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方法論記事

EOB-DTPAとそのののGa（III）錯体に関する研究

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DOI:

10.3791/54334

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2016年8月17日

 ,  ,  , 
1Clinic of Nuclear Medicine, University Hospital Jena, 2Friedrich Schiller University

この記事について

サマリー

EOB-DTPAの単離およびその後の複合体形成の自然のGa（III）および68とGaが本明細書に提示されるだけでなく、標識効率上のすべての化合物との調査を徹底的に分析、in vitroでの安定性およびオクタノール /水のための手順放射性標識された複合体の分配係数。

要約

私たちは、EOB-DTPA（3,6,9-トリアザ - 3,6,9-トリス（カルボキシメチル）-4-（エトキシ）-undecanedioic酸）そののGd（III）から複雑とプロトコルのための単離のための方法を実証します斬新な非放射性、 すなわち、自然のGa（III）と同様に放射性の68 Ga錯体の製造。リガンド並びにジョージア（III）錯体は、核磁気共鳴（NMR）分光法、質量分析および元素分析によって特徴づけした。 の68 Gaは、68 Ge / 68 Gaジェネレータから、標準的な溶出法により得ました。 pHが3.8から4.0でEOB-DTPAの68 Gaの標識効率を評価するための実験を行いました。確立された分析技術ラジオTLC（薄層クロマトグラフィー）、ラジオHPLC（高速液体クロマトグラフィー）は、トレーサーの放射化学的純度を決定するために使用しました。 68 Gaトレーサー」親油性オクタノール /水distributioの最初の調査として、pH7.4の溶液中に存在する68のGa種のN個の係数は、抽出法によって決定した。行った生理的pHでの様々な媒体におけるトレーサのインビトロ安定性の測定値を、分解の異なる速度を明らかにする。

概要

Gadoxetic酸、リガンドEOB-DTPA 1ののGd（III）錯体の一般名は、肝胆道磁気共鳴画像（MRI）で頻繁に使用される造影剤である。2,3により、その肝細胞によって特異的な取り込みと高い割合に肝胆道排泄のそれは、局所性病変と肝腫瘍の局在化を可能にする。MRI技術（ 例えば、造影剤の毒性、閉所恐怖症または金属インプラントの患者に限定された適用）の2-5しかし、一定の制限が代替診断ツールを求めます。

陽電子放射断層撮影（PET）分子イメージング法であり、前記放射性物質（トレーサー）少量の体内での分布をPETスキャナによって記録される際に、投与される。6 PETは高いが可能に動的な方法であります空間的および時間的な画像の解像度と同様にしなくても、結果の定量化、MRI造影剤の副作用に対処します。得られた代謝情報の有益な価値はさらに、最も一般的にPET / CTスキャナにおけるコンピュータ断層撮影（CT）とのハイブリッド画像化することによって達成さ、付加的な画像化方法から受け取った解剖学的データと組み合わせることによって増加させることができます。

PETに適したトレーサーの化学構造は、陽電子放射体として放射性同位元素を含まなければなりません。陽電子は、彼らはほとんどすぐに周辺組織の原子殻の電子と消滅するので、短い寿命を持っています。消滅によって運動の反対方向を有する2つの511keVのγ光子がPETスキャナによって記録され、放出される。7,8トレーサーを形成するために2デオキシの場合のように、PET核種は、分子に共有結合され得ます2- [18 F] fluoroglucose（FDG）、最も広く使用されるPETトレーサー7が、核種はまた、1つまたは複数のリガンドに配位結合を形成することができる（ 例えば、[68 Gaの] -DOTATOC 9,10）、または溶存無機塩（ 例えば、[18 F]フッ化ナトリウム11）として適用されます。それは、その生体内分布、代謝および排泄動作を決定するよう要するに、トレーサーの構造が重要です。

