Verbesserung der Effizienz und der Radiomarkierungsausbeute von Kohlenstoff-11-Radioliganden für die klinische Forschung mit der Loop-Methode

Unsere Forschung konzentriert sich auf die Herstellung von PET-Radiotracern, die sowohl für präklinische als auch für klinische Forschungsanwendungen eingesetzt werden. Unser Team konzentriert sich auf die Entwicklung und Optimierung dieser Kohlenstoff-11-Radiotracer, um sicherzustellen, dass eine sichere und optimale Dosis für eine Studie verabreicht wird. Bei der Radiomarkierung mit Kohlenstoff-11 wird ein Kohlenstoff-12-Atom durch ein Kohlenstoff-11-Nuklid ersetzt, wodurch die physikalisch-chemischen Eigenschaften einer interessierenden Verbindung erhalten bleiben.

Die meisten routinemäßigen Kohlenstoff-11-Markierungen beinhalten die Alkylierung mit C-11-Methyliodid oder Methyltriflat unter Verwendung eines Reaktors. Die hier untersuchte Radiomarkierung durch unverlierbare Lösungsmittel öffnet die Tür zu unzähligen anderen Methoden zur Einführung der Kohlenstoff-11-Markierung, einschließlich bisher umständlicher Methoden wie der Carbonylierung mit C-11-Kohlendioxid, die es ermöglicht, neue Klassen chemischer Strukturen in der molekularen Bildgebungsforschung zu nutzen. Durch die Verwendung der Schleifenmethode für Kohlenstoff-11-Methylierungsreaktionen konnte unsere Gruppe den Gesamtwirkungsgrad für die Herstellung mehrerer Kohlenstoff-11-Radiotracer erhöhen.

Dies wurde intern anhand der Gesamtproduktionszeit, der Menge der Endaktivität und der Zunahme der molaren Aktivität am Ende der Synthese nachgewiesen. Dieses Protokoll ermöglicht eine zusätzliche Methode zur radioaktiven Markierung von Kohlenstoff-11-Radiotracern über Kohlenstoff-11-Methyliodid oder Kohlenstoff-11-Methyltriflat. Wir haben die Überarbeitung eines automatisierten Modells aufgenommen, um diese Art der Radiomarkierung zur Routine zu machen.

Unser Team hat gezeigt, dass die Verwendung der Schleifenmethode im Vergleich zur traditionellen Methode zur Markierung von Reaktionsgefäßen die Gesamtsynthesezeit verkürzt, die Aktivität des Radiomarkierungstracers erhöht und die molare Aktivität am Ende der Synthese erhöht. Durch die Optimierung der bekannten Schleifenmethode, die von Professor Allen Wilson etabliert wurde, hoffen wir, andere Gruppen dazu zu inspirieren, diese Methode auf ihren bestehenden Plattformen zu verwenden und über den Tellerrand hinauszuschauen, um neue Wege zu entwickeln, wie Kohlenstoff-11-Radiotracer routinemäßig für Forschungsstudien hergestellt werden können. Um das Modul für die Herstellung der Loop-Methode neu zu erneuern, befestigen Sie ein V-8-Ventil an einer Verbindung, die direkt mit der HPLC-Schleife verbunden ist, um das Reaktionsgefäß zu umgehen.

Konditionieren Sie den Methanofen 20 Minuten lang bei 350 Grad Celsius mit einem Wasserstoffgasstrom von 100 Millilitern pro Minute. Konditionieren Sie die Methanfalle 20 Minuten lang bei 120 Grad Celsius mit einem Heliumgasstrom von 50 Millilitern pro Minute. Konditionieren Sie dann die Methyliodidfalle 20 Minuten lang bei 190 Grad Celsius mit einem Heliumgasstrom von 50 Millilitern pro Minute.

Laden Sie 100 Mikroliter der vorbereiteten Mischung in eine Spritze und injizieren Sie sie durch den Adapter in Position eines der internen HPLC-Schlaufe mit sechs Anschlüssen. Beladen Sie als Nächstes das V-4-Reservoir mit drei Millilitern 0,9 % Natriumchlorid, V-5 mit einem Milliliter 200-prozentigem Ethanol und V-6 mit 10 Millilitern sterilem deionisiertem Wasser. Fügen Sie den C-18-Tonabnehmer zum Synthesemodul hinzu.

Füllen Sie den großen Auffangkolben mit 25 Millilitern sterilem entionisiertem Wasser. Füllen Sie dann den Formulierungskolben mit sechs Millilitern 0,9%igem Natriumchlorid zur Injektion. Stellen Sie sicher, dass die Verabreichungsleitung an einem sterilen, vormontierten Durchstechflasche für das Endprodukt befestigt ist.

