Diese Methode beschreibt den Einsatz einer neuartigen Hochdurchsatzmethode, basierend auf tröpfchenchemischen Reaktionen, zur schnellen und wirtschaftlichen Optimierung von Radiopharmazeutika unter Verwendung von Nanomolmengen an Reagenzien.
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Methodenartikel
Optimierung radiochemischer Reaktionen mit Droplet Arrays
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Aktuelle automatisierte Radiosynthesizer sind für die Herstellung großer klinischer Chargen von Radiopharmazeutika ausgelegt. Sie eignen sich nicht gut für die Reaktionsoptimierung oder die neuartige radiopharmazeutische Entwicklung, da jeder Datenpunkt einen erheblichen Reagenzienverbrauch mit sich bringt und die Kontamination des Geräts Zeit für den radioaktiven Zerfall vor der nächsten Verwendung benötigt. Um diese Einschränkungen zu beheben, wurde eine Plattform für die parallele Durchführung von Arrays von Miniatur-Tröpfchenreaktionen entwickelt, die jeweils in einer Oberflächenspannungsfalle auf einem gemusterten Polytetrafluorethylen-beschichteten Silizium-"Chip" eingeschlossen sind. Diese Chips ermöglichen schnelle und bequeme Untersuchungen von Reaktionsparametern wie Reagenzkonzentrationen, Reaktionslösungsmittel, Reaktionstemperatur und -zeit. Diese Plattform ermöglicht den Abschluss von Hunderten von Reaktionen in wenigen Tagen mit minimalem Reagenzienverbrauch, anstatt Monate mit einem herkömmlichen Radiosynthesizer zu dauern.
Einleitung
Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Radiopharmazeutika werden häufig als Forschungswerkzeuge zur Überwachung spezifischer biochemischer Prozesse in vivo und zur Untersuchung von Krankheiten sowie zur Entwicklung neuer Medikamente und Therapien eingesetzt. Darüber hinaus ist PET ein wichtiges Instrument zur Diagnose oder Staging von Krankheiten und zur Überwachung des Ansprechens eines Patienten auf die Therapie1,2,3. Aufgrund der kurzen Halbwertszeit von PET-Radioisotopen (z. B. 110 min für Fluor-18-markierte Radiopharmazeutika) und der Strahlengefährdung werden diese Verb....
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Protokoll
ACHTUNG: Dieses Protokoll beinhaltet den Umgang mit radioaktiven Stoffen. Experimente sollten nicht ohne die notwendige Schulung und persönliche Schutzausrüstung und Genehmigung durch die Strahlenschutzbehörde Ihrer Organisation durchgeführt werden. Versuche sollten hinter Strahlenabschirmung durchgeführt werden, vorzugsweise in einer belüfteten heißen Zelle
1. Herstellung von Multireaktionschips
HINWEIS: Chargen von Multireaktions-Mikrotröpfchenchips werden aus 4-Zoll-Siliziumwafern unter Verwendung von Standard-Photolithographietechniken hergestellt, wie zuvorbeschrieben 10 (
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Ergebnisse
Zur Veranschaulichung dieser Methode wurde ein repräsentatives Experiment durchgeführt. Unter Verwendung von 16 Reaktionen wurden Optimierungsstudien des radiopharmazeutischen [18F]fallyprids durch unterschiedliche Vorläuferkonzentrationen (77, 39, 19, 9,6, 4,8, 2,4, 1,2 und 0,6 mM) in Thexylalkohol:MeCN (1:1, v/v) als Reaktionslösungsmittel durchgeführt. Reaktionen wurden bei 110 °C für 7 min durchgeführt. Die Sammlungseffizienz, die Probenzusammensetzung (d. h. die Anteile vo.......
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Diskussion
Aufgrund der Einschränkungen herkömmlicher radiochemischer Systeme, die nur eine oder eine kleine Anzahl von Reaktionen pro Tag zulassen und eine signifikante Menge an Reagenzien pro Datenpunkt verbrauchen, kann in der Praxis nur ein winziger Teil des gesamten Reaktionsparameterraums untersucht werden, und oft werden Ergebnisse ohne Wiederholungen gemeldet (n = 1). Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen macht es diese Multireaktions-Tröpfchen-Radiosyntheseplattform praktisch, umfassendere und strengere Studien der Radios.......
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Offenlegungen
Die Regenten der University of California haben Sofie, Inc. Technologie lizenziert, die von Dr. van Dam erfunden wurde, und haben sich im Rahmen der Lizenztransaktion an Sofie, Inc. beteiligt. Dr. van Dam ist Gründer und Berater von Sofie, Inc. Die übrigen Autoren erklären keine Interessenkonflikte. Diese Arbeit wurde teilweise vom National Cancer Institute (R33 240201) unterstützt.
