一个优化的协议通过使用金纳米粒子的放射性标记效率 125我标记的叠氮辅基
October 10th, 2016
对于一个125 I标记的叠氮化物的合成和dibenzocyclooctyne（DBCO） -基共轭，13纳米大小的金使用无铜点击反应的纳米粒子的放射性标记的详细过程进行说明。
该方案的总体目标是使用应变促进的无铜点击反应为放射性碘标记的金纳米颗粒提供一种高效、快速的合成方法。这种方法可以帮助回答放射化学领域的关键问题，例如合成大约三年标记的放射性同位素，以及用于 pad 或 spec 成像研究的常规成像探针。该技术的主要优点是，使用具有优异放射化学产率和放射化学纯度的叠氮化物辅基，可以有效地合成一到五个用金颗粒标记的碘。
这种方法的视觉演示至关重要，因为无线电评估步骤很难学习。由于此类程序需要合适的设施并处理无线电标记经验。除了这项研究，无线电专业的学生 Ha Eun Shim 将演示该程序。
要进行放射性碘化反应，请在 1.5 mL 试管中加入母离子溶液。在室温下向前体溶液中加入 10 微升乙酸。然后将 150 兆贝卡尔碘 125 加入 50 微升 0.1 摩尔氢氧化钠中。
加入氯胺 T 溶液并关闭含有反应混合物的微量离心管。将反应混合物在室温下孵育 15 分钟，直至放射性碘化反应完成。然后在反应混合物中加入焦亚硫酸钠溶液，以淬灭放射性碘化反应。
抽取 0.2 μL 粗品，然后用 100 μL 50% 乙酰腈酰水溶液稀释，用于高效液相色谱或 HPLC 分析。使用反相分析放射性 HPLC 分析稀释的粗品。将整个反应混合物转移到 HPLC 样品瓶中。
用 0.5 mL 乙基腈酰冲洗反应管，并将冲洗液加入同一注射瓶中。用 1 mL 水稀释收集的溶液。要使用修复 HPLC 纯化粗产物，请将粗产物注入制备放射性 HPLC 中。
在玻璃试管中收集代表碘 125 标记叠氮化物的放射性峰。根据制造商的方案，使用放射性剂量校准器测量馏分的放射性化学产率。然后使用相同的 HPLC 条件将纯化产物注入分析放射性 HPLC 中，以确定产物的放射性化学纯度。
要对产品进行固相萃取，请用 40 mL 纯水稀释含有所需产品的馏分。将稀释的溶液加入预活化的 TC18 小柱中。再用 15 mL 水清洗小柱。
用 2 mL 丙酮将小柱中的产物洗脱到由铅屏蔽罩保护的 10 mL 玻璃样品瓶中。根据制造商的方案，使用放射性剂量校准器测量洗脱产物的放射性。蒸发丙酮后，用 100 至 200 μL DMSO 溶解残留物，用于下一个放射性标记步骤。
如文本协议中所述，执行 DBCO 组修饰的金纳米颗粒的合成。通过离心制备 DBCO 组修饰的金纳米颗粒的浓缩溶液。并将金纳米颗粒的浓度调整到两微摩尔。
将 4.1 兆贝卡尔碘 125 标记的叠氮化物加入 5 微升 DMSO 中，加入 50 微升 2 微摩尔金纳米颗粒的悬浮液中。将所得反应混合物在 40 摄氏度下孵育 60 分钟。从粗品中取出 0.2 μL 异速酶，并将其涂在二氧化硅编码的薄层色谱或 TLC 板上。
使用乙酸乙酯作为流动相开发 TLC 板。将 TLC 板放在无线电 TLC 扫描仪上，然后根据制造商的方案运行扫描仪以监测无线电标记反应。通过离心纯化含有碘 125 标记的金纳米颗粒的反应混合物。
倒出上清液并加入纯水以重悬金纳米颗粒沉淀。从纯化产品中取出 0.2 微升异速酶，并将其涂在涂有二氧化硅的 TLC 板上。使用乙酸乙酯作为流动相开发 TLC 板。
根据制造商的方案，将 TLC 板放在无线电 TLC 扫描仪上并运行扫描仪以确定碘 125 标记的金纳米颗粒的放射化学产率和放射化学纯度。此处显示了碘 125 标记的叠氮化物修复组的代表性结果。使用放射性剂量校准品测定 75% 的放射化学产率。
放射性 HPLC 分析结果表明该产品具有优异的放射化学纯度。碘 125 标记的金纳米颗粒的代表性结果如下所示。放射性 TLC 分析表明，纯化的金纳米颗粒的放射化学产率和纯度均超过 95%一旦掌握，如果作得当，这项技术可以在三个小时内完成。
该技术的意义扩展到制备用于核成像治疗目的的各种分子探针，因为该方法中的标记化学高效且直接。不要忘记，使用放射性碘可能非常危险，因此在执行此程序时应始终采取预防措施，例如打火机的砖块或打火机的鞋子。
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概述
本协议概述了一种使用应变促进的无铜点击反应来快速合成放射性碘标记的金纳米粒子的方法。该技术旨在提高放射性标记成像探针的合成效率。
关键研究组成部分
科学领域
- 放射化学
- 纳米粒子合成
- 成像探针
背景
- 放射性碘标记的纳米粒子对成像研究至关重要。
- 这些纳米粒子的合成通常涉及复杂的程序。
- 需要高效的方法来提高放射化学产率和纯度。
- 视觉演示可以帮助理解这些复杂的技术。
研究目的
- 提供合成125I标记的叠氮化物的详细步骤。
- 促进金纳米粒子的放射性标记。
- 展示使用无铜点击反应的优点。
使用的方法
- 合成125I标记的叠氮化物。
- 二苯并环辛烯（DBCO）结合的金纳米粒子的放射性标记。
- 利用应变促进的无铜点击反应。
- 视觉演示来帮助学习过程。
主要结果
- 高效合成1到5个碘标记的金纳米粒子。
- 实现高放射化学产率和纯度。
- 由训练有素的学生成功展示了该程序。
- 加深了对放射评估步骤的理解。
结论
- 该方法为合成放射性标记的纳米粒子提供了可靠的方法。
- 视觉演示对于有效学习至关重要。
- 该技术可以显著推进放射化学研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
This protocol enables efficient radiolabeling of gold nanoparticles using a copper-free click reaction, supporting the development of molecular probes for nuclear imaging. The method enhances radiochemical yield and purity, which are critical for reliable imaging agent production in preclinical research. By streamlining radiolabeling workflows, it reduces timelines and technical barriers in radiopharmaceutical discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables rapid synthesis of imaging probes to interrogate biodistribution and target engagement in preclinical models.