適切なPET核種は便利な陽電子エネルギーと可用性だけでなく、意図された調査のための十分な半減期のような良好な特性を組み合わせる必要があります。 68 Gaの核種は、過去20年間に、PETの分野で不可欠な力となっています。12,13これが原因サイクロトロン付近から独立して、オンサイトの標識を可能にする発電システムを介してその可用性、主にあります。発電機では、母親は68 Geが娘核種68 Gaは、適切なキレート剤に溶出し、続いてラベル付けされたカラムに吸収される核種。6,14 の68 Ga核種がtrivalとして存在するので、ただのGd（III）10,13のような耳鼻咽喉科カチオン、代わりにgadoxetic酸と同じ全体的に負電荷を有する複合体を生じるであろう68のGaとEOB-DTPAキレート。したがって、その68のGaトレーサーは、PETイメージングのための適性と同様の特性肝臓特異性を組み合わせることがあります。 gadoxetic酸は、次のコンテキストで購入し、二ナトリウム塩として投与されていますが、私たちはGdの[EOB-DTPA]と呼ぶことにしますのGa [EOB-DTPA]、または68 Gaの[などの非放射性のGa（III）錯体へ便宜的に、放射性標識成分の場合にはEOB-DTPA]。

PET用のトレーサーとしてのそれらの適用性を評価するために、放射性金属錯体は、最初にin vivoまたはex vivo実験で、インビトロで広範に検討される必要があります。それぞれの医学的問題のための適合性を判断するために、生体内分布挙動およびクリアランスプロフィール、安定性、器官特異性および細胞またはTISSUのような様々なトレーサー特性電子取り込みを検討する必要があります。それらの非侵襲的な文字に、in vitroでの決定は、多くの場合、in vivo実験に先立って行われています。一般的には、DTPAおよびその誘導体が原因で、in vivoで投与した場合に比較的速い分解その結果、運動不活性を欠いているこれらの複合体への68 Gaのためのキレート剤として限られた適合性であることが認められている。14-20これは主にアポトランスフェリン作用によって引き起こされます血漿中の68 Gaのための競争相手。それにもかかわらず、我々は診断情報は、それによって必ずしも長期トレーサー安定性を必要としない、数分以内に注射後3,4,21-23を提供することができる、請求肝胆道造影、その適用可能性に関するこの新しいトレーサーを調べました。この目的のために、我々はgadoxetic酸からEOB-DTPAを単離し、最初に二つの安定同位体、69 Gaと71の混合物として存在する天然のGa（III）、との複合体形成を行いましたジョージア。このようにして得られた複合体は、68 Gaを、以下のキレート化のための非放射性標準を務めました。我々は方法を確立し、同時にEOB-DTPAの68 Galabeling効率を決定し、新しいの68 Gaトレーサーの親油性と異なる媒体でのその安定性を調査するための適性を評価した使用します。

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プロトコル

EOB-DTPAとGaの調製[EOB-DTPA]

注意：使用前に使用される有機溶剤、酸、アルカリ類の関連するすべての物質安全データシート（MSDS）を参照してください。ヒュームフード内のすべてのステップを実行し、個人用保護具（安全眼鏡、手袋、白衣）を使用します。

