Name: Zwiększenie wydajności i wydajności znakowania radioligandów węgla-11 w badaniach klinicznych z wykorzystaniem metody pętli (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-12-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 8 s
Description: Poznaj metodę pętli do syntezy radioznaczników węgla-11 dla badań PET w neurochemii. Ta technika zwiększa wydajność produkcji i aktywność molową w porównaniu do tradycyjnych metod.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Chcielibyśmy podziękować byłym członkom laboratorium radiochemicznego NYULH, Raulowi Jacksonowi i Grace Yoon, za ich pracę nad początkowymi wysiłkami na rzecz metylacji węgla-11 przy użyciu metody pętli.

UWAGA: Wszystkie urządzenia i syntezy są wykonywane w osłoniętej ołowiem komórce gorącej lub minikomórce. UWAGA: Wysokoenergetyczne cząstki emitujące pozytony są generowane i wykorzystywane z cyklotronu. Obszar ten jest monitorowany za pomocą skalibrowanych liczników Geigera, a osoby noszą pierścienie i plakietki dozymetryczne wydane w zakresie bezpieczeństwa radiacyjnego. Cały personel jest przeszkolony do pracy z wysokoenergetycznymi materiałami promieniotwórczymi.
Wszystkie syntezy są wykonywane na czystym i wysterylizowanym module zgodnie z naszymi wewnętrznymi standardowymi procedurami operacyjnymi (SOP). Proces czyszczenia obejmuje użycie 1 N HCl, wody, acetonu i acetonitrylu do części reakcyjnej modułu. W międzyczasie część preparatowa modułu jest czyszczona i sterylizowana wodą i etanolem.
1. Radioznakowanie [ 11C]ER-176 (1) metodą pętli
UWAGA: Lista materiałów użytych do przygotowania [11C]ER-176 (1)] znajduje się w Tabeli materiałów.
<ol>
	<li>Ponownie spionuj moduł do produkcji metody pętli (patrz Rysunek 4A-D). Podłącz zawór V8 do złącza, które bezpośrednio łączy się z pętlą HPLC. Spowoduje to ominięcie naczynia reakcyjnego.</li>
	<li>Kondycjonować piec metanowy (CH4) w temperaturze 350 oC przez 20 minut przy przepływie wodoru gazowego 100 ml/min przed wszystkimi produkcjami wykonywanymi na module. Przed kontynuowaniem schłodzić do 45 oC.</li>
	<li>Kondycjonować pułapkę CH4 w temperaturze 120 oC przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 ml/min przed wszystkimi produkcjami wykonywanymi na module. Przed kontynuowaniem schłodzić do 70 oC.</li>
	<li>Kondycjonować pułapkę jodku metylu w temperaturze 190 oC przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 ml/min przed wszystkimi produkcjami wykonywanymi na module. Przed kontynuowaniem schłodzić do 50 oC.</li>
	<li>Ładowanie odczynnika do modułu:
	<ol>
		<li>Za pomocą strzykawki o pojemności 100 μl wstrzyknąć następującą mieszaninę przez adapter w pozycji #1 wewnętrznej pętli HPLC zaworu sześcioportowego: (R)-N-sec-butylo-4-(2-chlorofenylo)-chinazolino-2-karboksyamid (1,0 ± 0,05 mg) w dimetylosulfotlenku dimetylu d6 (100 ± 10 μl) i 6 N wodorotlenku sodu (4 μl). 
		UWAGA: Rozpuszczalniki deuterowane zostały wybrane ze względu na ich dostępność w postaci ampułek oraz dlatego, że są zwykle destylowane podczas produkcji, upewniając się, że są wolne od wody.</li>
		<li>Załadować do zbiornika V4 3,0 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań.</li>
		<li>Załaduj zbiornik V5 1.0 ml etanolu o 200 procentach.</li>
		<li>Załaduj zbiornik V6 10 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
		<li>Napełnij dużą kolbę odbiorczą 25 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
		<li>Napełnić kolbę preparatu 6,0 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań.</li>
		<li>Upewnij się, że przewód doprowadzający jest podłączony do sterylnej, wstępnie zmontowanej fiolki z produktem końcowym.</li>
		<li>Przygotować fazę ruchomą z mieszaniną acetonitrylu i wodorotlenku amonu o stężeniu 20 mM w stosunku 37:63 (v/v).</li>
		<li>Kondycjonować kolumnę półprzygotowawczą czterema objętościami fazy ruchomej. 
