Name: אופטימיזציה של תגובות רדיוכימיות באמצעות מערכי טיפות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-12T14:15:00.000+00:00
Duration: 10 min 54 s
Description: למד אופטימיזציה של תגובות רדיוכימיות באמצעות מערכי טיפות מיקרוסקופיים המאפשרים 16 תגובות במקביל. השיטה מפחיתה צריכת מגיבים פי מאה ומאיצה פיתוח רדיופרמצבטיקה כמו Fallypride.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים למתקן הקיקלוטרון הביו-רפואי של UCLA ודר' רוג'ר סלביק וד"ר ג'וזפה קרלוצ'י על שסיפקו בנדיבות [18F]פלואוריד למחקרים אלה ול- UCLA NanoLab על תמיכה בציוד לייצור שבבים.

התראה: פרוטוקול זה כרוך בטיפול בחומרים רדיואקטיביים. אין לבצע ניסויים ללא ההכשרה הדרושה וציוד מגן אישי ואישור ממשרד בטיחות הקרינה בארגון שלך. ניסויים צריכים להתבצע מאחורי מיגון קרינה, רצוי בתא חם מאוורר
1. ייצור שבבים מרובי תגובות
הערה: אצוות של שבבי מיקרו-דרופלט רב-תכליתיים מיוצרות מוופלים סיליקון בגודל 4 אינץ' בטכניקות פוטוליטוגרפיה סטנדרטיות, כפי שנוקע בעבר10 (איור 1). הליך זה יפיק 7 שבבים כל אחד עם מערך של 4 x 4 אתרי תגובה.
<ol><li>מניחים רקיק סיליקון על צ'אק מעיל ספין, להבטיח כי הוא מרוכז. הפקדה 3 מ"ל של פתרון polytetrafluoroethylene במרכז הוופל עם פיפטה העברה וופל מעיל ב 1000 סל"ד עבור 30 s (500 סל"ד / s רמפה).</li>
	<li>כדי לחזק את הציפוי, מניחים את הוופל על פלטה חמה של 160 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות ולאחר מכן מעבירים לפלטה חמה של 245 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
	<li>אנאל את הציפוי בתנור בטמפרטורה גבוהה ב 340 מעלות צלזיוס עבור 3.5 שעות תחת אווירת חנקן, ואחריו קירור ל 70 מעלות צלזיוס ברמפה 10 °C /min.</li>
	<li>מניחים את רקיק הסיליקון על צ'אק מעיל ספין, להבטיח כי הוא מרוכז. יוצקים 2 מ"ל של פוטורסיסט חיובי במרכז הוופל באמצעות פיפטה העברה, ולאחר מכן לבצע ציפוי ב 3000 סל"ד עבור 30 s (1000 סל"ד / s רמפה).</li>
	<li>לחזק את photoresist על ידי ביצוע אפייה רכה של הוופל על 115 מעלות צלזיוס כיריים במשך 3 דקות.</li>
	<li>התקן את הוופל ואת מסכת הפוטו-מסיכה במיישר מסכות ובצע חשיפה של 14 שניות בעוצמה של 12 מגה-ואט/ס"מ2 מנורה ואורך גל של 356 ננומטר במצב מגע קשיח. שלב זה משתמש במסכת שקיפות המכילה את תבנית הפוליטרפלואורואתילן הסופית השלילית, כלומר תבנית בקוטר 4 אינץ' של 4 עותקים של שבב 16 התגובות, עם אתרי תגובה שקופים וכל האזורים האחרים בצבע אטום.</li>
	<li>לטבול את הוופל באמצעות 20 מ"ל של פתרון מפתח photoresist במיכל זכוכית במשך 3 דקות עם תסיסה קלה לפתח את התבנית החשופה.</li>
	<li>לשטוף את הפתרון המתפתח על ידי שקיעת הוופל במיכל זכוכית עם 20 מ"ל של מים DI במשך 3 דקות עם תסיסה קלה. יבש את הוופל עם אקדח חנקן.</li>
	<li>הסר את אזורי polytetrafluoroethylene חשופים באמצעות תחריט תגובתי-יון (RIE) עם פלזמת חמצן בתנאים הבאים: 30 s חשיפה, 100 mTorr לחץ, 200 W כוח, ו 50 sccm זרימת חמצן.</li>
	<li>קוצצים את הוופל לשבבים בודדים (7 סה"כ לכל וופל) באמצעות חותך רקיק סיליקון.</li>
	<li>לטבול כל שבב אצטון במשך 1 דקות כדי להסיר את photoresist, ואז isopropanol במשך 1 דקות. לבסוף, יבש כל שבב עם אקדח חנקן.</li>
	<li>מניחים שבבים יבשים במיכל זכוכית ומכסים בנייר אלומיניום לאחסון עד לשימוש.</li>
</ol>2. תכנון מחקר האופטימיזציה
הערה: בפרוטוקול זה, סינתזה של הרדיופארמה [18F]fallypride משמשת כדוגמה להמחשת מיטוב תפוקה גבוהה (איור 2). עם שבב אחד, 16 תגובות בו זמנית ניתן לבצע, למשל, עם ריכוז מבשר מגוון (8 ריכוזים שונים, n = 2 משכפל כל אחד). התנאים ממופים לאתרי תגובה באיור 3A. ניתן לבצע התאמות בפרוטוקול זה כדי למטב פרמטרי תגובה אחרים (למשל ממס תגובה, נפח תגובה, כמות TBAHCO3וכו ') או radiopharmaceuticals אחרים.
<ol><li>בחר את פרמטרי התגובה שברצונך לגוון, את הערכים הספציפיים בהם יש להשתמש ואת מספר השכפולים.</li>
	<li>חשב את מספר השבבים הדרושים לביצוע הניסוי.</li>
	<li>עבור כל שבב, להכין מפה של אילו תנאי תגובה ישמשו בכל אתר תגובה כדי לסייע בהכנה ריאגנט וביצוע תגובות טיפה.</li>
</ol>3. הכנת ריאגנטים וחומרים לאופטימיזציה של הרדיוסינתזה של [18F]fallypride
הערה: הרדיוסינתזה המבוססת על טיפה של [18F]fallypride (איור 2) מתחילה בתוספת של [18F]fluoride] וזרז העברת פאזה (TBAHCO3)לאתר התגובה, ואחריו חימום כדי לאדות מים ולהשאיר שאריות מיובשות. לאחר מכן, טיפה של הקדמה (tosyl-fallypride) בממס תגובה (אלכוהול תקסיל ואצטוניטריל) מתווסף ומחומם לבצע את תגובת radiofluorination. לבסוף, המוצר הגולמי נאסף מהשבב לניתוח. יש להתאים את הליכי ההכנה והסינתזה של ריאגנטים אם מבצעים אופטימיזציה של מכשיר מעקב אחר.
<ol><li>הכן פתרון מלאי של ממס התגובה, המורכב אלכוהול קסיל ואצטוניטריל ב 1:1 על ידי תערובת נפח. ודא שאמצעי האחסון מספיק כדי ליצור את סידרת הדילול המתוכננת. בדוגמה זו מיטוב, ~ 30 μL מספיק.</li>
	<li>הכן פתרון מלאי μL 30 של הקדמה (tosyl-fallypride) בממס התגובה עם הריכוז המרבי שיש לחקור (77 מ"מ). ודא שעוצמת הקול מספיקה כדי לבצע את הניסוי המתוכנן. בדוגמה זו מיטוב, ~ 30 μL מספיק.</li>
	<li>מפתרון מלאי מבשר ממס תגובה, לבצע דילול סדרתי 2x כדי להכין את הריכוזים השונים של פתרון מבשר. ודא שאמצעי האחסון של כל דילול מספיק כדי לבצע את מספר השכפולים הרצוי עבור כל תנאי. בדוגמה זו אופטימיזציה, ~ 15 μL של כל ריכוז מספיק.</li>
	<li>הכן צינורות microcentrifuge כדי לאסוף כל מוצר תגובה גולמי באמצעות סמן קבוע כדי לסמן כל צינור עם מספר ייחודי. ודא שהמספר הכולל של צינורות מיקרוצנטריפוגה תואם למספר התנאים כפול מספר השכפולים (8 x 2 = 16).</li>
	<li>הכן מלאי של פתרון איסוף (10 מ"ל) הכולל 9:1 מתנול:DI מים (v / v). Aliquot 50 μL לתוך כל אחד 16 צינורות microcentrifuge נוספים שכותרתו (אחד לכל אתר תגובה על השבב).</li>
	<li>הכינו [18F]fluoride stock פתרון בצינור microcentrifuge 500 μL על ידי ערבוב [18F ]פלואוריד /[18O]H2O (~ 260 MBq [7 mCi]) עם 75 מ"מ TBAHCO3 פתרון (56 μL) ודילול עם מים DI עד 140 μL. 8 μL של פתרון זה ייטען לכל אתר תגובה (המכיל ~ 15 MBq [0.40 mCi] של פעילות, ו 240 nmol של TBAHCO3).</li>
</ol>4. סינתזה מקבילה של [18F]fallypride עם ריכוזי קודמן שונים
הערה: השבב מופעל על גבי פלטפורמת חימום (שנבנתה כאמור13) המורכבת מתנור קרמי 25 מ"מ x 25 מ"מ, הנשלט באמצעות בקר טמפרטורה כבוי באמצעות אות התרמוקופל הפנימי למשוב. טמפרטורות פני השטח של התנור כוילו באמצעות הדמיה תרמית. אם פלטפורמה כזו אינה זמינה, ניתן להשתמש בזוג צלחות חמות (אחת ב-105 מעלות צלזיוס ואחת ב-110 מעלות צלזיוס).
<ol><li>טען [18F]פתרון מלאי פלואוריד (עם זרז העברת פאזה).<ol>
<li>באמצעות micropipette, לטעון טיפה 8 μL של [18F ]פתרון מלאי פלואוריד על נקודת התגובה הראשונה של שבב רב תגובה. למדוד את הפעילות של השבב על ידי הצבתו במינון calibrator ולתעד את הזמן שבו המדידה מתבצעת.</li>
		<li>הסר את השבב מן calibrator מינון ולאחר מכן לטעון טיפה 8 μL של [18F]פלואוריד פתרון מלאי על נקודת התגובה השנייה. למדוד את הפעילות על השבב על ידי הצבתו שוב במינון calibrator ולתעד את הזמן שבו המדידה מתבצעת.</li>
		<li>חזור על הפעולה עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב.</li>
		<li>חשב את הפעילות שנטענה לכל נקודת תגובה על-ידי מדידת הפעילות לאחר טעינת הרדיואיסוטופה וחיסור המדידה הקודמת (תוקנה על-ידי ריקבון) לפני טעינת האתר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>יישר את השבב מרובה התגובות על התנור.<ol>
<li>מוסיפים שכבה דקה של משחה תרמית על גבי תנור הקרמיקה.</li>
