¹⁸ F-Etiquetado de Radiosondas Funcionalizado con un Aceptador de Fluoruro de Silicio (SiFA) para Tomografía por Emisión de Positrones

El objetivo general del siguiente procedimiento es demostrar el etiquetado de un ligando con el radionúclido fluorado-18, o F-18, utilizando compuestos aceptadores de fluoruro de silicio, en lo sucesivo denominados SiFA. Etiquetar un ligando con F-18 e inyectarlo en el cuerpo permite la toma de imágenes de numerosas enfermedades con tomografía por emisión de positrones, o PET. El flúor-18 es uno de los radionúclidos más importantes para la toma de imágenes PET.

Tiene una vida media de 109 minutos, y el 97% de su descomposición es por emisión de positrones, por lo que es casi perfecto para la toma de imágenes PET. Los péptidos y proteínas son especialmente difíciles de etiquetar con F-18 porque requieren bloques de construcción formados por síntesis de varios pasos. De lo contrario, las macromoléculas constituirán una gran proporción de trazadores PET disponibles.

Para reducir la complejidad del radioetiquetado F-18, se introdujeron aceptadores de fluoruro de silicio como una herramienta fiable. El grupo SiFA consiste en un átomo central de silicio conectado a dos grupos de butilo terciario, una mitad de fenilo derivado y un átomo de flúor. Los dos grupos de butilo terciario imparten estabilidad hidrolítica a la unión de fluoruro de silicio, que es una característica crítica para aplicaciones in-vivo de conjugados SiFA como agentes de imagen.

La mitad fenilo actúa como un vinculador entre el radionúclido y la molécula biológicamente activa, representada como R en este diagrama. Cuando se unen a una biomolécula, los bloques de construcción del SiFA intercambian fácilmente flúor-19 por flúor radiactivo-18 debido a la baja energía de activación de la reacción de intercambio isotópico. El precursor de etiquetado y el compuesto etiquetado F-18 son químicamente idénticos, lo que hace que la purificación sea relativamente simple.

La técnica de etiquetado de intercambio isotópico no canónico utilizada con SiFA también está a la par para facilitar el etiquetado con otras técnicas de etiquetado novedosas como el intercambio isotópico de trifluoroborato y la quelación con flúor de aluminio. Hay que tener en cuenta que el F-18 es un isótopo radiactivo. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo todos los procedimientos detrás de un blindaje adecuado.

El blindaje de plomo es apropiado para este tipo de radiación. Asegúrese de usar insignias de detección de radiación durante todo el procedimiento. Además, deseche inmediatamente los guantes antes de tocar cualquier cosa después de la síntesis, ya que pueden estar contaminados con radiactividad.

Utilice monitores de manos/pies, así como contadores Geiger de panqueques para comprobar la contaminación de las mangas, las manos y los pies. Un número significativo de pequeñas moléculas orgánicas han sido etiquetadas con flúor-18. Sin embargo, la química orgánica intervencionista normalmente requiere condiciones de reacción severas para incorporar F-18 en estas moléculas.

Estas condiciones suelen ser incompatibles con las funcionalidades químicas sensibles y las macromoléculas delicadas, como proteínas y péptidos. Por lo tanto, los nuevos métodos de etiquetado de estas moléculas son muy buscados. La principal ventaja de la técnica SiFA es que permite completar un procedimiento complicado en uno o dos pasos con una purificación mínima para que los radioprotenos F-18 puedan prepararse con menos entrenamiento y experiencia.

Las implicaciones de esta técnica se extienden a los grupos de investigación interesados en las aplicaciones in-vivo de las biomoléculas experimentales. La metodología de etiquetado SiFA utiliza flúor F-18, que se produce rutinariamente en instalaciones de ciclotrones a través del bombardeo de protones de agua O-18. Para la mayoría de las reacciones F-18, el flúor F-18 primero debe separarse del agua del ciclotrón para preparar una solución de stock orgánico anhidro de aniones F-18 altamente nucleófilos para la reacción.