		UWAGA: Używana kolumna to kolumna C18 100 mm x 10 mm z odwróconymi fazami.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podczas przygotowywania zautomatyzowanego modułu, bombarduj tarczę cyklotronową węgla-11 (1% tlenu, 99% azotu) na cyklotronie o mocy 11 MeV przy 55 μA przez 60–80 minut na tarczach dwuwiązkowych, aby wytworzyć [11C] dwutlenek węgla w reakcji jądrowej 14N(p,α) 11C.</li>
	<li>Na około 20 minut przed odładunkiem [11C] dwutlenku węgla z cyklotronu do Modułu, należy uruchomić zwalidowaną listę czasu syntezy [11C]ER-176, klikając przycisk start. Pozwól, aby kolumna CH4 ostygła do 45 oC przed otrzymaniem radioaktywnego [11C] dwutlenku węgla (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 3). Pozostawić pułapkę kolumny karbosfery (pułapka CH4) do ostygnięcia do -75 oC.</li>
	<li>Zawarta w module metoda konwersji [11C] dwutlenku węgla w [11C]jodku metylu w procesie suchego procesu chemicznego powinna przebiegać w następujący sposób:
	<ol>
		<li>Przekształć aktywność [11C] dwutlenku węgla w [11C]metan poprzez reakcję z wodorem gazowym w temperaturze 350 oC nad katalizatorem niklowym (Shimalit-Nikiel). Użyj pułapki na glistin (wodorotlenek sodu), aby zatrzymać nieprzekształcony [11C] dwutlenek węgla i powstałą wodę.</li>
		<li>Uwięzić powstały [11C] metan w pułapce kolumny karbosfery (pułapka CH4) w temperaturze -75 oC w celu dalszego oczyszczenia i zagęszczenia. Aby uwolnić uwięziony [11C]metan, podgrzej kolumnę karbosfery do 80 oC.</li>
		<li>Oczyszczony [11C]metan należy przereagować z jodem pierwiastkowym w temperaturze 720 oC, tworząc [11C]jodek metylu ([11C]CH3I) za pomocą pompy gazu recyrkulacyjnego helu, w której jodek wodoru wytwarzany w wyniku zdarzenia jest zatrzymywany przez inną pułapkę ascarytu, podczas gdy nieprzekształcony [11C]metan wraca do procesu cyrkulacji.</li>
		<li>Uformowany [11C]CH3I uwięzić w temperaturze pokojowej na kolumnie jodku metylu (MeI), który nagromadził się podczas procesu recyrkulacji.</li>
		<li>Pod koniec procesu cyrkulacji uwolnić zebrany [11C]CH3I z pułapki MeI, ogrzewając do 190 oC pod przepływem helu (15 ml/min), omijając kolumnę MeTf i kierując przez zawór zwrotny do pętli ze stali nierdzewnej o pojemności 1,5 ml zawierającej wstępnie załadowany roztwór prekursora (krok 1.5.1).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Gdy [11C]CH3I przejdzie przez pętlę przez 180 s, wstrzyknąć mieszaninę reakcyjną do półprzygotowawczej kolumny HPLC w celu oczyszczenia. Stosować następujące warunki HPLC: faza ruchoma acetonitrylu 37:63 (v/v): 20 mM wodorotlenku amonu przy natężeniu przepływu 5,0 ml/min i długości fali UV 235 nm; czas retencji (tR) [11C]ER-176: około 12–14 min. Zobacz Rysunek 5.</li>
	<li>Zebrać próbkę frakcji do dużej kolby odbiorczej zawierającej 25 ml sterylnej wody dejonizowanej. Załadować rozcieńczoną mieszaninę do wkładu C18 do ekstrakcji lekką fazą stałą (SPE).</li>
	<li>Umyć produkt (1) dodatkowymi 10 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
	<li>Usunąć pożądany produkt z C18 light SPE za pomocą 200-procentowego etanolu (1 ml). Skierować tę elucję do kolby preparatu wstępnie wypełnionej 0,9% chlorkiem sodu do wstrzykiwań (6 ml).</li>
	<li>Następnie przepłukać C18 light SPE dodatkowymi 3 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań przez zbiornik V4. </li>
	<li>Zebrać końcowy roztwór do kolby preparatu (~10 ml) i przepuścić przez filtr sterylizujący 0,22 μm do wstępnie zmontowanej, apirogennej, szklanej fiolki USP typu I 50 ml, uszczelnionej gumową przegrodą i zaciśniętej aluminiową nakrętką. </li>
	<li>Za pomocą telemanipulatorów wyjąć podwielokrotność z fiolki produktu końcowego jako próbkę kontroli jakości (QC). Poddaj tę próbkę licznym testom kontroli jakości, aby zapewnić zgodność z ustalonymi specyfikacjami przed wydaniem i podaniem pacjentowi (patrz Tabela 2). 
