이 방법은 시약의 나노몰 양을 사용하여 방사성 의약품의 신속하고 경제적 최적화를 위해 액적 화학 반응을 기반으로 하는 새로운 고처리량 방법론의 사용을 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
현재 자동화된 방사성 합성기는 방사성 의약품의 대규모 임상 배치를 생성하도록 설계되었습니다. 각 데이터 포인트는 상당한 시약 소비를 수반하기 때문에 반응 최적화 또는 새로운 방사성 의약품 개발에 적합하지 않으며, 장치의 오염은 다음 사용 전에 방사성 붕괴에 대한 시간이 필요합니다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 패턴 폴리테트라플루오로틸렌 코팅 실리콘 "칩"에 표면 장력 트랩 내에 각각 좁혀진 소형 물방울 기반 반응의 배열을 수행하기위한 플랫폼이 개발되었다. 이 칩은 시약 농도, 반응 용매, 반응 온도 및 시간을 포함한 반응 매개 변수의 신속하고 편리한 연구를 가능하게합니다. 이 플랫폼은 기존의 방사성 합성기를 사용하는 데 몇 달이 걸리는 대신 최소한의 시약 소비로 며칠 만에 수백 개의 반응을 완료할 수 있습니다.
서론
양전자 방출 단층 촬영 (PET) 방사성 의약품널리 생체 내 생화학 프로세스및 연구 질병에서 특정 모니터링및 새로운 약물과 치료의 개발을위한 연구 도구로 사용된다. 더욱이, PET는 질병을 진단하거나 준비하는 중요한 도구이며, 치료1,2,3에대한 환자의 반응을 모니터링한다. PET 방사성 동위원소(예: 불소-18라벨방사성의약품의 경우 110분) 및 방사선 위험의 짧은 반감기로 인해 이 화합물은 방사선 차폐 뒤에 작동하는 특수 자동화 시스템을 사용하여 제조되며 사용하기 직전에 준비해야 합니다.
방사성 의약품을 합성하는 데 사용되는 현재 시스템은 생산 비용을 공유하기 위해 많은 개별 용량으로 나누어 큰 배치를 생성하도록 설계되었습니다. 현재 시스템은[18F] FDG와 같은 널리 사용되는 방사성 추적기의 생산에 적합하지만 (다중 환자 스캔 및 연구 실험은 하루에 예약 될 수 있기 때문에), 이러한 시스템은 초기 단계 개발 중 새로운 방사선 추적기의 생산에 낭비 될 수 있습니다, 또는 덜 일반적으로 사용되는 방사선 추적기. 종래의 시스템이 사용하는 부체는 일반적으로....
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프로토콜
주의: 이 프로토콜은 방사성 물질의 처리를 포함합니다. 필요한 교육 및 개인 보호 장비 및 조직의 방사선 안전 사무소의 승인 없이는 실험을 수행해서는 안 됩니다. 실험은 방사능 차폐 뒤에 수행되어야하며, 바람직하게는 환기 된 열세포에서 수행되어야합니다.
1. 다중 반응 칩의 제조
참고: 다중 반응 마이크로 드롭렛 칩의 배치는 표준 포토리소그래피 기술을 사용하여 4"실리콘 웨이퍼에서 제조되며, 이전에 는10 (그림 1). 이 절차는 반응 사이트의 4 x 4 배열각각 7 칩을 생성합니다.
- 실리콘 웨이퍼를 스핀 코터 척에 배치하여 중앙에 배치합니다. 30s(500rpm/s 램프)에 대한 1000rpm에서 이송 파이펫과 코트 웨이퍼로 웨이퍼 의 중앙에 폴리테트라플루오로틸렌 용액을 3mL로 증정한다.
- 코팅을 고화시키기 위해 웨이퍼를 160°C 핫플레이트에 10분 간 배치한 다음 245°C 핫플레이트로 10분 간 옮김합니다.
- 질소 대기 하에서 3.5 시간 동안 340 °C에서 고온 오븐에서 코팅을 한 다음 10 °C / min 램프에서 70 °C로 냉각됩니....
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결과
이 방법을 설명하기 위해 대표적인 실험이 수행되었습니다. 16개의 반응을 이용하여, 방사성약제의 최적화 연구 [18F]fallypride는 반응 용액으로 서술알콜에서 다양한 전구체 농도(77, 39, 19, 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 및 0.6mMMM)에 의해 수행되었다: MeCN(1:1, v/v). 반응은 7 분 동안 110 °C에서 수행되었다. 수집 효율, 샘플 조성(즉,[18F]fallypride제품, 미반응[18F]불소및 사이드 제품)의 비율은 표 1에 표로 분류되고 도 4에그래픽으로 요약된다.
연구 결과에 따르면 불소 효율([18F]fallypride의 비율)은 전구체 농도가 증가함에 따라 증가하고, 나머지.......
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토론
종래의 방사선화학 시스템의 한계로 인해 하루에 하나 또는 소수의 반응만 허용하고 데이터 포인트당 상당한 양의 시약을 소비하므로 전체 반응 매개 변수 공간의 극히 일부만 실제로 탐색할 수 있으며, 여러 번의 결과는 반복없이 보고됩니다(n=1). 기존의 시스템에 비해, 이 다중 반응 물방울 방합성 플랫폼은 방사성 합성 조건에 대한 보다 포괄적이고 엄격한 연구를 수행하는 동시에 전구체의 시간과 양을 거의 소비하지 않으며 제품 수율 및 측면 제품 형성에 영향을 미치는 매개 변수에 대한 새로운 통찰력을 가능하게합니다. 이 정보는 가장 높은 제품 수율 또는 가장 강력한 합성을 초래하는 조건을 선택하는 데 사용할 수 있습니다. 낮은 전구체 소비는 소량의 전구체만 사용할 수 있거나 전구체가 비쌀 때 새로운 방사선 추적기의 초기 발달에 특히 유용할 수 있습니다. 칩의 개방적 특성은 파이펫을 통한 빠른 합성 시간과 접근 용이성에 기여하지만, 휘발성 분자의 상당한 손실로 이어질 수 있으며 휘발성 전구체, 중간체 또는 제품이 있는 방사성 의약품의 합.......
