^{Rozdział 18}Znakowanie F radioznaczników funkcjonalizowanych akceptorem fluorku krzemu (SiFA) do pozytonowej tomografii emisyjnej

Ogólnym celem poniższej procedury jest wykazanie znakowania liganda radionuklidem fluory-18 lub F-18 przy użyciu związków akceptorowych fluorku krzemu, zwanych dalej SiFA. Znakowanie liganda za pomocą F-18 i wstrzykiwanie go do organizmu umożliwia obrazowanie wielu chorób za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej lub PET. Fluor-18 jest jednym z najważniejszych radionuklidów do obrazowania PET.

Ma okres półtrwania wynoszący 109 minut, a 97% jego rozpadu odbywa się przez emisję pozytonów, co czyni go prawie idealnym do obrazowania PET. Peptydy i białka są szczególnie trudne do znakowania za pomocą F-18, ponieważ wymagają bloków budulcowych powstałych w wyniku wieloetapowej syntezy. W przeciwnym razie makrocząsteczki będą stanowić dużą część dostępnych znaczników PET.

Aby zmniejszyć złożoność znakowania radioaktywnego F-18, wprowadzono akceptory fluorku krzemu jako niezawodne narzędzie. Grupa SiFA składa się z centralnego atomu krzemu połączonego z dwiema trzeciorzędowymi grupami butylowymi, derywatyzowanym ugrupowaniem fenylowym i atomem fluoru. Dwie trzeciorzędowe grupy butylowe nadają stabilność hydrolityczną wiązaniu fluorku krzemu, co jest kluczową cechą w zastosowaniach in vivo koniugatów SiFA jako środków obrazowania.

Ugrupowanie fenylowe działa jako łącznik między radionuklidem a biologicznie aktywną cząsteczką, reprezentowaną na tym schemacie jako R. Po przyłączeniu do biomolekuły bloki budulcowe SiFA łatwo wymieniają fluor-19 na radioaktywny fluor-18 ze względu na niską energię aktywacji reakcji wymiany izotopowej. Prekursor znakowania i związek znakowany F-18 są chemicznie identyczne, co sprawia, że oczyszczanie jest stosunkowo proste.

Niekanoniczna technika znakowania izotopowego zastosowana w przypadku SiFA jest również na równi z innymi nowatorskimi technikami znakowania, takimi jak wymiana izotopowa trifluoroboranu i chelatacja fluorku glinu. Należy pamiętać, że F-18 jest izotopem promieniotwórczym. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie wszystkich procedur za odpowiednim ekranowaniem.

Ekranowanie ołowiem jest odpowiednie dla tego typu promieniowania. Pamiętaj, aby nosić plakietki wykrywania promieniowania przez cały czas trwania tej procedury. Dodatkowo po syntezie należy natychmiast wyrzucić rękawice przed dotknięciem czegokolwiek, ponieważ mogą być one skażone radioaktywnością.

Korzystaj z monitorów ręcznych/nożnych, a także liczników Geigera do naleśników, aby sprawdzić, czy rękawy, dłonie i stopy nie są zanieczyszczone. Znaczna liczba małych cząsteczek organicznych została znakowana fluorem-18. Jednak interwencyjna chemia organiczna zazwyczaj wymaga trudnych warunków reakcji, aby włączyć F-18 do tych cząsteczek.

Stany te są zwykle niezgodne z wrażliwymi funkcjami chemicznymi i delikatnymi makrocząsteczkami, takimi jak białka i peptydy. Dlatego bardzo poszukiwane są nowatorskie metody znakowania tych cząsteczek. Główną zaletą techniki SiFA jest to, że pozwala ona na wykonanie skomplikowanej procedury w jednym lub dwóch krokach przy minimalnym oczyszczeniu, dzięki czemu radiofarmaceutyki F-18 mogą być przygotowywane przy mniejszym przeszkoleniu i doświadczeniu.

Implikacje tej techniki rozciągają się na grupy badawcze zainteresowane zastosowaniami eksperymentalnych biomolekuł in vivo. Metodologia znakowania SiFA wykorzystuje fluorek F-18, który jest rutynowo wytwarzany w obiektach cyklotronowych poprzez bombardowanie protonami wody O-18. W przypadku większości reakcji F-18 fluorek F-18 musi być najpierw oddzielony od wody cyklotronowej, aby przygotować bezwodny organiczny roztwór podstawowy wysoce nukleofilowych anionów F-18 do reakcji.