	UWAGA: Zastosować tę procedurę metody pętli przy użyciu [11C] CH3I do znakowania radioizotopowego (2); wygenerować i użyć [11C]CH3OTf do wytworzenia (3) i (4) (patrz Plik uzupełniający 1).
	<ol>
		<li>Aby postępować zgodnie z typową analizą kontroli jakości przeprowadzaną w zakładzie, należy użyć telemanipulatorów do przeniesienia próbki z fiolki produktu końcowego do strzykawki TB, a następnie do pomieszczenia kontroli jakości za pomocą nośnika osłoniętego ołowiem.</li>
		<li>W obszarze osłoniętym ołowiem (blok L) wyrzuć próbkę do probówki wolnej od pirogenów, a następnie dozuj ją do mniejszych szklanych fiolek (50–100 μl) do analiz HPLC i chromatografii gazowej (GC).</li>
		<li>Rozcieńczyć drugą próbkę wodą wolną od pirogenów do stężenia odpowiedniego do analizy endotoksyn bakteryjnych.</li>
		<li>Zaszczepić próbkę roztworu produktu końcowego (zarówno w bulionie sojowym tryptycznym (TSB), jak i w pożywce z płynnym tioglikolanem (FTM) jako próbkę sterylną). Inkubować i obserwować te próbki pod kątem wzrostu przez 14 dni.</li>
		<li>Nałożyć małą porcję na pasek pH, aby wizualnie określić kwasowość/zasadowość roztworu produktu końcowego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Metoda radioznakowania [11C]ER-176 (1)
<ol>
	<li>Upewnij się, że moduł jest dokładnie wyczyszczony zgodnie z wewnętrznym protokołem czyszczenia.
	<ol>
		<li>Użyj 1 N HCl, wody, acetonu i acetonitrylu do czyszczenia części reakcyjnej modułu oraz wody, a następnie etanolu do czyszczenia i sterylizacji części preparatu modułu.</li>
		<li>Kondycjonować piec metanowy (CH4) w temperaturze 350 oC przez 20 minut przy przepływie wodoru gazowego 100 ml/min przed wszystkimi produkcjami wykonywanymi na module. Przed kontynuowaniem schłodzić do 45 oC.</li>
		<li>Kondycjonować pułapkę CH4 w temperaturze 120 oC przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 ml/min przed wszystkimi produkcjami wykonywanymi na module. Przed kontynuowaniem schłodzić do 70 oC.</li>
		<li>Kondycjonować pułapkę MeI w temperaturze 190 oC przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 ml/min przed wszystkimi produkcjami. Przed kontynuowaniem schłodzić do 50 oC. Upewnij się, że rurka V8 jest podłączona do igły w naczyniu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadzić próbę szczelności przy użyciu helu gazowego, od zaworu odbiorczego (V24 do V16) do wewnętrznej pętli MeI i od V8 do zbiornika przy użyciu V23 jako źródła uszczelnienia/spalin.</li>
	<li>Ładowanie odczynnika do modułu:
	<ol>
		<li>Dodać następujące elementy: (R)-N-sec-butylo-4-(2-chlorofenylo)-chinazolino-2-karboksyamid (1,0 ± 0,05 mg) w dimetylosulfotlenku d6 (100 ± 10 μl) i 6 N wodorotlenku sodu (4 μl) do zbiornika reaktora.</li>
		<li>Załaduj zbiornik V2 1,0 ml acetonitrylu:20 mM wodorotlenku amonu w proporcji 37:63.</li>
		<li>Załadować do zbiornika V4 3,0 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań.</li>
		<li>Załaduj zbiornik V5 1.0 ml etanolu o 200 procentach.</li>
		<li>Załaduj zbiornik V6 10 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
		<li>Napełnij dużą kolbę odbiorczą 25 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
		<li>Napełnić kolbę preparatu 6,0 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań.</li>
		<li>Upewnij się, że przewód doprowadzający jest podłączony do wstępnie zmontowanej sterylnej fiolki z produktem końcowym.</li>
		<li>Napełnij zbiornik fazą ruchomą HPLC (37:63 (v/v) acetonitryl: 20 mM wodorotlenku amonu) i podłącz do pompy HPLC. 