		<li>הנח בזהירות את השבב על גבי התנור באמצעות פינצטה כדי למנוע את שפיכת הטיפות, תוך יישור פינת הייחוס של השבב לפינת הייחוס של התנור (כפי שמוצג באיור 3B). השבב יתחמם בכמות קטנה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>יבש את הזרז [18F]פלואוריד והעברת פאזה.<ol>
<li>מחממים את השבב במשך דקה על ידי הגדרת התנור ל 105 מעלות צלזיוס בתוכנית הבקרה כדי לאדות את הטיפות ליובש משאיר שאריות מיובשות של [18F ]פלואוריד ו TBHACO3. לאחר דקה, מצננים את השבב על ידי כיבוי התנור והפעלת מאוורר הקירור באמצעות תוכנית הבקרה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הוסף את פתרון קודמן.<ol>
<li>באמצעות micropipette, להוסיף פתרון 6 μL של מבשר fallypride על גבי שאריות מיובשות באתר התגובה הראשון.</li>
		<li>חזור על הפעולה עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב. השתמש בתוכנית המיטוב כדי לקבוע באיזה ריכוז של סדרת הדילול נעשה שימוש עבור כל אתר תגובה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בצע תגובת פלואורינציה.<ol>
<li>מחממים כל שבב ל 110 מעלות צלזיוס במשך 7 דקות באמצעות תוכנית הבקרה כדי לבצע תגובת radiofluorination. לאחר מכן, לקרר את השבב על ידי כיבוי התנור והפעלת מאוורר קירור עם תוכנית הבקרה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאסוף את המוצרים הגולמיים מאתרי התגובה.<ol>
<li>לאסוף את המוצר הגולמי באתר התגובה הראשון על ידי הוספת 10 μL של פתרון איסוף מצינור microcentrifuge המיועד באמצעות micropipette. לאחר המתנה של 5 שניות, השתמש במיקרופיפט (עם אותו קצה מותקן) כדי לשאוף את המוצר הגולמי המדולל ולהעביר לצינור המיקרוצנטריפוגה המסומן המתאים שלו.</li>
		<li>חזור על תהליך זה בסך הכל 4 פעמים באמצעות אותו קצה פיפטה עבור כל הפעולות.</li>
		<li>חזור על תהליך האיסוף עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. ניתוח סינתזה כדי לקבוע את ביצועי התגובה ואת התנאים האופטימליים
<ol><li>קבע את "יעילות האיסוף" עבור התגובה הראשונה בשבב.<ol>
<li>מניחים את הצינור microcentrifuge עם המוצר הגולמי שנאסף של נקודת התגובה הראשונה בקליברטור המינון כדי למדוד את הפעילות. רשום את המדידה ואת השעה של המדידה.</li>
		<li>חשב את יעילות האיסוף על-ידי חלוקת הפעילות של המוצר הגולמי שנאסף על-ידי הפעילות ההתחלתית הנמדדת עבור אותו אתר תגובה (תיקון ערכי הפעילות לאותה נקודת זמן).</li>
		<li>חזור על הפעולה עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב.</li>
	</ol></li>
	<li>לנתח את הרכב (יעילות פלואורינציה) של כל מוצר גולמי שנאסף. הערה: כדי להפוך את הניתוח המעשי של כל הדגימות בתוך זמן קצר, יעילות פלואורינציה מנותחת באמצעות כרומטוגרפיה שכבה רדיו-דק תפוקה גבוהה שתוארה בעבר (רדיו-TLC)גישה 14. טכניקה זו מאפשרת עד שמונה דגימות להיות מעובד במקביל על ידי איתור אז זה לצד זה (5 מ"מ המגרש, 0.5 μL לכל נקודה) על צלחת TLC אחת, לאחר מכן לפתח יחד, וביצוע קריאה יחד באמצעות Cerenkov הדמיה14,15. לדוגמה אופטימיזציה עם 16 תגובות מקבילות, 2 לוחות TLC נדרשים. אפשרות נוספת היא להשתמש בכרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (רדיו-HPLC) לניתוח, אם כי הזמן להפרדה, ניקוי ושיווי משקל עשוי להגביל את מספר הדגימות שניתן לנתח.<ol>
<li>עבור כל צלחת TLC (50 מ"מ x 60 מ"מ), עם עיפרון, צייר קו במרחק של 15 מ"מ מקצה אחד של 50 מ"מ (למטה), וקו נוסף במרחק של 50 מ"מ מאותו קצה. השורה הראשונה היא קו המקור; השני הוא הקו הקדמי ממס. צייר 8 "X" קטנים לאורך קו המקור בריווח של 5 מ"מ כדי להגדיר את מיקום איתור הדגימה עבור כל אחד מ-8 "נתיבים".</li>
		<li>באמצעות micropipette, להעביר 0.5 μL של המוצר הגולמי הראשון על צלחת TLC ב "X" עבור הנתיב הראשון. יש לחזור על הפעולה לקבלת מוצרים גולמיים נוספים (עד 8 לכל צלחת TLC). המתן עד שנקודות המוצר הגולמי יתייבשו על צלחת ה- TLC.</li>
		<li>עבור כל צלחת TLC, לפתח באמצעות שלב נייד של 60% MeCN ב 25 mM NH4HCO2 עם 1% תה (v / v) עד חזית הממס מגיע לקו הקדמי ממס. המתן עד שהממס בצלחת TLC יתייבש ולאחר מכן יכסה במגלשת מיקרוסקופ זכוכית (76.2 מ"מ x 50.8 מ"מ, בעובי 1 מ"מ).</li>
		<li>השג תמונת רדיואקטיביות של כל לוח TLC על ידי הנחת הצלחת במערכת הדמיה Cerenkov לחשיפה של 5 דקות. ביצוע תיקוני תמונה סטנדרטיים (חיסור זרם כהה, תיקון שדה שטוח, סינון חציוני וחיסור רקע).</li>
		<li>השתמש באזור עניין (ROI) ניתוח עבור הנתיב הראשון של צלחת TLC הראשונה. צייר אזורים סביב כל רצועה הנראית בנתיב. התוכנה ת לחשב את השבר של אינטנסיביות משולבת של כל אזור (הלהקה) לעומת העוצמה המשולבת הכוללת של כל האזורים (להקות).</li>
		<li>בשלב נייד זה, הרצועות הבאות צפויות להיות בגורמי השמירה שצוינו: Rf = 0.0: Unreacted [18F]פלואוריד; Rf = 0.9: [18F]fallypride; Rf = 0.94: מוצר צדדי. קבע את יעילות הפלואורינציה כשבר הפעילות ברצועה [18F]fallypride.</li>
		<li>חזור על ניתוח זה עבור כל הנתיבים האחרים על כל לוחות TLC. הערה: אם תא הדמיה Cerenkov אינו זמין, חיה קטנה (פרה-קולינית) במערכת הדמיה אופטית vivo יכול לשמש כדי לדמיין את לוחות TLC. לחלופין, ניתן להשתמש בסורק TLC דו-ממדי. לחלופין, אם רק סורק TLC חד מימדי זמין, ניתן לנתח את לוחות TLC על ידי חיתוך לרצועות עם מספריים (1 לנתיב), וסריקת כל רצועה בנפרד.</li>
	</ol></li>
	<li>קבע את התשואה הרדיוכימית הגולמית (RCY גולמי) עבור כל אתר תגובה.<ol>
<li>קבע את ה- RCY הגולמי עבור המוצר הגולמי הראשון על-ידי הכפלת יעילות האיסוף ביעילות הפלואורינציה.</li>
		<li>חזור על הפעולה עבור כל אתרי התגובה האחרים.</li>
	</ol></li>
	<li>ניתוח התוצאות<ol>
<li>ערכי צבירה עבור כל ניסויי שכפול לסטיית ממוצע וסטנדרט.</li>
		<li>התווה את יעילות האיסוף, יעילות הפלורציה ו- RCY הגולמי כפונקציה של הפרמטר שהיה מגוון (ריכוז קודמן בדוגמה זו).</li>
		<li>בחר את התנאים האופטימליים בהתבסס על הקריטריונים הרצויים. בדרך כלל, זהו RCY הגולמי המרבי. בנוסף, הנקודה נבחרת לעתים קרובות באזור שבו השיפוע של הגרף שטוח יחסית, המציין שהוא חסר רגישות לשינויים קטנים בפרמטר, ומספק פרוטוקול חזק יותר.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+emission+tomography+molecular+imaging+for+drug+development%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Clinical+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Positron emission tomography molecular imaging for drug development.</a> British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).</li>
<li>Piel, M., Vernaleken, I., Rösch, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+emission+tomography+in+CNS+drug+discovery+and+drug+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Positron emission tomography in CNS drug discovery and drug monitoring.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 57 (22), 9232-9258 (2014).</li>
<li>Cherry, S. R., Sorenson, J. A., Phelps, M. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCherry%2C+SR+%22Physics+in+Nuclear+Medicine%22">Physics in Nuclear Medicine</a>. , Elsevier Saunders. Philadelphia, PA, USA. (2012).</li>
<li>Knapp, K. -A., Nickels, M. L., Manning, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+current+role+of+microfluidics+in+radiofluorination+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Imaging+and+Biology%22%5BJournal%5D)">The current role of microfluidics in radiofluorination chemistry.</a> Molecular Imaging and Biology. 22 (3), 463-475 (2020).</li>
