Entre las modalidades de la imagen molecular, la tomografía por emisión de positrones (PET) se distingue por su forma de resolución de los procesos bioquímicos asociados a objetivos fisiológicos específicos o regiones de interés 1,2. La sensibilidad característica y la naturaleza no invasiva de la PET se aprovechan para la visualización y cuantificación in vivo de la fisiopatología de la enfermedad, que a menudo revela objetivos invisibles mediante técnicas de imagen más anatómicas como la tomografía computarizada (TC)3 o la resonancia magnética (RM)4. La imagen molecular contemporánea ve la combinación de PET con TC o MR (PET/CT o PET/MR, respectivamente), aprovechando la resolución de alto contraste y los parámetros de imagen cuantificables de la PET para proporcionar mapas de corrección de atenuación altamente precisos (PET/CT) y una resolución espacial mejorada (PET/MR)5, superando algunos obstáculos presentados por la variabilidad en las energías cinéticas más altas de los positrones de radionúclidos como el galio-68 y el rubidio-826. Estas técnicas de imagen de doble modalidad canalizan los atributos distintivos de cada modalidad individual, proporcionando a los clínicos o investigadores una gran cantidad de conocimientos anatómicos y bioquímicos corregistrados sobre el sujeto de estudio5.
La aplicabilidad clínica de esta técnica de imagen es vasta, ofreciendo visualización y medición de procesos fisiológicos a nivel molecular tan diversos como el metabolismo de la glucosa 7,8, la unión al receptor de neurotransmisores9, la perfusión miocárdica10 y diversas afecciones neurológicas11. Fuera del uso clínico, los atributos inherentes de la PET se alinean para desempeñar un papel integral en el desarrollo de fármacos diagnósticos y terapéuticos, lo que permite la cuantificación de parámetros como el potencial de unión (BP), la biodistribución, el volumen de distribución (VT) y la ocupación del receptor del fármaco (RO%) mediante la observación directa de la interacción de la farmacología, la farmacocinética y la farmacodinamia. Esto, a su vez, contribuye a las determinaciones, incluyendo si un compuesto alcanza un objetivo a una concentración de dosis efectiva (ED50), el grado de penetración efectiva de la barrera hematoencefálica, la integridad metabólica del compuesto y la dosis y el intervalo de dosificación apropiados11.
Al desarrollar una sonda útil para la obtención de imágenes por PET, tras la identificación de un biomarcador apropiado y la selección de un ligando asociado, el radiomarcaje de la biomolécula con un radionúclido PET adecuado produce la sonda radiotrazadora para el estudio PET. Entre los radionúclidos PET para investigar cuestiones biológicas, farmacológicas o médicas, el carbono-11 ofrece una combinación de versatilidad sintética y características físicas favorables que permite su uso generalizado en diversas biomoléculas y ligandos elegibles6. Con una emisión de positrones del 99,8% y una vida media de 20,4 minutos12, el carbono-11 permite la administración repetida a los sujetos en intervalos cortos, al tiempo que permite síntesis de varios pasos. Sin embargo, estas ventajas requieren una instalación con capacidades de ciclotrón y radioquímica in situ5.
Dichas instalaciones requieren métodos de metilación fiables, potentes y reproducibles que permitan el radiomarcaje de moléculas precursoras, a menudo con el sustrato electrofílico [11C]iodometano ([11C]CH3I) o [11C]metiltriflato ([11C]CH3OTf)13. Un módulo de radiosíntesis, tal como lo suministra el fabricante, está típicamente configurado para un enfoque de recipiente de reacción a reacciones de metilación [11C]14. Esto implica enfriar el recipiente para una retención efectiva de [11C]yodometano o [11C]triflato de metilo en el momento de la entrega, sellar y calentar el recipiente para efectuar la reacción, enfriar y luego transferir el contenido reaccionado a un sistema de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) para la purificación semipreparativa13. Si bien es efectiva15, esta técnica presenta numerosos puntos estructurales potenciales de falla, que involucran tabiques viales, agujas y líneas de transferencia asociadas.