Bereiten Sie als Nächstes die Lösung für die mobile Phase vor und konditionieren Sie die semi-präparative HPLC-Säule mit vier Säulenvolumina der mobilen Phase. Klicken Sie etwa 20 Minuten vor dem Entladen von radioaktivem C-11-Kohlendioxid aus dem Zyklotron auf das Modul auf die Schaltfläche Start, um die validierte Zeitliste für die C-11 ER-176-Synthese zu starten. Lassen Sie als Nächstes die eingebettete Methode im Modul mit der Umwandlung von C-11-Kohlendioxid in C-11-Methyliodid durch einen trockenchemischen Prozess fortfahren.

Wandeln Sie C-11-Kohlendioxid in C-11-Methan um, indem Sie es mit 350 Grad Celsius heißem Wasserstoffgas über einem Nickelkatalysator umsetzen. Verwenden Sie eine Ascarit-Falle, um das nicht umgewandelte C-11-Kohlendioxid und das gebildete Wasser zurückzuhalten. Als nächstes wird das gebildete C-11-Methan auf einer Karbosphärensäule bei minus 75 Grad Celsius zur Reinigung und Konzentration eingeschlossen.

Erhitzen Sie die Carbosphärensäule auf 80 Grad Celsius, um das eingeschlossene C-11-Methan freizusetzen. Das gereinigte C-11-Methan wird mit elementarem Jod bei 720 Grad Celsius über die Helium-Umwälzgaspumpe zu C-11-Methyliodid umgesetzt. Es ist sicherzustellen, dass der während des Prozesses gebildete Iodidwasserstoff von einer anderen Ascaryt-Falle zurückgehalten wird, während nicht umgesetztes C-11-Methan in den Kreislaufprozess zurückkehrt.

Das gebildete C-11-Methyliodid wird während des Rezirkulationsprozesses bei Raumtemperatur auf der Methyliodidsäule eingeschlossen. Sobald der Zirkulationsprozess abgeschlossen ist, lösen Sie das gesammelte C-11-Methyliodid aus der Methyliodidfalle, indem Sie es unter Heliumfluss auf 190 Grad Celsius erhitzen. Umgehen Sie die Methy-Triflat-Säule und leiten Sie das C-11-Methyliodid durch ein Rückschlagventil in den 1,5-Milliliter-Edelstahlkreislauf, der die vorgeladene Vorläuferlösung enthält.

Nachdem C-11-Methyliodid die Schleife 180 Sekunden lang durchlaufen hat, injizieren Sie das Reaktionsgemisch zur Reinigung auf die semi-präparative HPLC-Säule. Die Fraktionsprobe wird in einen großen Auffangkolben mit 25 Millilitern sterilem entionisiertem Wasser gegeben. Laden Sie die verdünnte Mischung auf eine C-18-Leichtfestphasenextraktions- oder SPE-Kartusche.

Waschen Sie das Produkt mit zusätzlichen 10 Millilitern sterilem entionisiertem Wasser. Als nächstes eluieren Sie das gewünschte Produkt mit einem Milliliter 200 Proof Ethanol von der C-18-Licht-SPE. Leiten Sie die Elution zur Injektion in einen Formulierungskolben, der mit sechs Millilitern 0,9 %igem Natriumchlorid vorgeladen ist.

Spülen Sie das C-18 light SPE weiter mit weiteren drei Millilitern 0,9%igem Natriumchlorid zur Injektion aus dem V-4-Reservoir. Sammeln Sie die endgültige Lösung im Formulierungskolben und leiten Sie sie durch einen 0,22-Mikrometer-Sterilisationsfilter in ein vormontiertes steriles apyrogenes 50-Milliliter-Glasfläschchen vom Typ 1, das mit einem Gummiseptum verschlossen und mit einer Aluminiumkappe gecrimpt ist. Verwenden Sie anschließend Telemanipulatoren, um eine Probe aus dem Fläschchen des Endprodukts in eine TB-Spritze zu übertragen.

Übergeben Sie die Spritze mit einem bleiabgeschirmten Träger in den Qualitätskontrollraum. Stoßen Sie die Probe in einem bleigeschützten Bereich in ein pyrogenfreies Röhrchen aus. Geben Sie die Probe in kleinere Glasfläschchen für HPLC- und GC-Analysen.

Tragen Sie ein kleines Aliquot auf einen pH-Streifen auf, um den pH-Wert des Endprodukts zu bestimmen. Analytische HPLC-Profile für ER-176 zeigten eine maximale Retentionszeit von 6,103 Minuten bei einer Konzentration von 1,1 Mikrogramm pro Milliliter. Das analytische HPLC-Profil des Radiotracers für C-11 ER-176 zeigte eine signifikante maximale Retentionszeit von 6,356 Minuten mit einer radiochemischen Reinheit von mehr als 99% und einer durchschnittlichen Radioaktivität am Ende der Synthese von 5,4 G Becquerel sowie einer durchschnittlichen molaren Aktivität von 194 G Becquerel pro Mikromol.

Die Gesamtsynthesezeit für die Herstellung von Kohlenstoff-11 ER-176 betrug 36 Minuten.