<li>Rensch, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics%3A+A+groundbreaking+technology+for+PET+tracer+production%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Microfluidics: A groundbreaking technology for PET tracer production.</a> Molecules. 18 (7), 7930-7956 (2013).</li>
<li>Pascali, G., Watts, P., Salvadori, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+in+radiopharmaceutical+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nuclear+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Microfluidics in radiopharmaceutical chemistry.</a> Nuclear Medicine and Biology. 40 (6), 776-787 (2013).</li>
<li>Keng, P. Y., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+microfluidics%3A+A+new+paradigm+for+radiochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">Digital microfluidics: A new paradigm for radiochemistry.</a> Molecular Imaging. 14, 579-594 (2015).</li>
<li>Wang, J., Chao, P. H., Janet, S., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performing+multi-step+chemical+reactions+in+microliter-sized+droplets+by+leveraging+a+simple+passive+transport+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Performing multi-step chemical reactions in microliter-sized droplets by leveraging a simple passive transport mechanism.</a> Lab on a Chip. 17 (24), 4342-4355 (2017).</li>
<li>Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-compact%2C+automated+microdroplet+radiosynthesizer%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Ultra-compact, automated microdroplet radiosynthesizer.</a> Lab on a Chip. (19), 2415-2424 (2019).</li>
<li>Rios, A., Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+multi-reaction+microdroplet+platform+for+rapid+radiochemistry+optimization%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">A novel multi-reaction microdroplet platform for rapid radiochemistry optimization.</a> RSC Advances. 9 (35), 20370-20374 (2019).</li>
<li>Sergeev, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performing+radiosynthesis+in+microvolumes+to+maximize+molar+activity+of+tracers+for+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Communications+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Performing radiosynthesis in microvolumes to maximize molar activity of tracers for positron emission tomography.</a> Communications Chemistry. 1 (1), 10(2018).</li>
<li>Pascali, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+nucleophilic+18F+radiofluorinations+using+a+microfluidic+reaction+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Optimization of nucleophilic 18F radiofluorinations using a microfluidic reaction approach.</a> Nature Protocols. 9 (9), 2017-2029 (2014).</li>
<li>Lisova, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+radiosynthesis%2C+preclinical+imaging+and+dosimetry+study+of+%5B18F%5DAMBF3-TATE%3A+A+potential+PET+tracer+for+clinical+imaging+of+somatostatin+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Nuclear+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Microscale radiosynthesis, preclinical imaging and dosimetry study of [18F]AMBF3-TATE: A potential PET tracer for clinical imaging of somatostatin receptors.</a> Nuclear Medicine and Biology. 61, 36-44 (2018).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+radio-TLC+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nuclear+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">High-throughput radio-TLC analysis.</a> Nuclear Medicine and Biology. 82-83, 41-48 (2020).</li>
<li>Dooraghi, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+microfluidic+PET+tracer+synthesis+with+Cerenkov+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Optimization of microfluidic PET tracer synthesis with Cerenkov imaging.</a> Analyst. 138 (19), 5654-5664 (2013).</li>
<li>Collins, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+diverse+PET+probes+with+limited+resources%3A+24+18F-labeled+compounds+prepared+with+a+single+radiosynthesizer%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Production of diverse PET probes with limited resources: 24 18F-labeled compounds prepared with a single radiosynthesizer.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (43), 11309-11314 (2017).</li>
<li>Lazari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+automated+production+of+diverse+18F-labeled+PET+tracers+on+the+ELIXYS+multireactor+radiosynthesizer+without+hardware+modification%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine+Technology%22%5BJournal%5D)">Fully automated production of diverse 18F-labeled PET tracers on the ELIXYS multireactor radiosynthesizer without hardware modification.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 203-210 (2014).</li>
<li>Lisova, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid%2C+efficient%2C+and+economical+synthesis+of+PET+tracers+in+a+droplet+microreactor%3A+application+to+O-%282-%5B18F%5Dfluoroethyl%29-L-tyrosine+%28%5B18F%5DFET%29%5BTitle%5D)+AND+%22EJNMMI+Radiopharmacy+and+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Rapid, efficient, and economical synthesis of PET tracers in a droplet microreactor: application to O-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tyrosine ([18F]FET).</a> EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 1(2019).</li>
<li>Wang, J., Holloway, T., Lisova, K., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Green+and+efficient+synthesis+of+the+radiopharmaceutical+%5B18F%5DFDOPA+using+a+microdroplet+reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Reaction+Chemistry+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Green and efficient synthesis of the radiopharmaceutical [18F]FDOPA using a microdroplet reactor.</a> Reaction Chemistry & Engineering. 5 (2), 320-329 (2020).</li>
<li>Lisova, K., Wang, J., Rios, A., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptation+and+optimization+of+%5BF-18%5D+Florbetaben+%28%5BF-18%5D+FBB%29+radiosynthesis+to+a+microdroplet+reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Labelled+Compounds+and+Radiopharmaceuticals%22%5BJournal%5D)">Adaptation and optimization of [F-18] Florbetaben ([F-18] FBB) radiosynthesis to a microdroplet reactor.</a> Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 62, 353-354 (2019).</li>
<li>Wang, J., Chao, P. H., Slavik, R., van Dam, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-GBq+production+of+the+radiotracer+%5B18F%5Dfallypride+in+a+droplet+microreactor%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Multi-GBq production of the radiotracer [18F]fallypride in a droplet microreactor.</a> RSC Advances. 10 (13), 7828-7838 (2020).</li>
</ol>

