Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Optimalisatie van radiochemische reacties met behulp van droplet arrays

3.2K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/62056

⸱

12 februari 2021

 ,  ,  , 
1Physics and Biology in Medicine Interdepartmental Graduate Program, University of California Los Angeles (UCLA), 2Crump Institute of Molecular Imaging, UCLA, 3Department of Molecular & Medical Pharmacology, David Geffen School of Medicine, 4Department of Bioengineering, UCLA

In dit artikel

Samenvatting

Deze methode beschrijft het gebruik van een nieuwe high-throughput methodologie, gebaseerd op druppelchemische reacties, voor de snelle en economische optimalisatie van radiofarmaceutica met nanomole hoeveelheden reagentia.

Samenvatting

De huidige geautomatiseerde radiosynthesizers zijn ontworpen om grote klinische partijen radiofarmaceutica te produceren. Ze zijn niet geschikt voor reactieoptimalisatie of nieuwe radiofarmaceutische ontwikkeling, omdat elk gegevenspunt een aanzienlijk reagensverbruik met zich meebrengt en besmetting van het apparaat tijd vereist voor radioactief verval vóór het volgende gebruik. Om deze beperkingen aan te pakken, werd een platform ontwikkeld voor het parallel uitvoeren van arrays van miniatuur reacties op basis van druppels, elk opgesloten in een oppervlaktespanningsval op een met polytetrafluorethyleen bedekte silicium "chip". Deze chips maken snelle en gemakkelijke studies van reactieparameters mogelijk, waaronder reagensconcentraties, reactieoplosmiddel, reactietemperatuur en -tijd. Dit platform maakt het mogelijk om honderden reacties in een paar dagen te voltooien met een minimaal reagensverbruik, in plaats van maanden te nemen met behulp van een conventionele radiosynthesizer.

Inleiding

Positron-emissie tomografie (PET) radiofarmaceutica worden veel gebruikt als onderzoeksinstrumenten om specifieke in vivo biochemische processen te monitoren en ziekten te bestuderen, en voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en therapieën. Bovendien is PET een cruciaal hulpmiddel voor het diagnosticeren of ensceneren van ziekten en het monitoren van de respons van een patiënt op therapie1,2,3. Vanwege de korte halfwaardetijd van PET-radio-isotopen (bijv. 110 minuten voor fluor-18-gelabelde radiofarmaceutica) en stralingsgevaar, worden deze verbindingen bereid met behulp van gespecialiseerde geautomatiseerde systemen die achter stralingsafscherming werken en moeten ze vlak voor gebruik worden voorbereid.

De huidige systemen die worden gebruikt om radiofarmaceutica te synthetiseren, zijn ontworpen om grote batches te produceren die zijn verdeeld in veel individuele doses om de productiekosten te delen. Hoewel de huidige systemen geschikt zijn voor de productie van veelgebruikte radiotracers zoals [18F]FDG (omdat meerdere patiëntscans en onderzoeksexperimenten in één dag kunnen worden gepland), kunnen deze systemen verspillend zijn voor de productie van nieuwe radiotracers tijdens de vroege ontwikkeling, of minder vaak gebruikte radiotracers. Volumes die conventionele systemen gebruiken, bevinden zich meestal in het bereik van 1-5 ml en de reacties vereisen precursorhoeveelheden in het bereik van 1-10 mg. Bovendien is het gebruik van conventionele radiosynthesizers over het algemeen omslachtig tijdens optimalisatiestudies, omdat het apparaat na gebruik besmet raakt en de gebruiker moet wachten tot de radioactiviteit vergaat voordat het volgende experiment wordt uitgevoerd. Afgezien van de kosten van apparatuur kunnen de kosten van radio-isotoop en reagentia daarom zeer aanzienlijk worden voor studies die de productie van meerdere partijen vereisen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren tijdens de optimalisatie van syntheseprotocollen voor nieuwe radiotracers om voldoende opbrengst en betrouwbaarheid te bereiken voor initiële in vivo beeldvormingsstudies.

