¹⁸ F-labeling van Radiotracers Functionaliseerde met een Siliciumfluoride acceptor (SiFA) voor positron emissie tomografie

Het algemene doel van de volgende procedure is het aantonen van de etikettering van een ligand met de radionuclide fluor-18, of F-18, met behulp van siliciumfluoride acceptor verbindingen, hierna sifa's genoemd. Het labelen van een ligand met F-18 en het injecteren van het in het lichaam maakt de beeldvorming van tal van ziekten met positron emissie tomografie, of PET. Fluor-18 is een van de belangrijkste radionucliden voor PET-beeldvorming.

Het heeft een halvetijd van 109 minuten, en 97% van zijn verval is door positron emissie, waardoor het bijna perfect voor PET-beeldvorming. Peptiden en eiwitten zijn vooral moeilijk te labelen met F-18 omdat ze bouwstenen nodig hebben die zijn gevormd door meerstapssynthese. Anders zullen macromoleculen een groot deel van de beschikbare PET-tracers vormen.

Om de complexiteit van F-18 radiolabeling te verminderen, werden siliconfluoride acceptoren geïntroduceerd als een betrouwbaar hulpmiddel. De SiFA-groep bestaat uit een centraal siliciumatoom dat verbonden is met twee tertiaire butylgroepen, een afgeleide fenylmoiety en een fluoratoom. De twee tertiaire butylgroepen geven hydrolytische stabiliteit aan de siliciumfluoridebinding, wat een essentieel kenmerk is voor in-vivo toepassingen van SiFA-conjugaten als beeldvormingsmiddelen.

De fenylmoiety fungeert als een linker tussen de radionuclide en biologisch actieve molecuul, vertegenwoordigd als R in dit diagram. Wanneer de SiFA-bouwstenen aan een biomolecuul worden bevestigd, wisselen ze fluor-19 gemakkelijk uit voor radioactief fluor-18 vanwege de lage activeringsenergie van de isotopenuitwisselingsreactie. De labelingprecursor en F-18 gelabelde compound zijn chemisch identiek, wat zuivering relatief eenvoudig maakt.

De niet-canonieke isotopische uitwisseling etikettering techniek gebruikt met SiFA is ook op gelijke voet voor het gemak van etikettering met andere nieuwe etikettering technieken zoals trifluoroborate isotopische uitwisseling en aluminium fluoride chelatie. Men moet in gedachten houden dat F-18 is een radioactieve isotoop. Daarom is het noodzakelijk om alle procedures achter adequate afscherming uit te voeren.

Loodafscherming is geschikt voor dit type straling. Zorg ervoor dat u draag straling detectie badges gedurende het geheel van deze procedure. Bovendien, onmiddellijk ontdoen van handschoenen voor het aanraken van iets na de synthese als ze kunnen worden besmet met radioactiviteit.

Gebruik hand / voet monitoren evenals pannenkoek Geiger tellers om te controleren op besmetting van mouwen, handen en voeten. Een aanzienlijk aantal kleine organische moleculen zijn gelabeld met fluor-18. Echter, interventionele organische chemie vereist meestal harde reactie voorwaarden om F-18 op te nemen in deze moleculen.

Deze voorwaarden zijn meestal onverenigbaar met gevoelige chemische functionaliteiten en delicate macromoleculen zoals eiwitten en peptiden. Daarom zijn nieuwe methoden voor het labelen van deze moleculen zeer gewild. Het belangrijkste voordeel van de SiFA-techniek is dat het mogelijk maakt een ingewikkelde procedure binnen een of twee stappen met minimale zuivering te voltooien, zodat F-18 radio-geneesmiddelen kunnen worden voorbereid met minder training en ervaring.

De implicaties van deze techniek zijn voor onderzoeksgroepen die geïnteresseerd zijn in de in-vivo toepassingen van experimentele biomoleculen. De SiFA labeling methodologie maakt gebruik van F-18 fluoride, die routinematig wordt geproduceerd in cyclotron faciliteiten via het proton bombardement van O-18 water. Voor de meeste F-18 reacties moet de F-18 fluoride eerst worden gescheiden van het cyclotronwater om een watervrije organische voorraadoplossing van zeer nucleofiele F-18-anionen voor te bereiden op reactie.