חברי ההנהלה של אוניברסיטת קליפורניה העניקו רישיון לטכנולוגיה לסופי בע"מ שהומצאה על ידי ד"ר ואן דאם, ולקחו הון עצמי בסופי בע"מ כחלק מעסקת הרישוי. ד"ר ואן דאם הוא מייסד ויועץ של סופי בע"מ. שאר המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי המכון הלאומי לסרטן (R33 240201).

בשל מגבלות של מערכות רדיוכימיה קונבנציונליות המאפשרות רק מספר קטן של תגובות ביום וצורכות כמות משמעותית של ריאגנטים לכל נקודת נתונים, ניתן לחקור רק חלק זעיר משטח הפרמטרים של התגובה הכוללת בפועל, ופעמים רבות התוצאות מדווחות ללא חזרות (n = 1). בהשוואה למערכות קונבנציונליות, פלטפורמת רדיוסינתזה מרובת תגובה זו הופכת את ביצוע מחקרים מקיפים וקפדניים יותר של תנאי רדיוסינתזה תוך צריכת מעט מאוד זמן וכמות של קודמן, מה שעשוי לאפשר תובנות חדשות על פרמטרים המשפיעים על תפוקת המוצר ועל היווצרות המוצר הצדדי. ניתן להשתמש במידע כדי לבחור א...

טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) רדיופארמה נמצאים בשימוש נרחב ככלי מחקר לניטור תהליכים ביוכימיים ספציפיים ב- vivo ומחלות מחקר, ולפיתוח תרופות וטיפולים חדשים. יתר על כן, PET הוא כלי קריטי לאבחון או בימוי המחלה וניטור תגובת המטופל לטיפול1,2,3. בשל זמן מחצית החיים הקצר של רדיואיזוטופים PET (למשל, 110 דקות עבור רדיופארמה פלואור-18 שכותרתו) וסיכון קרינה, תרכובות אלה מוכנים באמצעות מערכות אוטומטיות מיוחדות הפועלות מאחורי מיגון קרינה ויש להכין ממש לפני השימוש.
המערכות הנוכחיות המשמשות לסנתז radiopharmaceuticals נועדו לייצר אצוות גדולות המחולקות לתוך מינונים בודדים רבים לחלוק את עלות הייצור. בעוד שהמערכות הנוכחיות מתאימות לייצור מכשירי רדיו נפוצים כמו [18F]FDG (מכיוון שניתן לתזמן סריקות מטופלים מרובים וניסויי מחקר ביום אחד), מערכות אלה יכולות להיות בזבזניות לייצור מכשירי רדיו חדשניים במהלך פיתוח בשלב מוקדם, או פחות נפוץ radiotracers. כמויות שמערכות קונבנציונליות משתמשות בהן נמצאות בדרך כלל בטווח של 1-5 מ"ל, והתגובות דורשות כמויות מבשר בטווח של 1-10 מ"ג. יתר על כן, באמצעות radiosynthesizers קונבנציונאלי הוא בדרך כלל מסורבל במהלך מחקרי אופטימיזציה מאז המנגנון הופך מזוהם לאחר השימוש ואת המשתמש חייב לחכות רדיואקטיביות להתנוון לפני ביצוע הניסוי הבא. מלבד עלות הציוד, העלות של radioisotope ריאגנטים יכול, אם כן, להיות משמעותי מאוד עבור מחקרים הדורשים ייצור של קבוצות מרובות. זה יכול להתרחש, למשל, במהלך אופטימיזציה של פרוטוקולי סינתזה עבור radiotracers הרומן כדי להשיג תשואה מספיקה ואמינות למחקרים ראשוניים הדמיה vivo.
טכנולוגיות מיקרופלואידיות שימשו יותרויותרברדיוכימיה כדי לנצל מספר יתרונות על פני מערכות קונבנציונליות 4,5,6. פלטפורמות מיקרופלואידיות, כולל אלה המבוססות על נפחי תגובה μL 1-107,8,9 , הראו הפחתה משמעותית של נפחי ריאגנט וצריכת סימנים מקדימים יקרים, כמו גם זמניתגובהקצרים. הפחתות אלה מובילות לעלויות נמוכות יותר, שלבי חימום ואידוי מהירים יותר, טיהור קצר וישיר יותר במורד הזרם, תהליך כימיה "ירוק" הכולל10, ופעילות טוחנת גבוהה יותר של מכשירי הרדיו המיוצרים11. שיפורים אלה עושים את זה מעשי יותר לבצע מחקרי אופטימיזציה נרחבים יותר על ידי הפחתת העלות ריאגנט של כל סינתזה. יתרונות נוספים ניתן להשיג על ידי ביצוע ניסויים מרובים מקבוצה אחת של radioisotope ביום אחד. לדוגמה, רדיוסינתיסייזרים של כימיית זרימה מיקרופלואידית הפועלים ב"מצב גילוי "יכולים לבצע ברצף עשרות תגובות, כל אחת באמצעות 10s בלבד של נפח תגובת μL12.
בהשראת יתרונות אלה, פותח שבב מערך טיפות רב-תגובה שבו תגובות מיקרו-וולומיות מוגבלות למערך של מלכודות מתח-פנים על משטח סיליקון, שנוצרו באמצעות ציפוי טפלון בדוגמת. שבבים אלה מאפשרים תגובות מרובות בסולם 1-20 μL להתבצע בו זמנית, פתיחת האפשרות לחקור 10s של תנאי תגובה שונים ליום, כל אחד עם עותקים משוכפלים מרובים. במאמר זה, התועלת של גישה חדשה זו תפוקה גבוהה לביצוע אופטימיזציות רדיוכימיה מהירה וזולה מודגם. שימוש בשבבי טיפה מרובי תגובה מאפשר חקירה נוחה של ההשפעה של ריכוזי ריאגנטים וממס תגובה, ושימוש בשבבים מרובים יכול לאפשר חקר טמפרטורת התגובה והזמן, כל זאת תוך צריכת כמויות נמוכות מאוד של מבשר.

<table><tbody><tr><td>2,3-דימתיל-2-בוטנול (אלכוהול תקסיל)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>594-60-5</td><td>98%</td></tr> <tr><td>אצטון</td><td>KMG כימיקלים</td><td></td><td>לחדר נקי LP בדרגת LP</td></tr><tr><td>פורמט אמוניום (NH4HCO2)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>540-69-2</td><td>97%</td></tr><tr><td>acetonitrile נטול מים (MeCN)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>75-05-8</td><td>99.80%</td></tr><tr><td>תנור קרמיקה</td><td>Watlow</td><td>Utramic CER-1-01-0093</td><td>25 מ"מ x 25 מ"מ</td></tr><tr><td>תא הדמיה Cerenkov</td><td>נבנה</td><td></td> בהתאמה אישית <td>ניתן להשתמש במכשירים אחרים לקריאת לוחות TLC כולל: מערכת הדמיה אופטית של בעלי חיים קטנים in vivo, סורק רדיו-TLC דו-ממדי, סורק רדיו-TLC 1D</td></tr><tr><td>מים</td><td>DI סיגמא-אולדריץ'</td><td>7732-18-5</td><td></td></tr><tr><td>צנרת העברה חד פעמית, 3 מ"ל</td><td>פלקון</td><td>13-680-50</td><td></td></tr><tr><td>כיול מינון</td><td>Capintec, Inc.</td><td>CRC-25 PET</td><td></td></tr><tr><td>Fallypride</td><td>ABX תרכובות ביוכימיות מתקדמות</td><td>1560.0010.000</td><td>תקן ייחוס FallyPride, >95%</td></tr><tr><td>[18F] פלואוריד ב-[18O]H2O</td><td>UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility</td><td></td><td>בשל זמן מחצית חיים קצר יש להשיג זאת ממעבדת רדיוכימיה מקומית או רדיו-רוקחות</td></tr> <tr><td>מסחריתלוחות כיסוי זכוכית (בעובי 76.2 מ"מ x 50.8 מ"מ x 1 מ"מ)</td> C<td>& </td> מעיל ספין מדעי <td>6101</td><td></td></tr><tr><td>Headway</td><td>Headway Research, Inc.</td><td>PWM50-PS-R790 מערכת Sipinner</td><td>PWM50-תיבת בקרה, מנוע PS, תנור R790-קערה</td></tr><tr><td></td><td>קרבוליט</td><td>HTCR 6 28</td><td></td></tr><tr><td>פלטה חמה</td><td>Thermo Scientific</td><td>Super-Nuova HP133425</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol (IPA)</td> <td>KMG כימיקלים</td><td></td><td>חדר נקי</td></tr> LP <tr><td>כיתה מסכה יישור</td><td>קארל סאס</td><td>MA/BA6</td><td></td></tr><tr><td>מתנול (MeOH)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>67-56-1</td><td>&ge; 99.9%</td></tr> <tr><td>צינור מיקרוצנטריפוגה</td><td>Eppendorf</td><td>0030 123.301</td><td>500 ומיקרו; L, חסר צבע, פוליפרופילן</td></tr><tr><td>מיקרופיפטה (0.5-10 ומיקרו; L)</td> <td>Labnet</td><td>BioPette P3940-10</td><td></td></tr><tr><td>מיקרופיפטה (100-1000 ומיקרו; L)</td> <td>Labnet</td><td>BioPette P3940-1000</td><td></td></tr><tr><td>מיקרופיפטה (10-100 ומיקרו; L)</td> <td>Labnet</td><td>BioPette P3940-100</td><td></td></tr><tr><td>קצות מיקרופיפטה (0.1-10 ומיקרו; L)</td> <td>USA Scientific Inc טיפים</td><td>11113810</td><td></td></tr><tr><td>קצות מיקרופיפטה (2-200 ומיקרו; L)</td> <td>BrandTech</td><td>13-889-143</td><td></td></tr><tr><td>קצות מיקרופיפטה (50-1000 ומיקרו; L)</td> <td>BrandTech</td><td>13-889-145</td><td></td></tr><tr><td>פתרון מפתח Photoresist</td><td>MicroChem</td><td>MEGAPOSIT MF-26A</td><td></td></tr><tr><td>פוטו-התנגדות חיובית</td><td>MicroChem</td><td>MEGAPOSIT 220-7.0</td><td></td></tr><tr><td>תחריט יונים תגובתי (RIE)</td> <td>Oxford Instruments</td><td>Plasma Lab 80 Plus</td><td></td></tr><tr><td>חותך פרוסות סיליקון</td><td>Euro Tool</td><td>CSCB-431.00</td><td></td></tr><tr><td>פרוסת סיליקון; 4" קוטר</td><td>עמק הסיליקון מיקרואלקטרוניקה בע"מ&nbsp;</td><td>0017227-048</td><td>סוג P, בורון מסומם, עובי 525 &plusmn; 25 ומיקרו; m</td></tr><tr><td>טפלון AF 2400</td><td>כימותרפיה&nbsp;</td><td>D14896765</td><td>1% מוצקים</td></tr><tr><td>טטרה-בוטילאמוניום ביקרבונט (TBAHCO3)</td><td>ABX תרכובות ביוכימיות מתקדמות</td><td>808</td><td>תמיסה מימית מיוצבת באתנול, 0.075 M</td></tr><tr><td>משחה מוליכה נושאית</td><td>OMEGA</td><td>OT-201-2</td><td></td></tr><tr><td>לוחות TLC</td><td>Merck KGaA</td><td>1.05554.0001</td><td>ג'ל סיליקה 60 F254, 50 מ"מ x 60 מ"מ, גב</td></tr> <tr><td>אלומיניוםTosyl-fallypride</td><td>ABX תרכובות ביוכימיות מתקדמות</td><td>1550.004.000</td><td>פרקורסור Fallypride , >90%</td></tr> <tr><td>טרימתילאמין (TEA)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>75-50-3</td><td>&ge; 99%</td></tr> <tr><td>פינצטה</td><td>Cole-Parmer</td><td>UX-07387-08</td><td>נירוסטה, קצה עדין</td></tr></tbody></table>