  1. gadoxetic酸からEOB-DTPAの単離
    1. フラスコに0.25 M gadoxetic酸注射液の3ミリリットルを入れてください。攪拌溶液にシュウ酸500mgの（5.6ミリモル）を追加します。
    2. 1時間撹拌した後、減圧を使用してフリットを通して懸濁液を濾過します。それぞれ、3mlの水で残留物3回洗浄します。
    3. 水性ろ液を合わせ、pH電極を有する溶液を装備。 pHが約-0.1となるまでろ液に12​​ M塩酸を追加します。
    4. 無色の残渣を得、真空中で溶媒を除去します。不活性ガス下で保管してください。
    5. 徹底的に残留物を洗う（少なくとも3シュウ酸の過剰を除去するために酢酸エチルで倍）。 真空中で残留物を乾燥させます。
    6. 室温で水2mlに残渣を再溶解し、次いで氷浴中で溶液を冷却します。氷浴を除去することなく、形成されるまで、0.5M水酸化ナトリウム水溶液を滴下して加える無色観察される固体膠質。
    7. デカンテーションにより水を除去します。冷たい水の1ミリリットルで固体をさらに2回洗浄します。最初の生成物画分を得、真空下で固体を乾燥させます。
    8. カラムクロマトグラフィー（シリカ、メタノール/水4/1） を経由してデカント水を合わせた画分から第二生成物画分を分離してください。24溶媒を真空中で除去します。
    9. 得られた固体は純粋な白ではない場合、生成物を沈殿させるためにエタノール10ml、続いて10 mlのジエチルエーテルを追加し、水1ml中に再溶解。減圧し、 真空下で乾燥を使用して、フリットを通して濾過。
    10. コンバイン固体EOB-DTPAの分画およびNMR分光、25質量分析26、元素27分析を行うの両方。
  2. Gaの合成[EOB-DTPA]
    注意：ストア乾燥した不活性雰囲気下で固体のGa（III）塩化物は、空気との接触時にあるため、水分やグリースの分解は、黄褐色または黒色の不純物の腐食性のフューム及び形成をもたらす、行われます。
    1. 100mlの水でのGa（III）塩化物の1.94グラム（11.0ミリモル）を溶​​解させることによって0.11 Mストック溶液を準備します。水4mlの25％アンモニア溶液1mlを希釈します。
    2. 水10mlでフラスコにEOB-DTPAの80ミリグラム（0.15ミリモル）を溶​​解します。必要であれば、完全な溶解を達成するために溶媒を加熱します。
    3. Ga（III）塩化ストック溶液1.4ミリリットル（0.15ミリモル）を追加します。攪拌機およびpH電極を備えたフラスコを装備。溶液のpHが約4.1になるまで希釈したアンモニア水溶液を滴下して加えます。 ROで撹拌30分間OM温度。
    4. 溶媒を真空中で除去します。中央と並列側ネックとstillheadを備えたフラスコ中の残渣を、置きます。真空ポンプの出口と冷却指で中央首と側ネックを装備
    5. 減圧下（125℃、0.6ミリバール）下で残留物を加熱します。定期的に冷却指とまだ頭から（ガラス表面の白いコーティングとして見える）昇華塩化アンモニウムを除去するだけでなく、わずかに濡れた布でフラスコの上部から。新しい昇華物の目に見える形成がなくなるまで処理を続行します。
    6. 塩化アンモニウムの最後の痕跡を除去するためには、それぞれ、熱メタノール0.5mlを、残留物を3回洗浄します。 真空中で無色の残留物を乾燥させます。 NMR分光、25質量分析26、元素27の分析を行います。

2.一般的な標識化手順

注意：すべてのex放射性物質との直接的または間接的な接触を含むperimentsは、訓練を受けた担当者によって行われなければなりません。適切な遮蔽装置を使用してください。別々に任意の放射性廃棄物を収集し、保存し、有効な規制に従って廃棄してください。

  1. 発電機の溶出
    注：ドデシル-3,4,5-トリヒドロキシシリカの酸化物として結合母核種40 mCiの68 Ge / 68 Gaジェネレータを使用しました。この手順の場合のように溶出し、精製は蠕動ポンプディスペンサ装置を使用して結合自動プロセスとして、手動で行ってもよいです。
    1. 5.5 M、1.0 Mおよび0.05 M塩酸の溶液を調製します。 1mlあたり5.5 M塩酸の25μLを含む5.0 M塩化ナトリウムの溶液を調製します。 4.1グラムの酢酸ナトリウムを1mlのHCl（30％）、2.5 mlの氷酢酸を合成し、50mlの水で混合物を希釈してpH 4.6の緩衝液を調製します。
    2. PREC1.0Mの塩酸、水、続いて5mlを1mlでゆっくり流すことによってPS-H +カートリッジondition。
    3. 4ミリリットル0.05 M HClで発電機のシリカカラムを溶出。12ロードPS-H +カートリッジへの68 Ga溶出液。
    4. 5mlの水でカートリッジをフラッシュし、続いて空気5mlで乾かし。 1ミリリットル5.0 M酸性塩化ナトリウム溶液でカートリッジからの68 Gaを溶出させる。28
  2. 68 GaとEOB-DTPAの標識
    1. 1mlの水にEOB-DTPA 1mgの（1.9マイクロモル）を溶​​解します。この溶液から100μL（0.19マイクロモル）に乗り、19μM（10 / mlの）EOB-DTPAのストック溶液を調製するために水の9.9ミリリットルでそれらを希釈します。
    2. 68 Gaを含む溶液50μl（22-29 MBqのに等しい）を外し、バイアルに入れました。 EOB-DTPAの19 mMストック溶液50μl（0.5μgの）と300μlのOを追加します。F pHを4.0に上げるためにバッファ。簡単に振ると5分間、室温で溶液をインキュベートします。 1-5μlのアリコートを取り出して、HPLC又はTLC分析に置きます。
    3. 逆相（RP）C18カラム上の無線HPLC分析を行い29次の移動相を使用します。A -水/トリフルオロ酢酸（99.9％/ 0.1％）、B -トリフルオロ/アセトニトリル酸（99.9％/ 0.1％）、勾配：06分で80％のA→0％A（0.5ml /分）、610分0％A（0.5ml /分）。
    4. 曲線下面積などの無線HPLC信号のピーク強度を決定します。次のようにトレーサーの放射化学的純度（RCP）などの標識率を計算します。
      RCP = A のGa-EOB-DTPA / ガリウム（Ga + A のGa-EOB-DTPA）は、100％を∙します
      Ga-EOB-DTPA：68のGa [EOB-DTPA]の曲線下面積
      ジョージア ：無料の68 Gaの曲線下面積