Microfluïdische technologieën worden in de radiochemie steeds vaker gebruikt om te profiteren van verschillende voordelen ten opzichte van conventionele systemen4,5,6. Microfluïdische platforms, waaronder die gebaseerd op 1-10 μL-reactievolumes7,8,9, hebben een significante vermindering van reagensvolumes en consumptie van dure precursoren aangetoond, evenals korte reactietijden. Deze verlagingen leiden tot lagere kosten, snellere verwarmings - en verdampingsstappen, kortere en eenvoudigere downstreamzuivering, een algeheel "groener" chemieproces10, en een hogere molaire activiteit van de geproduceerde radiotracers11. Deze verbeteringen maken het praktischer om uitgebreidere optimalisatiestudies uit te voeren door de reagenskosten van elke synthese te verlagen. Verdere voordelen kunnen worden bereikt door meerdere experimenten uit te voeren vanuit één batch radio-isotoop op één dag. Microfluïdische stroomchemieradiosynthesizers die in de "detectiemodus" werken, kunnen bijvoorbeeld opeenvolgend tientallen reacties uitvoeren, elk met slechts 10s μL-reactievolume12.

Geïnspireerd door deze voordelen werd een multi-reaction droplet array chip ontwikkeld waarbij microvolumereacties beperkt blijven tot een array van oppervlaktespanningsvallen op een siliciumoppervlak, gemaakt met behulp van een Teflon-coating met patroon. Deze chips maken het mogelijk om meerdere reacties op de schaal van 1-20 μL tegelijkertijd uit te voeren, waardoor de mogelijkheid wordt geopend om 10s verschillende reactieomstandigheden per dag te verkennen, elk met meerdere replica's. In dit artikel wordt het nut van deze nieuwe high-throughput aanpak voor het uitvoeren van snelle en goedkope radiochemie optimalisaties aangetoond. Het gebruik van druppelchips met meerdere reacties maakt een gemakkelijke verkenning van de impact van reagensconcentraties en reactieoplosmiddel mogelijk, en het gebruik van meerdere chips kan de studie van reactietemperatuur en -tijd mogelijk maken, terwijl zeer lage hoeveelheden precursor worden verbruikt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

LET OP: Dit protocol omvat de behandeling van radioactieve stoffen. Experimenten mogen niet worden uitgevoerd zonder de nodige training en persoonlijke beschermingsmiddelen en goedkeuring van het stralingsveiligheidsbureau van uw organisatie. Experimenten moeten worden uitgevoerd achter stralingsafscherming, bij voorkeur in een geventileerde hete cel

1. Fabricage van multi-reactie chips

OPMERKING: Partijen multi-reaction microdroplet chips worden vervaardigd uit 4" silicium wafers met behulp van standaard fotolithografie technieken, zoals eerder beschreven10 (Figuur 1). Deze procedure produceert elk 7 chips met 4 x 4 array van reactieplaatsen.

  1. Plaats de siliconen wafer op de spin-coater chuck en zorg ervoor dat deze gecentreerd is. Deponeer 3 ml polytetrafluorethyleenoplossing in het midden van de wafer met een transferpipet en een laagwafel bij een 1000 tpm gedurende 30 s (500 tpm/s helling).
  2. Om de coating te stollen, plaatst u de wafer gedurende 10 minuten op een kookplaat van 160 °C en gaat u vervolgens gedurende 10 minuten over op een kookplaat van 245 °C.
  3. Gloei de coating in een oven op hoge temperatuur bij 340 °C gedurende 3,5 uur onder stikstofatmosfeer, gevolgd door koeling tot 70 °C bij een helling van 10 °C/min.
  4. Plaats de siliconen wafer op de spin-coater chuck en zorg ervoor dat deze gecentreerd is. Giet 2 ml positieve fotoresist in het midden van de wafer met behulp van een transferpipet en voer vervolgens een coating uit bij 3000 tpm gedurende 30 s (1000 tpm/s helling).
  5. Verstevig de fotoresist door het wafeltje gedurende 3 minuten zacht te bakken op een kookplaat van 115 °C.
  6. Installeer de wafer en het fotomasker in een maskeruitlijner en voer een belichting van 14 s uit bij een lampintensiteit van 12 mW/cm2 en een golflengte van 356 nm in de hardcontactmodus. Deze stap maakt gebruik van een transparantiemasker met het negatieve uiteindelijke polytetrafluorethyleenpatroon, d.w.z. een patroon met een diameter van 4" van 4 kopieën van de 16-reactiechip, met reactieplaatsen transparant en alle andere regio's in ondoorzichtige kleur.
  7. Dompel de wafer onder met 20 ml fotoresistische ontwikkelaarsoplossing in een glazen container gedurende 3 minuten met lichte agitatie om het blootgestelde patroon te ontwikkelen.
  8. Spoel de ontwikkelende oplossing weg door de wafer gedurende 3 minuten met lichte agitatie onder te dompelen in een glazen container met 20 ml DI-water. Droog de wafel met een stikstofpistool.
  9. Verwijder de blootgestelde polytetrafluorethyleengebieden via reactive-ion ets (RIE) met zuurstofplasma onder de volgende omstandigheden: 30 s blootstelling, 100 mTorr druk, 200 W vermogen en 50 sccm zuurstofstroom.
  10. Snijd de wafer in afzonderlijke chips (7 totaal per wafer) met behulp van een silicium wafer cutter.
  11. Dompel elke chip 1 minuut onder in aceton om de fotoresist te verwijderen en vervolgens 1 minuut isopropanol. Droog ten slotte elke chip met een stikstofpistool.
  12. Plaats droge chips in een glazen container en dek af met aluminiumfolie voor opslag tot gebruik.