אופטימיזציה של תגובות רדיוכימיות באמצעות מערכי טיפות

Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

מכשירי רדיו אוטומטיים נוכחיים מתוכננים לייצר אצוות קליניות גדולות של רדיופארמה. הם אינם מתאימים היטב לאופטימיזציה של התגובה או להתפתחות רדיופארמה חדשנית מכיוון שכל נקודת נתונים כרוכה בצריכה ריאגנטית משמעותית, וזיהום המנגנון דורש זמן לריקבון רדיואקטיבי לפני השימוש הבא. כדי להתמודד עם מגבלות אלה, פלטפורמה לביצוע מערכים של תגובות מבוססות טיפה מיניאטורית במקביל, כל אחד מוגבל בתוך מלכודת מתח פני השטח על "שבב" סיליקון מצופה פוליטרה-פלואוראתילן בדוגמת, פותח. שבבים אלה מאפשרים מחקרים מהירים ונוחים של פרמטרי תגובה כולל ריכוזי ריאגנט, ממס תגובה, טמפרטורת תגובה וזמן. פלטפורמה זו מאפשרת השלמה של מאות תגובות בכמה ימים עם צריכת ריאגנט מינימלית, במקום לקחת חודשים באמצעות radiosynthesizer קונבנציונלי.

בוצע ניסוי מייצג להמחשת שיטה זו. באמצעות 16 תגובות, מחקרי אופטימיזציה של הרדיופארמה [18F]fallypride בוצעו על ידי ריכוז מבשר משתנה (77, 39, 19, 9.6, 4.8, 2.4, 1.2, ו 0.6 מ"מ) באלכוהול קסיל:MeCN (1:1, v / v) כממס התגובה. התגובות בוצעו ב 110 מעלות צלזיוס במשך 7 דקות. יעילות איסוף, קומפוזיציה לדוגמה (כלומר, פרופורציות של [18F]fallypride, unreacted [18F]fluoride, ומוצר צדדי) מסומנים בטבלה 1 ומסוכמים גרפית באיור 4.<...

שיטה זו מתארת את השימוש במתודולוגיית תפוקה גבוהה חדשנית, המבוססת על תגובות כימיות טיפות, לאופטימיזציה מהירה וחסכונית של רדיופארמה באמצעות כמויות ננו-מול של ריאגנטים.

Current automated radiosynthesizers are designed to produce large clinical batches of radiopharmaceuticals. They are not well suited for reaction ...