3.標識効率

  1. 説明するように標識手順を実行しますセクション2.中のd（溶出液の鮮度に応じて40から140マイクロリットル） の68 Ga溶出液の活動を開始する一貫性の範囲、 例えば、22から29 MBqの。
  2. （68 Gaの溶出液の量に応じて、40から190μl）を3.8から4.0にpHを調整するための緩衝液の必要量を加えます。リガンドストック溶液（19 mM溶液の10から70マイクロリットル）の必要量を追加します。
  3. 1.75ミリリットルに各標識化プローブの全体の音量を調整するために水の必要量を追加します。徹底的に混合し、サンプルを室温で5分間放置しました。標識収率を決定するために、項2に記載のようにHPLC分析を行います。
  4. 0.1μgのと0.1μgの刻みで0.7μgの間のリガンドの量で標識する手順を実行します。各リガンド濃度について三連で実験を行います。平均収量と標準偏差を計算します。

4. インビトロ安定性

  1. 一般のprocedureと準備
    1. 10mMのリン酸濃度のPBSストック溶液を調製し、脱イオン水200mlにリン酸緩衝食塩水（PBS）の錠剤を溶解させます。
    2. 部3のサンプルを撤回で説明したように、セクション2に記載されるように、68 Gaの溶出液の量に応じて、EOB-DTPA原液の0.5μlの22から29 MBqでの68 Gaのラベル付けを行うバッファの量を調整安定性の測定を実行するためのトレーサーの6-12 MBqのを含む標識溶液。
    3. 溶離液として0.1 M水性クエン酸ナトリウムを使用して、80ミリメートルシリカゲル被覆アルミニウムプレート上でラジオTLC分析を行い、TLC放射能スキャナーでプレートを分析する。30は、曲線下面積としてTLC信号の強度を決定します。次のようにトレーサのRCPを計算します。
      RCP = A のGa-EOB-DTPA / ガリウム（Ga-無料 + のGa-EOB-DTPA + A のGa-コロイド ）∙100％
      Ga-EOB-DTPA：68のGaの曲線下面積[EOB-DTPA]
      Gaを無料 ：無料の68 Gaの曲線下面積
      コロイドの68 Gaの曲線下面積：Gaをコロイド
    4. すべての時点についてRCP トン / RCP 0を計算します。出発点t = 0分からの時間差対このように標準化されたRCPをプロットします。
      RCP トン =時点tでの68 Ga [EOB-DTPA]のRCP。
      = 0分tでの68 Ga [EOB-DTPA]のRCP 0 = RCP。
  2. リン酸緩衝生理食塩水（A）中での安定性
    1. 標識溶液の65μlにpHを7.4に上昇させるためにPBS原液15​​0μlの水酸化ナトリウム溶液（0.1 M）の60μlを添加します。完全に混合。
    2. （ '出発点'）TLC分析を実行するために1-5μlのアリコートを削除します。すぐに表現でTLC分析を実行するために37℃のインキュベーター中の溶液を保存し、アリコートを除去3時間かけ時点をティブ。
  3. PBS中のアポ -transferrinの過剰に対する安定性（B）
    1. 標識溶液の120μlに7.4のpHを上昇させるためにPBS原液50μlの水酸化ナトリウム溶液（0.1 M）の430μLを加えます。 アポ -transferrin（25 mg / mlで）の溶液40μLを加えます。完全に混合。
    2. （ '出発点'）TLC分析を実行するために1-5μlのアリコートを削除します。すぐに37℃のインキュベーターでソリューションを保存し、3時間かけて代表の時点でTLC分析を実行するためにアリコートを削除します。
  4. ヒト血清中での安定性（C）
    1. ヒト血清の500μlに7.4にpHを上げるために、標識溶液25μl及び水酸化ナトリウム溶液（0.1 M）の45μlを添加します。完全に混合。
    2. （ '出発点'）TLC分析を実行するために1-5μlのアリコートを削除します。すぐにincuでソリューションを保存します37℃でバートル、アリコートを除去し、3時間かけて代表時点でTLC分析を実行します。

