病的新型PET示踪剂](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F55537.jpg&w=3840&q=75)