Danksagungen
Wir danken der UCLA Biomedical Cyclotron Facility und Dr. Roger Slavik und Dr. Giuseppe Carlucci für die großzügige Bereitstellung von [18F]fluorid für diese Studien und dem UCLA NanoLab für die Unterstützung mit Geräten für die Chipherstellung.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2,3-Dimethyl-2-butanol (thexylalkohol) | Sigma-Aldrich | 594-60-5 | 98% |
| Aceton | KMG Chemikalien | Reinraum LP | |
| Qualität Ammoniumformiat (NH4HCO2) | Sigma-Aldrich | 540-69-2 | 97% |
| Wasserfreies Acetonitril (MeCN) | Sigma-Aldrich | 75-05-8 | 99,80% |
| Keramikheizung | Watlow | Utramic CER-1-01-0093 | 25 mm x 25 mm |
| Cerenkov Bildgebungskammer | Sonderanfertigung | Andere Instrumente können für das Auslesen von DC-Platten verwendet werden, einschließlich: optisches In-vivo-Bildgebungssystem für Kleintiere, 2D-Radio-TLC-Scanner, 1D-Radio-TLC-Scanner | |
| DI-Wasser | Sigma-Aldrich | 7732-18-5 | |
| Einweg-Transferpipetten, 3 mL | Falcon | 13-680-50 | |
| Dosiskalibrator | Capintec, Inc. | CRC-25 PET | |
| Fallypride | ABX Advanced Biochemical Compounds | 1560.0010.000 | Fallypride Referenzstandard, >95% |
| [18F]Fluorid in [18O]H2O | UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility | Aufgrund der kurzen Halbwertszeit muss dies aus einem lokalen Radiochemielabor oder einer kommerziellen Radiopharmazie | |
| bezogen werdenAbdeckplatten aus Glas (76,2 mm x 50,8 mm x 1 mm dick) | C& Ein Scientific | 6101 | |
| Headway Spin Coater | Headway Research, Inc. | PWM50-PS-R790 Sipinner-System | PWM50-Steuerbox, PS-Motor, R790-Schüssel |
| Hochtemperaturofen | Carbolite | HTCR 6 28 | |
| Kochplatte | Thermo Scientific | Super-Nuova HP133425 | |
| Isopropanol (IPA) | KMG Chemikalien | Reinraum | |
| LP-Qualität Mask Aligner | Karl Süss | MA/BA6 | |
| Methanol (MeOH) | Sigma-Aldrich | 67-56-1 | &ge≥ 99,9% |
| Mikrozentrifugenröhrchen | Eppendorf | 0030 123.301 | 500 µ L, farblos, Polypropylen |
| Mikropipette (0,5-10 & Mikro; L) | Labnet | BioPette P3940-10 | |
| Mikropipette (100-1000 & Mikro; L) | Labnet | BioPette P3940-1000 | |
| Mikropipette (10-100 & Mikro; L) | Labnet | BioPette P3940-100 | |
| Mikropipettenspitzen (0,1-10 & Mikro; L) | USA Scientific Inc Spitzen | 11113810 | |
| Mikropipettenspitzen (2-200 & Mikro; L) | BrandTech | 13-889-143 | |
| Mikropipettenspitzen (50-1000 & Mikro; L) | BrandTech | 13-889-145 | |
| Fotolack-Entwicklerlösung | MicroChem | MEGAPOSIT MF-26A | |
| Positiver Fotolack | MicroChem | MEGAPOSIT 220-7.0 | |
| Reaktiver Ionenätzer (RIE) | Oxford Instruments | Plasma Lab 80 Plus | |
| Silizium-Wafer-Cutter | Euro Tool | CSCB-431.00 | |
| Silizium-Wafer; 4" Durchmesser | Silicon Valley Microelectronics Inc. | 0017227-048 | Typ P, bordotiert, Dicke 525 ± 25 & micro; m |
| Teflon AF 2400 | Chemie | D14896765 | 1% Feststoffe |
| Tetrabutylammoniumbicarbonat (TBAHCO3) | ABX Advanced Biochemical Compounds | 808 | Mit Ethanol stabilisierte wässrige Lösung, 0,075 M |
| Themalleitende Paste | OMEGA | OT-201-2 | |
| DC-Platten | Merck KGaA | 1.05554.0001 | Kieselgel 60 F254, 50 mm x 60 mm, Aluminiumrücken |
| Tosyl-Fallypride | ABX Advanced Biochemical Compounds | 1550.004.000 | Fallypride Vorläufer, >90% |
| Trimethylamin (TEA) | Sigma-Aldrich | 75-50-3 | &ge 99% |
| Pinzette | Cole-Parmer | UX-07387-08 | Edelstahl, feine Spitze |
Referenzen
- Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. Positron emission tomography molecular imaging for drug development. British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).
- Piel, M., Vernaleken, I., Rösch, F. Pos....
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Nachdrucke und Genehmigungen