2. Planning van de optimalisatiestudie

OPMERKING: In dit protocol wordt de synthese van de radiofarmaceutisch [18F]fallypride gebruikt als voorbeeld om optimalisatie met hoge doorvoer te illustreren (Figuur 2). Met een enkele chip kunnen 16 gelijktijdige reacties worden uitgevoerd, bijvoorbeeld met een gevarieerde voorloperconcentratie (8 verschillende concentraties, n = 2 repliceert elk). De omstandigheden worden in figuur 3Ain kaart gebracht op reactieplaatsen . Dit protocol kan worden aangepast om andere reactieparameters (bijv. reactieoplosmiddel, reactievolume, hoeveelheid TBAHCO3,enz.) of andere radiofarmaceutica te optimaliseren.

  1. Selecteer de te variëren reactieparameter(s), de te gebruiken specifieke waarden en het aantal repliceren.
  2. Bereken het aantal chips dat nodig is om het experiment uit te voeren.
  3. Maak voor elke chip een kaart van welke reactieomstandigheden op elke reactieplaats zullen worden gebruikt om te helpen bij de voorbereiding van reagentia en het uitvoeren van de druppelreacties.

3. Bereiding van reagentia en materialen voor het optimaliseren van de radiosynthese van [18F]fallypride

OPMERKING: De op druppels gebaseerde radiosynthese van [18F]fallypride (figuur 2) begint met de toevoeging van [18F]fluoride en faseoverdrachtskatalysator (TBAHCO3) aan de reactieplaats, gevolgd door verwarming om water te verdampen en een gedroogd residu achter te laten. Vervolgens wordt een druppel precursor (tosyl-fallypride) in reactieoplosmiddel (thexylalcohol en acetonitril) toegevoegd en verwarmd om de radiofluorinatiereactie uit te voeren. Ten slotte wordt het ruwe product uit de chip verzameld voor analyse. De voorbereidings- en syntheseprocedures voor reagentia moeten worden aangepast bij het uitvoeren van optimalisatie van een andere tracer.