סינתיסייזרים רדיו אוטומטיים הנוכחי נועדו לייצר קבוצות גדולות של radiopharmaceuticals בשימוש נרחב, כגון FDG. בשל המספר המוגבל של סינתיסייזרים אפשריים ליום, וצריכת מגיבים גבוהה יחסית, מערכות אלה, עם זאת, אינן מתאימות היטב לביצוע מחקרי אופטימיזציה סינתזה. עם טכניקה זו, התפוקה גדלה באופן משמעותי על ידי ביצוע עד 16 תגובות בו זמנית במקביל צריכת ריאגנט מופחת פי מאה.יתר על כן, על ידי ביצוע תגובות במקביל, קבוצות הוגנות של רדיואיסטופות נדרשות כדי להשלים מחקר. תפוקה מוגברת מאפשרת חקירה רחבה יותר של תנאי תגובה עם מספר גדול יותר של שכפולים כל אחד בהשוואה לשימוש במכשירים קונבנציונליים. בעוד פרוטוקול זה מראה אופטימיזציה של ריכוז מבשר בסינתזה של fallypride, הטכניקה יכולה לשמש כדי לייעל תנאים אחרים רדיופארמה אחרים.התחל על ידי ייצור קבוצות של שבבי microdroplet רב תגובה מתוך ופלים סיליקון ארבע אינץ ' באמצעות טכניקות פוטוליטוגרפיה סטנדרטיות. בפרוטוקול זה, אופטימיזציה תפוקה גבוהה של ריכוז מבשר מודגם עם הסינתזה של Fallypride רדיופארמה. 16 תגובות בו זמנית ניתן לבצע על שבב אחד.התנאים שיש להשוות ממופים לאתרי התגובה. הכן פתרון מלאי של ממס התגובה המורכב אלכוהול קסיל ואצטוניטריל בתערובת אחד לאחד על ידי נפח. ודא שאמצעי האחסון מספיק כדי ליצור את סידרת הדילול המתוכננת.הכן פתרון מלאי 30 microliters של הקדמה בממס התגובה עם הריכוז המרבי שיש לחקור. מפתרון מלאי מבשר ממס תגובה לבצע פעמיים דילול סדרתי במערכת של צינורות microcentrifuge להכין את הריכוזים השונים של פתרון מבשר. הכן קבוצה נוספת של צינורות microcentrifuge כדי לאסוף כל מוצר תגובה גולמי באמצעות סמן קבוע לסמן כל צינור עם מספר ייחודי.ודא שהמספר הכולל של צינורות מיקרוצנטריפוגה תואם למספר התנאים כפול מספר השכפולים. הכינו מלאי של 10 מיליליטר של פתרון איסוף הכולל תשעה עד מתנול אחד למים שעברו דה-יון. Aliquot 50 מיקרוליטרים של כל אחד לתוך קבוצה נוספת של 16 צינורות microcentrifuge שכותרתו פתרון איסוף.הכן פתרון מלאי פלואוריד על ידי ערבוב סביב שבעה מיליקוריז של מקור פלואוריד עם 56 microliters של 75 טטרהמולר tetrabutylammonium ביקרבונט ודילול עם מים DI עד 140 microliters. באמצעות micropipette, לטעון טיפה שמונה microliter של פתרון מניית פלואוריד על נקודת התגובה הראשונה של שבב רב תגובה. למדוד את הפעילות של השבב על ידי הצבתו במינון calibrator ולתעד את הזמן שבו המדידה מתבצעת.הסר את השבב מן calibrator מינון לטעון טיפה שמונה microliter של פתרון מלאי פלואוריד על נקודת התגובה השנייה. למדוד את הפעילות על השבב ולתעד את הזמן שבו מתבצעת המדידה. חזור על תהליך זה עבור כל אתרי התגובה האחרים.חשב את הפעילות שנטענה לכל נקודת תגובה על-ידי ביצוע מדידת הפעילות לאחר טעינת הרדיואיסוטופה וחיסור המדידה הקודמת לפני טעינת האתר. כדי ליישר את השבב מרובה התגובות על התנור, להוסיף שכבה דקה של הדבק תרמי על גבי תנור קרמיקה. מניחים בזהירות את השבב על גבי התנור באמצעות פינצטה המיישרת את פינת הייחוס של השבב עם פינת הייחוס של התנור.השבב צריך לעקוף את התנור בכמות קטנה. מחממים את השבב לדקה אחת על ידי הגדרת התנור ל 105 מעלות צלזיוס בתוכנית הבקרה כדי לאדות את הטיפות, משאיר שאריות מיובשות של פלואוריד ו tetrabutylammonium ביקרבונט. לאחר מכן, קירר את השבב על ידי הגדרת התנור ל 30 מעלות צלזיוס והפעלת מאוורר הקירור עם תוכנית הבקרה.באמצעות micropipette, להוסיף פתרון שישה microliters של מבשר fallypride על גבי שאריות מיובשות באתר התגובה הראשון. חזור על פעולה זו עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב. השתמש בתוכנית המיטוב כדי לקבוע באיזה ריכוז של סדרת הדילול נעשה שימוש עבור כל אתר תגובה.מחממים את השבב ל 110 מעלות צלזיוס במשך שבע דקות באמצעות תוכנית הבקרה כדי לבצע את תגובת radiofluorination, ולאחר מכן לקרר את השבב על ידי הגדרת התנור ל 30 מעלות צלזיוס והפעלת מאוורר הקירור עם תוכנית הבקרה. לאסוף את המוצר הגולמי באתר התגובה הראשון על ידי הוספת 10 microliters של פתרון איסוף מצינור microcentrifuge המיועד. לאחר המתנה של חמש שניות, שאפו את המוצר הגולמי המדולל והעבירו אותו לצינור המיקרוצנטריפוגה המתאים.חזור על תהליך זה בסך הכל ארבע פעמים באמצעות אותו קצה פיפטה ולאחר מכן לסגור את הצינור microcentrifuge. חזור על שלבים אלה כדי לאסוף את המוצר הגולמי מכל אתרי התגובה האחרים על השבב. כדי לקבוע את יעילות האיסוף עבור התגובה הראשונה על השבב, למקם את הצינור microcentrifuge עם המוצר הגולמי שנאסף של נקודת התגובה הראשונה בקליברטור המינון כדי למדוד את הפעילות.רשום את המדידה ואת השעה של המדידה. חזור על תהליך זה עבור כל אחד מהמוצרים הגולמיים שנאספו. חשב את יעילות האיסוף על-ידי חלוקת הפעילות של המוצר הגולמי שנאסף על-ידי הפעילות ההתחלתית הנמדדת עבור אותו אתר תגובה.חזור על פעולה זו עבור כל אתרי התגובה האחרים בשבב. לאחר מכן, לנתח את ההרכב של כל מוצר גולמי שנאסף. עם עיפרון, לצייר קו 15 מילימטרים מהקצה התחתון של צלחת TLC וקו אחר 50 מילימטרים מאותו קצה.השורה הראשונה היא קו המקור והשני הוא קו החזית ממס. צייר שמונה Xים קטנים לאורך קו המקור במרווח של חמישה מילימטרים כדי להגדיר את מיקום התצפית לדוגמה עבור כל אחד משמונת הנתיבים. באמצעות מיקרופיפט, להעביר 0.5 microliters של המוצר הגולמי הראשון על צלחת TLC ב X עבור הנתיב הראשון.חזור על פעולה זו עבור מוצרים גולמיים נוספים, ולאחר מכן לחכות כתמים להתייבש. לפתח כל צלחת TLC באמצעות שלב נייד של 60% של אצטוניטריל ב 25 אמוניום מילימולארי formate עם 1%TEA עד חזית הממס מגיע לקו החזית ממס. באותו זמן, להסיר את צלחת TLC מן התא ולחכות ממס על צלחת TLC להתייבש, ולאחר מכן הניח את צלחת TLC במערכת הדמיה Cerenkov ולכסות אותו עם שקופית מיקרוסקופ זכוכית.השג תמונת רדיואקטיביות של כל לוח TLC על-ידי הגדרת מערכת ההדמיה Cerenkov לחשיפה של חמש דקות ולאחר מכן בחר את הקובץ המיוצר של התמונה ללוח TLC ובצע תיקוני תמונה סטנדרטיים. השתמש באזור של ניתוח עניין עבור הנתיב הראשון של לוחית TLC הראשונה. צייר אזורים סביב כל רצועה הנראים בנתיב ולאחר מכן חשב את השבר של העוצמה המשולבת של כל אזור בהשוואה לעוצמה המשולבת הכוללת של כל האזורים.לקבוע את יעילות הפלואורינציה כשבר הפעילות ברצועת Fallypride. חזור על ניתוח זה עבור כל הנתיבים האחרים על כל לוחות TLC. לאחר מכן, לחשב את התשואה הרדיוכימית הגולמית עבור כל תגובה ולבחור את הריכוז הקדמה האופטימלי על ידי בחינת התשואה הרדיוכימית הגולמית כפונקציה של ריכוז מבשר.מחקרי אופטימיזציה של Fallypride radiopharmaceutical בוצעו על ידי ריכוז מבשר משתנה אצטוניטריל אלכוהול קסיל. התגובות בוצעו ב 110 מעלות צלזיוס לכל שבע דקות. יעילות איסוף והרכב לדוגמה מוצגים כאן.יעילות הפלואורינציה גדלה עם הגדלת ריכוז מבשר ואת הריכוז של פלואוריד unreacted ירד. הייתה כמות קטנה של מוצר צד רדיואקטיבי בריכוזים נמוכים של קודמן, אשר לא נוצר בריכוזים מבשר גבוה יותר. יעילות הגבייה הייתה כמעט כמותית עבור רוב התנאים, אם כי היא ירדה מעט בריכוזי סימנים מקדימים נמוכים.התשואה הרדיוכימית הגולמית הגבוהה ביותר הושגה עם ריכוז מבשר של 39 מילימולאר. במצב זה, יעילות הפלואורינציה הייתה 96%RCY הגולמי היה 87%ולא נצפתה היווצרות מוצר צד רדיואקטיבי. זה קריטי יש תוכנית מפה של מה מצב התגובה מתאים לאיזה טיפת תגובה על השבב יש כראוי שכותרתו צינורות מגיבים וצינורות איסוף המוצר שניתן לבדוק פעמיים במהלך הניסוי.ניתן להשתמש בהליך לאופטימיזציה של תנאי תגובה אחרים, כגון כמות הבסיס, סוג הממס או נפח התגובה. זה יכול לשמש גם כדי לייעל את הסינתזה של radiopharmaceuticals אחרים.