		UWAGA: Zastosowana kolumna półprzygotowawcza jest taka sama jak powyżej i wstępnie kondycjonowana fazą ruchomą (4 objętości kolumny).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podczas przygotowywania zautomatyzowanego modułu, bombarduj tarczę cyklotronową węgla-11 (1% tlenu, 99% azotu) na cyklotronie o mocy 11 MeV przy 55 μA przez 60–80 minut na tarczach dwuwiązkowych, aby wytworzyć [11C] dwutlenek węgla w reakcji jądrowej 14N(p,α) 11C.</li>
	<li>Na około 20 minut przed odładunkiem [11C] dwutlenku węgla z cyklotronu do Modułu, należy uruchomić zwalidowaną listę czasu syntezy [11C]ER-176, klikając przycisk start. Pozwól, aby kolumna CH4 ostygła do 45 oC przed otrzymaniem radioaktywnego [11C] dwutlenku węgla (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 3). Pozostawić pułapkę kolumny karbosfery (pułapka CH4) do ostygnięcia do -75 oC</li>
	<li>Zawarta w module metoda konwersji [11C] dwutlenku węgla w [11C]jodku metylu w procesie suchego procesu chemicznego powinna przebiegać w następujący sposób:
	<ol>
		<li>Przekształć aktywność [11C] dwutlenku węgla w [11C]metan poprzez reakcję z wodorem gazowym w temperaturze 350 oC nad katalizatorem niklowym (Shimalit-Nikiel). Zatrzymuj zarówno nieprzetworzony [11C] dwutlenek węgla, jak i uformowaną wodę za pomocą pułapki na ascaryt (wodorotlenek sodu).</li>
		<li>Uwięzić [11C] metan na kolumnie karbosfery w temperaturze -75 oC w celu dalszego oczyszczenia i zagęszczenia. Aby uwolnić [11C]metan, należy podgrzać kolumnę karbosfery do 80 oC. </li>
		<li>Oczyszczony [11C] metan należy poddać reakcji z jodem pierwiastkowym w temperaturze 720 oC, tworząc jodek metylu [11C] za pomocą pompy gazu recyrkulacyjnego, w której wodór wytwarzany w wyniku zdarzenia jest zatrzymywany przez inną pułapkę ascarytu, podczas gdy nieprzekształcony [11C]metan wraca do procesu cyrkulacji, zwanego recyrkulacją pętli wewnętrznej.</li>
		<li>Uwięzić utworzony jodek metylu [11C] w temperaturze pokojowej na kolumnie MeI, który nagromadził się podczas procesu recyrkulacji.</li>
		<li>Pod koniec procesu cyrkulacji podgrzać porowatą polimerową pułapkę adsorpcyjną do temperatury 190 oC pod przepływem helu (30 ml/min), aby uwolnić zebrany jodek metylu [11C] i skierować go przez zawór zwrotny do naczynia reakcyjnego o pojemności 3 ml w celu znakowania radioizotopowego węgla-11 (1).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Gdy wytwarzanie i akumulacja jodku metylu [11C] ustabilizują się, należy ominąć kolumnę triflate srebra i skierować radioaktywny gaz przez V8 do naczynia reakcyjnego zawierającego mieszaninę prekursorów. Pozostawić [11C] jodku metylu do pęcherzyków przez 3 minuty, następnie zamknąć naczynie reakcyjne i podgrzewać je w temperaturze 80 oC przez 5 minut.</li>
	<li>Po zakończeniu etykietowania, po 5 minutach, schłodzić naczynie reakcyjne do temperatury 30 oC i rozcieńczyć 1 ml fazy ruchomej ze zbiornika V2.</li>
	<li>Wstrzyknąć mieszaninę do półprzygotowawczej kolumny HPLC w celu oczyszczenia, stosując następujące warunki HPLC: faza ruchoma acetonitrylu 37:63 (v/v): 20 mM wodorotlenek amonu przy natężeniu przepływu 5,0 ml/min i długości fali UV 235 nm; tR [11C]ER-176 (1): około 9–11 min, patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 6.</li>
	<li>Pobrać próbkę frakcji do dużej kolby odbiorczej zawierającej 25 ml sterylnej wody dejonizowanej. Załadować tę rozcieńczoną mieszaninę na lekki wkład SPE C18.</li>
	<li>Umyj uwięziony produkt (1) dodatkowymi 10 ml sterylnej wody dejonizowanej.</li>
	<li>Eluować pożądany produkt z C18 light SPE za pomocą 200-procentowego etanolu (1,0 ml), kierując go do kolby recepturowej wstępnie wypełnionej 0,9% chlorkiem sodu do wstrzykiwań (6,0 ml).</li>