  1. Bereid een stamoplossing van het reactiemiddel, bestaande uit thexylalcohol en acetonitril in een mengsel van 1:1 per volume. Zorg ervoor dat het volume voldoende is om de geplande verdunningsreeks te maken. In dit voorbeeld is optimalisatie van ~30 μL voldoende.
  2. Bereid een 30 μL stamoplossing van precursor (tosyl-fallypride) in het reactieoplosmiddel met de maximaal te onderzoeken concentratie (77 mM). Zorg ervoor dat het volume voldoende is om het geplande experiment uit te voeren. In dit voorbeeld is optimalisatie van ~30 μL voldoende.
  3. Voer vanuit de precursorvoorraadoplossing en het reactieoplosmiddel 2x seriële verdunningen uit om de verschillende concentraties van de precursoroplossing te bereiden. Zorg ervoor dat het volume van elke verdunning voldoende is om het gewenste aantal duplo's voor elke toestand uit te voeren. In dit voorbeeld is optimalisatie van ~15 μL van elke concentratie voldoende.
  4. Bereid microcentrifugebuizen voor om elk ruw reactieproduct te verzamelen met behulp van een permanente marker om elke buis met een uniek nummer te labelen. Zorg ervoor dat het totale aantal microcentrifugebuizen overeenkomt met het aantal omstandigheden vermenigvuldigd met het aantal replica's (8 x 2 = 16).
  5. Bereid een voorraad opvangoplossing (10 ml) voor die bestaat uit 9:1 methanol:DI-water (v/v). Aliquot 50 μL in elk van de 16 extra gelabelde microcentrifugebuizen (één per reactieplaats op de chip).
  6. Bereid een[18F]fluoridevoorraadoplossing in een microcentrifugebuis van 500 μL door [18F]fluoride/[18O]H2O (~260 MBq [7 mCi]) te mengen met 75 mM TBAHCO3-oplossing (56 μL) en te verdunnen met DI-water tot 140 μL. 8 μL van deze oplossing wordt op elke reactieplaats geladen (met ~15 MBq [0,40 mCi] activiteit en 240 nmol TBAHCO3).

4. Parallelle synthese van [18F]fallypride met verschillende precursorconcentraties

OPMERKING: De chip wordt bediend bovenop een verwarmingsplatform (gebouwd zoals eerder beschreven13)bestaande uit een keramische kachel van 25 mm x 25 mm, bestuurd met behulp van een aan-uit temperatuurregelaar met behulp van het interne thermokoppelsignaal voor feedback. De oppervlaktetemperaturen van de kachel werden gekalibreerd met behulp van thermische beeldvorming. Als een dergelijk platform niet beschikbaar is, kan een paar kookplaten worden gebruikt (één bij 105 °C en één bij 110 °C).

  1. Belasting [18F]fluoride stamoplossing (met faseoverdracht katalysator).
    1. Laad met behulp van een micropipet een druppel van 8 μL [18F]fluoridevoorraadoplossing op de eerste reactievlek van een chip met meerdere reacties. Meet de activiteit van de chip door deze in een dosiskalibrator te plaatsen en noteer het tijdstip waarop de meting wordt uitgevoerd.
    2. Verwijder de chip uit de dosiskalibrator en laad vervolgens een druppel van 8 μL [18F]fluoridevoorraadoplossing op de tweede reactievlek. Meet de activiteit op de chip door deze opnieuw in de dosiskalibrator te plaatsen en noteer het tijdstip waarop de meting wordt uitgevoerd.
    3. Herhaal dit voor alle andere reactieplaatsen op de chip.
    4. Bereken de activiteit die per reactievlek is geladen door de activiteitsmeting uit te voeren na het laden van de radio-isotoop en de vorige meting af te trekken (verval gecorrigeerd) voordat die locatie werd geladen.
  2. Lijn de multi-reactie chip op de kachel uit.
    1. Voeg een dun laagje thermische pasta toe bovenop de keramische kachel.
    2. Plaats de chip voorzichtig op de kachel met een pincet om het morsen van de druppels te voorkomen, waarbij de referentiehoek van de chip wordt uitgelijnd met de referentiehoek van de kachel (zoals weergegeven in figuur 3B). De chip zal de kachel met een kleine hoeveelheid overhangen.
  3. Droog de katalysator voor fluoride en faseoverdracht [18F]..
    1. Verwarm de chip gedurende 1 min door de kachel in het controleprogramma op 105 °C te zetten om de druppels te verdampen tot droogheid, waardoor een gedroogd residu van [18F]fluoride en TBHACO3overblijft. Koel na 1 minuut de chip af door de kachel uit te schakelen en de koelventilator in te schakelen met het besturingsprogramma.
  4. Voeg de voorloperoplossing toe.
    1. Voeg met behulp van een micropipet een 6 μL-oplossing van fallyprideprecursor toe bovenop het gedroogde residu op de eerste reactieplaats.
    2. Herhaal dit voor alle andere reactieplaatsen op de chip. Gebruik het optimalisatieplan om te bepalen welke concentratie van de verdunningsreeks voor elke reactieplaats wordt gebruikt.
  5. Voer een fluorinatiereactie uit.
    1. Verwarm elke chip gedurende 7 minuten tot 110 °C met behulp van het controleprogramma om een radiofluorinatiereactie uit te voeren. Koel daarna de chip af door de kachel uit te schakelen en de koelventilator in te schakelen met het besturingsprogramma.
  6. Verzamel de ruwe producten van de reactieplaatsen.
    1. Verzamel het ruwe product op de eerste reactieplaats door 10 μL opvangoplossing toe te voegen uit de aangewezen microcentrifugebuis via micropipet. Gebruik na 5 s wachten de micropipet (met dezelfde tip geïnstalleerd) om het verdunde ruwe product te aspireren en over te brengen naar de bijbehorende gelabelde verzamelmicrocentrifugebuis.
    2. Herhaal dit proces in totaal 4 keer met dezelfde pipettip voor alle bewerkingen.
    3. Herhaal het inzamelingsproces voor alle andere reactieplaatsen op de chip.