Zwykle osiąga się to poprzez uwięzienie fluorku F-18 na wkładzie anionowymiennym, elucję fluoru za pomocą zasady i kryptandu rozpuszczonego w acetonitrylu oraz azeotropowe wysuszenie powstałego roztworu przed ponownym zawieszeniem w wybranym suchym rozpuszczalniku reakcyjnym. Zacznij od wstępnego przygotowania wkładu wymiennego QMA z 5 molowym węglanem potasu, a następnie wodą dejonizowaną. Następnie przepuść wodny roztwór fluorku F-18 przez wstępnie przygotowany wkład QMA w odwrotnej kolejności za pomocą adaptera męsko-męskiego, jak pokazano.

Jeśli ma to miejsce w przypadku pracy z dużymi ilościami radioaktywności, kroki te można wykonać za pomocą modułu automatycznej syntezy lub za pomocą dodatkowego ekranowania na strzykawce. Wyrzuć wodę z tlenem-18. Pierwsze cztery krople utrwalonych anionów F-18 z wkładu QMA za pomocą przygotowanego roztworu kryptofixu, węglanu potasu i acetonitrylu należy wypłukać do grubościennej V-fiolki i zamknąć fiolkę.

Umieścić fiolkę w łaźni olejowej podgrzanej do 90 stopni. Używane są tylko pierwsze cztery krople, ponieważ większość radioaktywnego fluorku jest wymywana z QMA za pomocą tych kropli. Zmniejsza to ilość zasady przenoszonej do naszego roztworu podstawowego F-18, co jest konieczne, aby uniknąć degradacji ugrupowania SiFA.

Włożyć igłę odpowietrzającą i igłę podłączoną do strumienia argonu, a następnie odczekać pięć minut, aby odparować rozpuszczalniki. Aby usunąć ślady wody, dodaj acetonitryl, aby ułatwić parowanie azeotropowe. Wykonaj ten krok dwukrotnie, aby zapewnić suchość.

Po usunięciu argonu i igieł odpowietrzających, ponownie zawiesić suchą pozostałość fluoru w wybranym rozpuszczalniku, w tym przypadku acetonitrylu, aby uzyskać roztwór podstawowy wysoce reaktywnego F-18. To rozwiązanie może być teraz używane do etykietowania. Przygotowanie wkładu C18 light należy przepłukać etanolem i wodą destylowaną.

Dodać podstawowy roztwór fluorku F-18 do fiolki reakcyjnej zawierającej prekursor znakowany SiFA. Można dodać cały roztwór podstawowy lub podwielokrotność, w zależności od tego, ile aktywności jest pożądane w reakcji. Pozwól reakcji postępować przez pięć minut w temperaturze pokojowej bez mieszania.

Wrzucić mieszaninę reakcyjną do strzykawki zawierającej 1 molowy bufor fosforanowy. Przepuścić roztwór przez wstępnie przygotowany wkład C18, aby wychwycić oznakowany znacznik. Następnie umyj wkład wodą destylowaną, a następnie wymyj znacznik etanolem.

Rozcieńczyć sterylnym buforem fosforanowym do wstrzykiwań. Przepuść powstały oczyszczony znacznik znakowany F-18 przez sterylny filtr. Aby uzyskać wyraźny obraz PET do obrazowania małych zwierząt, dawka dla pacjenta powinna wynosić od pięciu do ośmiu megabekereli.

W przypadku stosowania u ludzi, dawka podzielona na części dla pacjenta powinna wynosić od 200 do 300 megabekereli. Zebrać i wstrzyknąć małą porcję znacznika znakowanego F-18 do systemu HPLC wyposażonego w kolumnę C18 z odwróconą fazą, aby potwierdzić, że czystość radiochemiczna jest większa niż 95%Znacznik SiFA znakowany F-18 można wstrzyknąć zwierzęciu lub człowiekowi, a dane dynamiczne zebrane ze skanera PET można zrekonstruować w celu utworzenia szeregu czasowego trójwymiarowych obrazów PET. Na przykład ten znacznik małocząsteczkowy oznaczony SiFA, opracowany do obrazowania raka prostaty, został z powodzeniem wykorzystany do wizualizacji guzów wszczepionych myszom w badaniach przedklinicznych.

Wykazano również, że znacznik SiFA nadaje się do znakowania radioaktywnego, peptydów ukierunkowanych na raka, takich jak tyrozyno-3-oktreotian lub TATE. Pokazany tutaj znacznik SiFAlin-TATE oznaczony znakiem F-18 został wykorzystany do wizualizacji guzów neuroendokrynnych u pacjentów z rakiem. Chemia znakowania SiFA wraz z trifluoroboranami i chelatami fluorku glinu stanowi jedną z pierwszych metod znakowania F-18 wykorzystującą niezwykle wydajną reakcję wymiany izotopowej w temperaturze pokojowej lub niższej.

Metodę można wykonać w ciągu zaledwie 30 minut, co w porównaniu z konwencjonalnymi procedurami znakowania radioaktywnego minimalizuje zużycie chemikaliów i narażenie radioaktywne.