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공개 사항
캘리포니아 대학의 리젠트는 반 댐 박사가 발명한 Sofie, Inc.에 기술을 허가했으며 라이센스 거래의 일환으로 Sofie, Inc.의 지분을 차지했습니다. 반 담 박사는 Sofie, Inc.의 설립자이자 컨설턴트입니다. 나머지 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다. 이 작품은 국립 암 연구소 (R33 240201)에 의해 부분적으로 지원되었다.
감사의 글
우리는 UCLA 생물 의학 사이클로트론 시설과 박사 로저 슬라빅과 박사 주세페 칼루치 관대 이러한 연구에 대한[18F] 불소를 제공하고 칩 제조를위한 장비와 UCLA 나노 랩을 제공 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2,3- 디메틸 -2- 부탄올 (테 실 알코올) | 시그마 - 알드리치 | 594-60-5 | 98 % |
| 아세톤 | KMG 화학 물질 | 클린 룸 LP 등급 | |
| 포름산 암모늄 (NH4 < / > HCO < > 2< / sub >) | 시그마 알드리치 | 540-69-2 | 97 % |
| 무수 아세토 니트릴 (MeCN) | 시그마 - 알드리치 | 75-05-8 | 99.80 % |
| 세라믹 히터 | Watlow | Utramic CER-1-01-0093 | 25 mm x 25 mm |
| Cerenkov 이미징 챔버 | 맞춤 제작 | TLC 플레이트 판독에 사용할 수 있는 다른 기기: 생체 내 소형 광학 이미징 시스템, 2D 라디오-TLC 스캐너, 1D 라디오-TLC 스캐너 | |
| DI water | Sigma-Aldrich | 7732-18-5 | |
| 일회용 전송 피펫, 3 mL | Falcon | 13-680-50 | |
| 용량 교정기 | Capintec, Inc. | CRC-25 PET | |
| Fallypride | ABX 고급 생화학 화합물 | 1560.0010.000 | Fallypride 참조 표준, >95% |
| [18F]fluoride in [18O]H2O | UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility | 반감기가 짧기 때문에 지역 방사선 화학 실험실 또는 상업용 방사선 약국 | |
| 에서 얻어야 합니다.유리 커버 플레이트(76.2mm x 50.8mm x 1mm 두께) | C& Scientific | 6101 | |
| Headway 스핀 코팅기 | Headway Research, Inc. | PWM50-PS-R790 Sipinner 시스템 | PWM50-컨트롤 박스, PS-모터, R790-bowl |
| 고온 오븐 | Carbolite | HTCR 6 28 | |
| Hot plate | Thermo Scientific | Super-Nuova HP133425 | |
| Isopropanol (IPA) | KMG Chemicals | Cleanroom LP grade | |
| Mask aligner | Karl Suss | MA/BA6 | |
| Methanol (MeOH) | 시그마-알드리치 | 67-56-1 | ≥ 99.9% |
| 마이크로 원심분리기 튜브 | Eppendorf | 0030 123.301 | 500 µ L, 무색, 폴리프로필렌 |
| 마이크로피펫(0.5-10 &마이크로; L) | Labnet | BioPette P3940-10 | |
| 마이크로피펫 (100-1000 &마이크로; L) | Labnet | BioPette P3940-1000 | |
| 마이크로피펫 (10-100 &마이크로; L) | Labnet | BioPette P3940-100 | |
| 마이크로피펫 팁(0.1-10 &마이크로; L) | USA Scientific Inc 팁 | 11113810 | |
| 마이크로피펫 팁(2-200 &마이크로; L) | BrandTech | 13-889-143 | |
| 마이크로피펫 팁(50-1000 &마이크로; L) | BrandTech | 13-889-145 | |
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| 반응성 이온 에칭기 (RIE) | Oxford Instruments | Plasma Lab 80 Plus | |
| 실리콘 웨이퍼 커터 | Euro Tool | CSCB-431.00 | |
| 실리콘 웨이퍼; 4" 지름 | 실리콘 밸리 마이크로일렉트로닉스 Inc. | 0017227-048 | P 형, 붕소 도핑, 두께 525 & 플러스 mn; 25 & 마이크로; m |
| 테프론 AF 2400 | 케무어 | D14896765 | 1% 고체 |
| 테트라부틸암모늄 바이카보네이트(TBAHCO3) | ABX Advanced Biochemical Compounds | 808 | 에탄올로 안정화된 수용액, 0.075M |
| 테마 전도성 페이스트 | OMEGA | OT-201-2 | |
| TLC 플레이트 | Merck KGaA | 1.05554.0001 | 실리카겔 60 F254, 50mm x 60mm, 알루미늄 후면 |
| Tosyl-fallypride | ABX Advanced Biochemical Compounds | 1550.004.000 | Fallypride 전구체, >90% |
| Trimethylamine (TEA) | Sigma-Aldrich | 75-50-3 | ≥ 99% |
| 핀셋 | Cole-Parmer | UX-07387-08 | 스테인리스 스틸, 파인 팁 |
참고문헌
- Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. Positron emission tomography molecular imaging for drug development. British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).
- Piel, M., Vernaleken, I., Rösch, F. Pos....
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