5. Syntheseanalyse om reactieprestaties en optimale omstandigheden te bepalen

  1. Bepaal de "opvangefficiëntie" voor de eerste reactie op de chip.
    1. Plaats de microcentrifugebuis met het verzamelde ruwe product van de eerste reactievlek in de dosiskalibrator om de activiteit te meten. Noteer de meting en het tijdstip van de meting.
    2. Bereken de inzamelingsefficiëntie door de activiteit van het verzamelde ruwe product te delen door de startactiviteit gemeten voor dezelfde reactieplaats (vervalcorrigering van de activiteitswaarden tot hetzelfde tijdspunt).
    3. Herhaal dit voor alle andere reactieplaatsen op de chip.
  2. Analyseer de samenstelling (fluorinatie-efficiëntie) van elk verzameld ruw product.
    OPMERKING: Om de analyse van alle monsters in korte tijd praktisch te maken, wordt de fluorinatie-efficiëntie geanalyseerd met behulp van een eerder beschreven high-throughput radiodunne laagchromatografie (radio-TLC) benadering14. Met deze techniek kunnen maximaal acht monsters parallel worden verwerkt door vervolgens naast elkaar (5 mm pitch, 0,5 μL per spot) op één TLC-plaat te spotten, vervolgens samen te ontwikkelen en samen uit te lezen met Cerenkov imaging14,15. Voor de voorbeeldoptimalisatie met 16 parallelle reacties zijn 2 TLC-platen nodig. Een andere optie is om radio-high-performance vloeistofchromatografie (radio-HPLC) te gebruiken voor analyse, hoewel de tijd voor scheiding, reiniging en equilibratie het aantal monsters dat kan worden geanalyseerd kan beperken.
    1. Teken voor elke TLC-plaat (50 mm x 60 mm) met een potlood een lijn op 15 mm afstand van een rand van 50 mm (onder) en een andere lijn op 50 mm afstand van dezelfde rand. De eerste regel is de oorsprongslijn; de tweede is de oplosmiddel frontlinie. Teken 8 kleine "X"s langs de oorsprongslijn op een afstand van 5 mm om de monsterspotpositie voor elk van de 8 "rijstroken" te definiëren.
    2. Breng met behulp van een micropipet 0,5 μL van het eerste ruwe product over op de TLC-plaat bij de "X" voor de eerste rijstrook. Herhaal dit voor extra ruwe producten (tot 8 per TLC-plaat). Wacht tot de ruwe productvlekken op de TLC-plaat drogen.
    3. Ontwikkel u voor elke TLC-plaat met behulp van een mobiele fase van 60% MeCN in 25 mM NH4HCO2 met 1% TEA (v/v) totdat het oplosmiddelfront de oplosmiddelfrontlijn bereikt. Wacht tot het oplosmiddel op de TLC-plaat is droog en dek af met een glazen microscoopschuif (76,2 mm x 50,8 mm, 1 mm dik).
    4. Verkrijg een radioactiviteitsbeeld van elke TLC-plaat door de plaat in een Cerenkov-beeldvormingssysteem te plaatsen voor een belichting van 5 minuten. Voer standaard beeldcorrecties uit (donkere stroomaftrekking, vlakveldcorrectie, mediaanfiltering en achtergrondaftrekking).
    5. Gebruik een ROI-analyse (Region of Interest) voor de eerste rijstrook van de eerste TLC-plaat. Teken gebieden rond elke band die zichtbaar is in de rijstrook. De software berekent de fractie van de geïntegreerde intensiteit van elke regio (band) in vergelijking met de totale geïntegreerde intensiteit van alle regio's (banden).