分配係数の5決意のlogD

  1. 標識溶液50μlに、セクション2で説明したように標識化手順を実行し7.4のpHを上昇させるためにPBS原液20μlの水酸化ナトリウム溶液（0.1 M）の170μLを加えます。
  2. その溶液から200μLを撤回し、プラスチック製のV-バイアルにそれを置きます。 オクタノール 200μlのを追加します。 2分間バイアルおよび渦を閉じます。その後、5分間1600×gでサンプルを遠心します。
  3. n個のオクタノール相と水相からそれぞれ40μLの三連を外し、別のV-バイアルに入れます。層を混在しないように注意してください。
  4. 30秒間ガンマウェルカウンターで各試料の活性を測定します。各サンプルについて、すぐに二回の測定を繰り返し、その平均活動Ᾱ トンを計算。このようにして得られたᾹ トン、W1、Ᾱのトン、W2とᾹ トン、W3（水性試料中の活動）とᾹのトン、O1、Ᾱのトン、O2、Ᾱのトン、O3（ オクタノールでの活動は）それぞれと一緒に一覧表示しますその決意の時点t。
  5. トン0として最後のサンプルの測定の時点を定義します。 = TT 0Δtだけを計算することにより分でΔtだけを判別し、一覧表示します。次の式を使用して、Ᾱtの減衰補正を実行します。
    Ᾱ0 =Ᾱ トン ・2（ΔT/ 68分）。
  6. Ᾱ0、O1、Ᾱ0、O2とᾹ0、O3の平均としてᾹ0、W1、Ᾱ0、W2とᾹ0、W3と同様にᾹ0、Oの平均値としてW、Ᾱ0を計算します。次の式を使用してのlogDを計算します。
    logD =ログ[（Ᾱ 0、O・40μgの）/（Ᾱ0、W・33μgの）]。
  7. 三重での実験全体を実行し、その標準偏差と共に平均のlogDを算出します。

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結果

リガンドEOB-DTPA、および非放射性のGa（III）錯体は、1 H及び13 C {1 H} NMR分光法、質量分析および元素分析によって分析しました。 図1-6に、表1に記載されていると示した結果は、物質の純度を確認します。

68 Ge / 68 Gaジェネレータの溶出は400〜600 MBqでの68 Gaの溶液を得ました。所望のトレーサー68のGa [EOB-DTPA]の形成に記載の標識化手順の結果は、2.8分（ 図7）の保持時間を示す無線HPLCピークとして示されます。 220 nmの（2.7分、 図8）のUV-VIS検出器中のGa [EO...

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ディスカッション

EOB-DTPAは、多段階合成33を介してアクセス可能ですが、全く同じようにgadoxetic酸を含む利用可能な造影剤から単離することができます。この目的のために、中央のGd（III）イオンは、シュウ酸の過剰析出させることができます。 Gd（III）、シュウ酸とシュウ酸を除去した後、リガンドは、pH 1.5で冷水中での沈殿によって単離することができます。しかし、濾液の歩留まりカラムクロマトグラフィーを増強するために代わりに、またはフォローアップ手順として行うことができます。この方法は、70％（ 図1〜図3、 表1）の全収率で分析的に純粋なリガンドを与えるのいずれか。

我々は、副生成物の塩化アンモニウムを昇華を介して非常に親水性残基から除去することができるのでのGa [EOB-DTPA]アンモニア溶液を用いてpHを調整を単離するためには、水酸化ナトリウムの使用に比べて有利で ​​あることを見出しました。上記条件の下では、このプロセスは遅く起こりますLY。塩化物の無視できない量...