- Operational Value: Uses a strain-promoted azide-alkyne cycloaddition that avoids copper catalysts, reducing potential nanoparticle toxicity and simplifying purification.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized radiolabeling approach for DBCO-functionalized nanomaterials, facilitating consistent probe generation across screening campaigns.
- Operational Value: Achieves >95% radiochemical yield and purity as measured by radio-TLC and radio-HPLC, ensuring assay readiness and reproducibility.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports preparation of molecular probes for SPECT imaging studies, enabling longitudinal tracking of nanoparticle distribution in disease models.
- Operational Value: The method can be completed in approximately three hours when performed proficiently, supporting iterative probe optimization in preclinical pipelines.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the early discovery to preclinical continuum, particularly for generating imaging probes used in target validation and pharmacokinetic studies.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing through radiolabeled nanoparticle tracking in biological systems.
- Screening: Delivers standardized, high-purity radiolabeled probes suitable for evaluating nanomaterial behavior in complex matrices.
- Analytics: Relies on radio-TLC and radio-HPLC for quantitative yield and purity assessment, supporting data-driven go/no-go decisions.
- Translational Research: Facilitates continuity from probe synthesis to preclinical imaging by ensuring radiochemical integrity.
- Enterprise Reuse: The copper-free click strategy is adaptable to other DBCO-containing nanomaterials, promoting platform reuse across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Improves predictive confidence in imaging studies by delivering consistently high radiochemical purity (>99%) and yield.
- Operational Value: Eliminates need for copper catalysts, simplifying reaction conditions and reducing metal contamination risks in radiopharmaceutical production.
- Strategic Value: Accelerates probe synthesis timelines, enabling faster iteration in lead identification and preclinical validation stages.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement by providing reliable imaging tools for assessing nanoparticle pharmacokinetics and target specificity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in radiochemistry and safe handling of [125I]NaI under controlled conditions.
- Dependent on access to HPLC systems with radioactivity detection and radio-TLC scanners for product analysis.
- Necessitates standardized protocols for quenching, purification, and resuspension steps to ensure batch-to-batch consistency.
- Adaptation to other nanomaterial systems may require optimization of DBCO density and reaction incubation parameters.
- Radiation safety infrastructure, including lead shielding and dose calibrators, is essential for accurate quantification and personnel protection.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:08
Radiosynthesis of the 125I-labeled Azide Prosthetic Group
3:59
Radiolabeling of Dibenzocyclooctyne-group-modified Gold Nanoparticles via the Copper-free Click Reaction
5:53
Results: Validation of the Purified Radiolabeled Products
6:32
Conclusion