La necesidad de un método de metilación más fiable y reproducible guió la investigación y la búsqueda de una modificación de disolvente cautivo para muchos de nuestros protocolos de síntesis de radioligandos de carbono-11. Este enfoque tiene como objetivo abordar las limitaciones del método convencional de recipientes de reacción y, al mismo tiempo, mantener o mejorar la eficiencia del radiomarcaje.

Figura 2: Diseño y flujo de la síntesis de recipientes de reacción y método de bucle. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
La química de solventes cautivos ofrece la promesa de una captura eficiente y una reacción con el reactivo de radiomarcaje mediante la propagación de la solución precursora sobre un área grande de un material o estructura de soporte, y luego dirigir el reactivo de marcado gaseoso en contacto con el material recubierto 16,17. Esto mejora el grado y la calidad del contacto entre las dos fases reactivas16,18. Se han documentado numerosas implementaciones y variaciones de esta técnica desde 1985 16,17,18,19,20, y ha encontrado aplicación con [11C]yoduro de metilo, [11C]triflato de metilo, así como reacciones de radiomarcaje de dióxido de carbono [11 C] reactivo de Grignard 20. El refinamiento adicional fue presentado por la discusión de la química del "método de bucle" de solvente cautivo, originalmente descrita por Wilson et al., que no requiere ningún soporte adicional al ya ofrecido por el circuito de purificación de HPLC, ni calentamiento o enfriamiento del ambiente de reacción13. Se encontró que el radiomarcaje con solvente cautivo "método de bucle" imparte reacciones de metilación de yodometano y triflato de metilo [11C] con las virtudes de pérdida de transferencia mínima, alto rendimiento radioquímico, alta actividad molar, disminución del tiempo de reacción y simplicidad 7,21,22,23.
En este trabajo describimos la implementación por parte de nuestro grupo de la técnica de metilación del "método de bucle" [11C] descrita originalmente por Wilson13, y otras posteriores 14,15,18,21,22,23, (ver Figura 2) por medio de modificación mecánica (ver Figura 3) a nuestro módulo de síntesis (en adelante, el Módulo). Estas modificaciones mecánicas, que se ajustaban lo más posible al espíritu aspiracional de la simplicidad, fueron mínimas y accesibles, lo que resultó en una reducción general de la complejidad de la ingeniería y solo en la adición de componentes esenciales a los ya instalados por el fabricante del módulo como asociados con una disposición de radioetiquetado de recipiente de reacción predeterminada. Esto se refleja en la decisión de utilizar el bucle de purificación de HPLC de acero inoxidable ya suministrado y preinstalado por el fabricante del módulo, como se describe a continuación, que resultó compatible y eficaz con las síntesis examinadas. Discutimos, con todo detalle, el protocolo de radiomarcaje del método de bucle completo y validado utilizado en la producción de investigación clínica para la síntesis del radiotrazador [11C]-(R)-N-sec-butil-4-(2-clorofenil)-N-metilquinazolina-2-carboxamida,[11C]ER-176 (1), utilizando yodometano carbono-11. Además, comparamos numerosos atributos relacionados con la eficiencia del radiomarcaje realizado tanto por el método del reactor como por el método del bucle a través de tres radioligandos adicionales, que incluyen (S,S)-[11C]metilreboxetina ([11C]MRB (2)),[11C]-meta-hidroxiefedrina ([11C]mHED (3)) y 2-[4-[(11C)metilamino]fenil]-1,3-benzotiazol-6-ol ([11C]PiB (4)) desarrollados en nuestras instalaciones, según lo determinado por el análisis de los lotes sintetizados (ver Tabla 1 yFigura 1 ). Esta comparación ilustra la clara ventaja de parámetros como el rendimiento radioquímico y la actividad molar asociados con la implementación del radiomarcaje por "método de bucle", que se obtiene mediante modificaciones de módulos accesibles y sencillas de costo mínimo para el laboratorio de radioquímica.