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開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

著者には謝辞がありません。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
primovistBayer-0.25 M
塩化ガリウム(III)Sigma-Aldrich Co.
水(脱イオン化)--Auma-Tec GmbHによる水道水脱イオン装置
塩酸12 MVWR20252.29
水酸化ナトリウムPolskie Odczynniki、Chemiczne S.A.
シュウ酸Sigma-Aldrich株式会社75688
エチルアセテートBrenntag GmbH10010447
シリカゲルMerck KGaA1.10832.9025Geduran Si 60 0.063-0.2 mm
TLCの無水ケイ酸ゲル60 F254Merck KGaA1.16834.0001
メタノールVWR20903.55
エタノールBrenntag GmbH10018366
eiethyletherVWR23807.468KOHの版
アンモニアの解決(25%)VWR1133.1
pHの電極VWR662-1657
撹拌・加熱装置Heidolph505-20000-00
pumpIlmvac GmbH322002
frit-custom design
NMR分光計Bruker Coorporation-UltraShield 400
質量分析計Thermo Fisher Scientific Inc.-
元素分析器Hekatech GmbH Analysentechnik-EuroVectorEA 3000 CHNS
重水素化水 D2Oeuriso-topD21499.90% D
ラベリング手順に必要な材料/機器<
sup>68Ge/68Ga generatorITG Isotope TechnologiesGarching GmbHA150
ポンプおよびディスペンサー システムScintomicsGmbH-Variosystem
塩酸 30% (スープル)メルク KGaA1.00318.1000
水 (超純度)メルク KGaA1.01262.1000
塩化ナトリウム (スープラプール)メルク KGaA1.06406.0500
酢酸ナトリウム (スープラプール)メルクKGaA1.06264.0050
氷酢酸 (suprapur)Merck KGaA1.00066.0250
クエン酸ナトリウム二水和物VEB Laborchemie Apolda10782>98.5%
PS-H+ カートリッジ (S)Macherey-Nagel731867Chromafix
apo-TransferrinSigma-Aldrich Co.T2036
PBSバッファー(錠剤)シグマ・アルドリッチ79382
ヒト血清Sigma-Aldrich Co.H4522ヒト男性 AB プラズマ
フラスコ、カラム、etc.カスタム設計
pH 電極Knick Elektronische Messgeräte GmbH &Co. KG765-Set
バイナリポンプ (HPLC)ヒューレット・パッカードG1312A (HP 1100)
UV Vis検出器 (HPLC)ヒューレット・パッカードG1315A (HP 1100)
放射性検出器 (HPLC)EGRC Berthold
HPLC C-18-PFP カラムAdvanced Chromatography Technologies Ltd.ACE-1110-1503/A100528
HPLCガラスバイアルGTGGlastechnik Graefenroda GmbH8004-HP-H / i3µ
ピペットEppendorf-plastic
vialsSarstedt AG & Co.6542.007
プラスチックバイアルGreiner Bio-One International GmbH717201
活動計MED Nuklear-Medizintechnik ドレスデンGmbH-Isomed、2010
ピンセットカスタムデザイン
インキュベーターヘレウスインスツルメンツGmbH51008815
ボルテックスミキサーFisons-Whirlimixer
遠心分離機ヘレウス・インスツルメンツ社75003360
ガンマ井戸 カウンターMED Nuklear-Medizintechnik ドレスデン社-イソメッド 2100
クロマトグラフィー用水メルク KGaA1.15333.2500
クロマトグラフィー用アセトニトリルメルク KGaA1.00030.2500
トリフルオロ酢酸シグマ・アルドリッチ91707
TLC放射能スキャナーレイテストIsotopenmessgeräte GmbHB00003875ベータプラスチック検出器を装備
450898、、、810925429で貯えられる

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