Esto se logra comúnmente a través de la captura de flúor F-18 en un cartucho de intercambio de aniones, elundo el fluoruro con una base y cripta y disuelto en acetonitrilo y secado azeotrópicamente la solución resultante antes de la re-suspensión en el disolvente de reacción seca de elección. Comience por preacondicionar un cartucho de intercambio QMA con 5 molares de carbonato de potasio seguido de agua desionizada. A continuación, pase una solución acuosa de flúor F-18 a través del cartucho QMA preacondicionado en reversa utilizando un adaptador de hombre a macho como se muestra.

Si se van a manejar grandes cantidades de radiactividad, estos pasos se pueden realizar utilizando un módulo de síntesis automatizado o mediante el uso de blindaje adicional en la jeringa. Deseche el agua de oxígeno-18. Eluda las primeras cuatro gotas de los aniones F-18 fijos del cartucho QMA con una solución preparada de kryptofix, carbonato de potasio y acetonitrilo en un vial en V de paredes gruesas y selle el vial.

Coloque el vial en un baño de aceite calentado a 90 grados. Sólo se utilizan las primeras cuatro gotas, ya que la mayoría del fluoruro radiactivo se elue del QMA con estas gotas. Esto reduce la cantidad de base llevada a cabo en nuestra solución de stock F-18, que es necesaria para evitar la degradación de la mitad siFA.

Inserte una aguja de ventilación y una aguja conectada a una corriente de gas argón, luego espere cinco minutos para evaporar los disolventes. Para eliminar restos de agua, agregue acetonitrilo para facilitar la evaporación azeotrópica. Complete este paso dos veces para garantizar la sequedad.

Después de retirar el argón y las agujas de ventilación, vuelva a suspender el residuo de flúor seco en el disolvente de elección, en este caso acetonitrilo, para crear una solución de stock de F-18 altamente reactivo. Esta solución ahora se puede utilizar para el etiquetado. Preacondicione un cartucho ligero C18 enjuagando con etanol y con agua destilada.

Añadir la solución de material de fluoruro F-18 a un vial de reacción que contenga un precursor etiquetado por SiFA. Se puede añadir toda la solución de stock o una alícuota, dependiendo de la cantidad de actividad deseada para la reacción. Deje que la reacción continúe durante cinco minutos a temperatura ambiente sin agitar.

Coloque la mezcla de reacción en una jeringa que contenga 1 tampón de fosfato molar. Pase la solución a través del cartucho C18 preacondicionado para atrapar el trazador etiquetado. A continuación, lave el cartucho con agua destilada y, a continuación, ele el marcador con etanol.

Diluir con tampón de fosfato estéril para inyección. Pase el trazador purificado F-18 resultante a través de un filtro estéril. Para obtener una imagen clara del PET para imágenes de animales pequeños, la dosis del paciente particionado debe estar entre cinco y ocho megabecquerel.

Para uso humano, la dosis de paciente particionada debe estar entre 200 y 300 megabecquerel. Reúna e inyecte una pequeña alícuota del trazador etiquetado F-18 en un sistema HPLC equipado con una columna C18 de fase inversa para confirmar que la pureza radioquímica es superior al 95%El trazador SiFA etiquetado F-18 se puede inyectar en un sujeto animal o humano, y los datos dinámicos recogidos de un escáner PET se pueden reconstruir para crear una serie temporal de imágenes PET tridimensionales. En un ejemplo, este trazador de moléculas pequeñas con etiqueta de SiFA desarrollado para imágenes por cáncer de próstata se ha utilizado con éxito para visualizar tumores implantados en ratones para estudios preclínicos.

La etiqueta SiFA también ha demostrado ser adecuada para radioetiquetado, cáncer dirigido a péptidos como tirosina-3-octreotate o TATE. El marcador de SiFAlin-TATE etiquetado por F-18 que se muestra aquí se ha utilizado para visualizar tumores neuroendocrinos en pacientes con cáncer. La química de etiquetado SiFA junto con los trifluoroboratos y los quelatos con flúor de aluminio representa uno de los primeros métodos de etiquetado F-18 que emplean una reacción de intercambio isotópica extraordinariamente eficiente a temperatura ambiente o por debajo.

El método se puede completar en tan solo 30 minutos, lo que, en comparación con los procedimientos convencionales de radioetiquetado, minimiza el consumo químico y la exposición radiactiva.