    6. Bij deze mobiele fase worden de volgende banden verwacht bij de aangegeven retentiefactoren: Rf = 0,0: Niet-geactiveerd [18F]fluoride; Rf = 0,9: [18F]fallypride; Rf = 0,94: Bijproduct. Bepaal de fluorinatie-efficiëntie als de fractie van activiteit in de [18F]fallyprideband.
    7. Herhaal deze analyse voor alle andere rijstroken op alle TLC-platen.
      OPMERKING: Als er geen Cerenkov-beeldvormingskamer beschikbaar is, kan een in vivo optisch beeldvormingssysteem voor kleine dieren (preklinisch) worden gebruikt om de TLC-platen in beeld te brengen. Als alternatief kan een 2-dimensionale TLC-scanner worden gebruikt. Als er alleen een 1-dimensionale TLC-scanner beschikbaar is, kunnen de TLC-platen ook worden geanalyseerd door in stroken met een schaar (1 per rijstrook) te snijden en elke strip afzonderlijk te scannen.
  3. Bepaal de ruwe radiochemische opbrengst (ruwe RCY) voor elke reactieplaats.
    1. Bepaal de ruwe RCY voor het eerste ruwe product door de inzamelingsefficiëntie te vermenigvuldigen met de fluorinatie-efficiëntie.
    2. Herhaal dit voor alle andere reactiesites.
  4. Analyseer de resultaten
    1. Geaggregeerde waarden voor repliceerexperimenten tot een gemiddelde en standaarddeviatie.
    2. Plot de inzamelingsefficiëntie, fluorinatie-efficiëntie en ruwe RCY als functie van de parameter die gevarieerd was (precursorconcentratie in dit voorbeeld).
    3. Selecteer de optimale omstandigheden op basis van de gewenste criteria. Meestal is dit de maximale ruwe RCY. Bovendien wordt het punt vaak gekozen in een regio waar de helling van de grafiek relatief vlak is, wat aangeeft dat het ongevoelig is voor kleine veranderingen in de parameter, wat een robuuster protocol biedt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Er werd een representatief experiment uitgevoerd om deze methode te illustreren. Met behulp van 16 reacties werden optimalisatiestudies van de radiofarmaceutica [18F]fallypride uitgevoerd door verschillende precursorconcentraties (77, 39, 19, 9,6, 4,8, 2,4, 1,2 en 0,6 mM) in thexylalcohol:MeCN (1:1, v/v) als reactieoplosmiddel. De reacties werden uitgevoerd bij 110 °C gedurende 7 min. De efficiëntie van de verzameling, de samenstelling van de monsters (d.w.z. de verhoudingen va...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Vanwege beperkingen van conventionele radiochemiesystemen die slechts één of een klein aantal reacties per dag toestaan en een aanzienlijke hoeveelheid reagentia per gegevenspunt verbruiken, kan slechts een klein deel van de totale reactieparameterruimte in de praktijk worden onderzocht en worden vaak resultaten gerapporteerd zonder herhalingen (n =1). In vergelijking met conventionele systemen maakt dit multi-reaction droplet radiosyntheseplatform het praktisch om uitgebreidere en rigoureuzere studies van radiosyntheseo...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De Regenten van de Universiteit van Californië hebben technologie in licentie gegeven aan Sofie, Inc. die is uitgevonden door Dr. van Dam, en hebben aandelen in Sofie, Inc. genomen als onderdeel van de licentietransactie. Dr. van Dam is oprichter en consultant van Sofie, Inc. De overige auteurs verklaren geen belangenconflicten. Dit werk werd mede ondersteund door het National Cancer Institute (R33 240201).