Dit wordt vaak bereikt door het vangen van F-18 fluoride op een anion uitwisseling cartridge, eluting de fluoride met een basis en cryptand opgelost in acetonitril en azeotropically drogen van de resulterende oplossing voor re-schorsing in de droge reactie oplosmiddel van keuze. Begin met het conditioneren van een QMA-uitwisselingscartridge met 5 molaire kaliumcarbonaat, gevolgd door gedeïmiseerd water. Vervolgens passeert u een waterige oplossing van F-18 fluoride door de geconditioneerde QMA-cartridge in omgekeerde richting met behulp van een man-naar-man adapter zoals afgebeeld.

Als grote hoeveelheden radioactiviteit moeten worden behandeld, kunnen deze stappen worden uitgevoerd met behulp van een geautomatiseerde synthesemodule of met behulp van extra afscherming op de spuit. Gooi het zuurstof-18 water weg. Elute de eerste vier druppels van de vaste F-18 anionen uit de QMA cartridge met een bereide oplossing van kryptofix, kaliumcarbonaat en acetonitril in een dikwandige V-flacon en verzegelen de flacon.

Plaats de flacon in een oliebad verwarmd tot 90 graden. Alleen de eerste vier druppels worden gebruikt als de meerderheid van de radioactieve fluoride wordt onttrokken uit de QMA met deze druppels. Dit vermindert de hoeveelheid basis die wordt overgedragen in onze F-18 voorraadoplossing, die nodig is om afbraak van de SiFA moiety te voorkomen.

Steek een ventnaald en een naald aangesloten op een stroom argongas en wacht vijf minuten om de oplosmiddelen te verdampen. Om sporen van water te verwijderen, voegt acetonitril toe om azeotropische verdamping te vergemakkelijken. Voltooi deze stap twee keer om droogte te garanderen.

Na het verwijderen van de argon en ventnaalden, opnieuw op te schorten de droge fluoride residu in het oplosmiddel van keuze, in dit geval acetonitril, om een voorraad oplossing van zeer reactieve F-18 te creëren. Deze oplossing kan nu worden gebruikt voor etikettering. Voorwaarde voor een C18 lichtpatroon door het te spoelen met ethanol en met gedestilleerd water.

Voeg de F-18 fluoride stock oplossing toe aan een reactiefolie met een SiFA gelabelde precursor. De gehele voorraad oplossing kan worden toegevoegd of een aliquot, afhankelijk van hoeveel activiteit gewenst is voor reactie. Laat de reactie vijf minuten doorgaan bij kamertemperatuur zonder te roeren.

Laat het reactiemengsel in een spuit met 1 molaire fosfaatbuffer vallen. Geef de oplossing door de geconditioneerde C18-cartridge om de gelabelde tracer te vangen. Was vervolgens de cartridge met gedestilleerd water en ontwijk de tracer vervolgens met ethanol.

Verdun met steriele fosfaatbuffer voor injectie. Geef de resulterende gezuiverde F-18 gelabelde tracer door een steriel filter. Om een duidelijk PET-beeld voor kleine dierlijke beeldvorming te verkrijgen, moet de verdeelde patiëntdosis tussen de vijf tot acht megabecquerel liggen.

Voor menselijk gebruik moet de gepartte dosis van de patiënt tussen de 200 tot 300 megabecquerel liggen. Verzamel en injecteer een kleine aliquot van de F-18 gelabelde tracer in een HPLC-systeem dat is uitgerust met een omgekeerde C18-kolom om te bevestigen dat de radiochemische zuiverheid groter is dan 95%De F-18 met het label SiFA-tracer kan worden geïnjecteerd in een dierlijk of menselijk onderwerp, en de dynamische gegevens die van een PET-scanner worden verzameld, kunnen worden gereconstrueerd om een tijdreeks van driedimensionale PET-beelden te creëren. In een voorbeeld, deze SiFA-tagged kleine molecuul tracer ontwikkeld voor prostaatkanker imaging is met succes gebruikt om tumoren geïmplanteerd in muizen voor preklinische studies te visualiseren.

De SiFA tag is ook aangetoond dat geschikt zijn voor radiolabeling, kanker gericht op peptiden zoals tyrosine-3-octreotaat of TATE. De F-18 gelabeld SiFAlin-TATE tracer hier getoond is gebruikt om neuro-endocriene tumoren visualiseren bij kankerpatiënten. SiFA etikettering chemie naast trifluoroborates en aluminium fluoride chelates vertegenwoordigt een van de eerste F-18 etikettering methoden die gebruik maken van buitengewoon efficiënte isotopenuitwisselingsreactie bij kamertemperatuur of lager.

De methode kan worden voltooid in slechts 30 minuten, die, in vergelijking met conventionele radiolabeling procedures, minimaliseert chemische consumptie en radioactieve blootstelling.