optimization-of-radiochemical-reactions-using-droplet-arrays

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

התגובה אוגי הוכיחה להיות דרך נוחה במהירות ליצור ספריות מגוונת של תרכובות. היא כוללת את תגובת אמין, אלדהיד, חומצה carboxylic ו isonitrile בדרך כלל מתנול בטמפרטורת החדר. בסרטון הזה, אנו מנצלים 48-חריץ Mettler-טולדו MiniBlock מצויד צינורות סינון מטפל Mettler-טולדו MiniMapper נוזלי אוטומטי היה בשימוש, כדי לספק את ריאגנטים ממס. הפרמטרים של עניין היו ריכוז, הרכב הממס ואת עודף של כמה חומרים כימיים.

אופטימיזציה של התגובה אוגי באמצעות סינתזה במקביל וטיפול נוזלי אוטומטי

Droplet מבוססי פלטפורמות microfluidic הם המועמדים המבטיחים לניסויים תפוקה גבוהה שכן הם מסוגלים להפיק, picoliter עצמית מידור כלי ובזול בשיעורים קילוהרץ. באמצעות שילוב עם מהירות, רגישות גבוהה שיטות ספקטרוסקופיות ברזולוציה פלואורסצנטי, כמויות גדולות של מידע שנוצר בתוך מערכות אלה ניתן לחלץ ביעילות, לרתום ולנצל אותו.

שיטות גילוי הקרינה לפלטפורמות אגל microfluidic

מתואר הפרוטוקול לייצור ותפעול של התקני הרטבת שדה (Field-DW), כמו גם המחקרים הראשוניים של השפעות השדות החשמליים על תכולת הטיפות.

ניצול של אינטראקציה אגל-פני השטח מופחת למטב תחבורה של Bioanalytes במיקרופלואידיקה הדיגיטלי

אנו מציגים מערכת מבוא מדגם אגל דיסקרטית לספקטרומטריית מצמידים אינדוקטיבי פלזמה המונית (ICPMS). הוא מבוסס על שבב microfluidic זול וחד פעמי שיוצר טיפות monodisperse ביותר בטווח גודל של 40-60 מיקרומטר בתדרים בין 90 ל -7,000 הרץ.

שבב microfluidic למבוא לדוגמא ICPMS

מערכות התגובה מעבדה-ב--שחרור מאפשרים יישום רב תכליתי של תגובות מורכבות בקנה מידה microfluidic. פלטפורמה הופעה אוטומטית של מטריצה 3 x 3 של סלילים אלקטרומגנטיים פותחה נהגה בהצלחה מיזוג שני 10 µL microreactors, ובכך ליזום לתגובה אנזימטי של הקופה נוזלי המתקבל.

טיפות מימית משמש Microreactors אנזימטיות, הופעה אלקטרומגנטית שלהם

כאן אנו מציגים מיקרו droplet למיעון-מערכים (עיוותים), שיטה מערך מבוסס droplet מסוגל לקבוע חלבון מוחלטת שפע תאים בודדים. נדגים את היכולת של ארכיון דיגיטלי כדי לאפיין את הטרוגניות בביטוי של p53 חלבון משתיק קול גידול בקו תאים סרטניים אנושיים.

ספירת חלבונים בתאים יחיד עם Droplet למיעון מיקרו-מערכים

המטרה הכוללת של הפרוטוקול היא להכין מעל 1,000,000 הורה, אחיד, יציב, ותואם ביולוגי טיפות של ליטר על 1 ס מ2 מצע מישורי שניתן להשתמש בו עבור סינתזה של חלבון תא ללא.

מערך מערכת Droplet ליטר ליצירת חלבון מקבילי בנפט ממולקולות דנ א יחיד

אנו מציגים מערכת מיקרופלואידית למחקרי תפוקה גבוהה על מכונות חיים מורכבות, המורכבת מ-1500 יחידות תרבות, מערך של משאבות פריסטליות משופרות ומודולוס ערבוב באתר. השבב המיקרופלואידי מאפשר ניתוח של התנאים המיקרו-סביבתיים המורכבים והדינמיים ביותר ב-vivo.

יצירת תנאי סביבה דינמיים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי בעל תפוקה גבוהה

בדיקות טיפות מים בשמן שימושיות לכימיה אנליטית, התפתחות אנזימים וניתוח תאים בודדים, אך בדרך כלל דורשות מיקרופלואידיקה כדי ליצור את הטיפות. כאן, אנו מתארים תחליב בתבנית חלקיקים, גישה נטולת מיקרופלואידים לביצוע בדיקות טיפות.

תחליב בתבנית חלקיקים מאפשר בדיקות טיפות נטולות מיקרופלואידים

הייצור של התקן דו-שכבתי מבוסס פולידימתילסילוקסאן (PDMS) לייצור ספריות קומבינטוריות בתחליבים של מים בשמן (תקעים) מוצג כאן. החומרה והתוכנה הדרושים לאוטומציה של ייצור תקעים מפורטים בפרוטוקול, ומודגם גם ייצור ספרייה כמותית של תקעים פלואורסצנטיים.

התקן מיקרופלואידי דו-שכבתי לייצור תקע קומבינטורי

פרוטוקול זה מציג הליך מפורט להכנת ארבעה רדיוטרייסרים פחמן-11 באמצעות "שיטת הלולאה" [11C]מתילציה. אנו מתארים את הליך הסינתזה [11C]ER-176, עם נתונים עבור שלושה רדיוטרייסרים נוספים: [11C]MRB, [11C]mHED ו-[11C]PiB. שיטת הלולאה מספקת סינתזה יעילה עם תפוקות רדיוכימיות מוגברות כנגד כלי התגובה המסורתיים [11C]methylation.

שיפור היעילות ותפוקות התיוג הרדיואקטיבי של רדיוליגנדים פחמן-11 למחקר קליני בשיטת לולאה

למד אופטימיזציה של תגובות רדיוכימיות באמצעות מערכי טיפות מיקרוסקופיים המאפשרים 16 תגובות במקביל. השיטה מפחיתה צריכת מגיבים פי מאה ומאיצה פיתוח רדיופרמצבטיקה כמו Fallypride.

אופטימיזציה של תגובות רדיוכימיות באמצעות מערכי טיפות

גלה סרטונים נוספים