Dankbetuigingen

We danken de UCLA Biomedical Cyclotron Facility en Dr. Roger Slavik en Dr. Giuseppe Carlucci voor het royaal leveren van [18F]fluoride voor deze studies en het UCLA NanoLab voor ondersteuning met apparatuur voor chipfabricage.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
2,3-dimethyl-2-butanol (thexyl alcohol)Sigma-Aldrich594-60-598%
AcetoneKMG ChemicalsCleanroom LP grade
Ammoniumformiaat (NH4HCO2)Sigma-Aldrich540-69-297%
Watervrij acetonitril (MeCN)Sigma-Aldrich75-05-899,80%
Keramische verwarmingWatlowUtramic CER-1-01-009325 mm x 25 mm
Cerenkov beeldvormingskamerOp maat gebouwdAndere instrumenten kunnen worden gebruikt voor TLC-plaatuitlezing, waaronder: klein dier in vivo optisch beeldvormingssysteem, 2D radio-TLC-scanner, 1D radio-TLC-scanner
DI-waterSigma-Aldrich7732-18-5
Beschikbare overdrachtspijpen, 3 mLFalcon13-680-50
DosiscalibratorCapintec, Inc.CRC-25 PET
FallyprideABX Advanced Biochemical Compounds1560.0010.000Fallypride referentiestandaard, >95%
[18F]fluoride in [18O]H2OUCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron FacilityVanwege de korte halfwaardetijd moet dit worden verkregen bij een lokaal radiochemisch laboratorium of een commerciële radiofarmacie
Glazen dekplaten (76,2 mm x 50,8 mm x 1 mm dik)C&A Scientific6101
Headway spin coaterHeadway Research, Inc.PWM50-PS-R790 Sipinner systeemPWM50-controlebox, PS-motor, R790-kom
Hoge temperatuur ovenCarboliteHTCR 6 28
HotplateThermo ScientificSuper-Nuova HP133425
Isopropanol (IPA)KMG ChemicalsCleanroom LP grade
Masker lijnerKarl SussMA/BA6
Methanol (MeOH)Sigma-Aldrich67-56-1≥99,9%
MicrocentrifugebuisEppendorf0030 123.301500 µL, kleurloos, polypropyleen
Micropipet (0,5-10 µL)LabnetBioPette P3940-10
Micropipet (100-1000 µL)LabnetBioPette P3940-1000
Micropipet (10-100 µL)LabnetBioPette P3940-100
Micropipet tips (0,1-10 µL)USA Scientific Inc Tips11113810
Micropipet tips (2-200 µL)BrandTech13-889-143
Micropipet tips (50-1000 µL)BrandTech13-889-145
Fotoresistontwikkelaar oplossingMicroChemMEGAPOSIT MF-26A
Positieve fotoresistMicroChemMEGAPOSIT 220-7.0
Reactive-ion etcher (RIE)Oxford InstrumentsPlasma Lab 80 Plus
Silicium wafer snijderEuro ToolCSCB-431.00
Silicium wafer; 4" diameterSilicon Valley Microelectronics Inc. 0017227-048P type, boor gedoteerd, dikte 525 ± 25 µm
Teflon AF 2400Chemours D148967651% vaste stof
Tetrabutylammoniumbicarbonaat (TBAHCO3)ABX Advanced Biochemical Compounds808Waterige oplossing gestabiliseerd met ethanol, 0,075 M
Thermische geleiding pastaOMEGAOT-201-2
TLC platenMerck KGaA1.05554.0001Silica gel 60 F254, 50 mm x 60 mm, aluminium achterkant
Tosyl-fallyprideABX Advanced Biochemical Compounds1550.004.000Fallypride precursor, >90%
Trimethylamine (TEA)Sigma-Aldrich75-50-3≥ 99%
PincetCole-ParmerUX-07387-08Roestvrij staal, fijne punt

Referenties

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

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

ReactieoptimalisatieSynthese van RadiofarmacaMicrodruppelchipsParallelle ReactiesPrecursorconcentratieFluoreringseffici ntieDunlaagchromatografieCerenkov beeldvorming
Optimalisatie van radiochemische reacties met behulp van droplet arrays
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.