	<li>Przepłukać C18 light SPE dodatkowymi 3,0 ml 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań. </li>
	<li>Zebrać końcowy roztwór do kolby recepturowej (~10 ml). Przepuść tę pożywkę przez filtr sterylizujący 0,22 μm do wstępnie zmontowanej, sterylnej, apirogennej, szklanej fiolki USP typu I 50 ml, uszczelnionej gumową przegrodą i zaciśniętej aluminiową nakrętką. </li>
	<li>Za pomocą telemanipulatorów należy pobrać podwielokrotność z fiolki produktu końcowego jako próbkę do kontroli jakości (QC) (patrz krok 1.15). Poddać próbkę kilku testom, w których radioznacznik musi spełnić wszystkie kryteria akceptacji przed uwolnieniem i podaniem pacjentowi (patrz Tabela 2). 
	UWAGA: Zastosować tę metodę zbiornika reaktora przy użyciu [11C] CH3I do znakowania radioaktywnego (2); wygenerować i użyć [11C]CH3OTf do wytworzenia (3) i (4) (patrz Plik uzupełniający 1). </li>
</ol>

Efficient Synthesis of Carbon-11 Radiotracers Using the Loop Method Methylation

<ol><li>Bailey, D. L., Townsend, D. W., Valk, P. E., Maisey, M. N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBailey%2C+DL+%22Positron+emission+tomography%3A+Basic+sciences%22">Positron emission tomography: Basic sciences</a>. , Springer. 223-231 (2005).</li>
<li>Berger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+does+it+work%3F+Positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">How does it work? Positron emission tomography.</a> BMJ. 326 (7404), 1449(2003).</li>
<li>Seeram, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computed+tomography%3A+A+technical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Radiol+Technol%22%5BJournal%5D)">Computed tomography: A technical review.</a> Radiol Technol. 89 (3), 279CT-302CT (2018).</li>
<li>Grover, V. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging%3A+Principles+and+techniques%3A+Lessons+for+clinicians%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Exp+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging: Principles and techniques: Lessons for clinicians.</a> J Clin Exp Hepatol. 5 (3), 246-255 (2015).</li>
<li>Rowe, S. P. P., Martin, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+imaging+in+oncology%3A+Current+impact+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22CA+Cancer+J+Clin%22%5BJournal%5D)">Molecular imaging in oncology: Current impact and future directions.</a> CA Cancer J Clin. 72 (4), 333-352 (2022).</li>
<li>Ziessman, H. A., O'Malley, J. P., Thrall, J. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZiessman%2C+HA+%22Nuclear+medicine%3A+The+requisites%22">Nuclear medicine: The requisites</a>. , Fourth edn, Saunders. (2014).</li>
<li>Cochran, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+glucose+metabolism+kinetics+using+18F-FDG+micro-PET%2FCT%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Determining glucose metabolism kinetics using 18F-FDG micro-PET/CT.</a> J Vis Exp. (123), e55184(2017).</li>
<li>Pantel, A. R., Bae, S. -W., Li, E. J., O′Brien, S. R., Manning, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET+imaging+of+metabolism%2C+perfusion%2C+and+hypoxia%3A+FDG+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+J.+%28Philadelphia%2C+PA%2C+U.+S.%29%22%5BJournal%5D)">PET imaging of metabolism, perfusion, and hypoxia: FDG and beyond.</a> Cancer J. (Philadelphia, PA, U. S.). 30 (3), 159-169 (2024).</li>
<li>Hansen, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+neurotransmitter+systems+to+the+structural+and+functional+organization+of+the+human+neocortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mapping neurotransmitter systems to the structural and functional organization of the human neocortex.</a> Nat Neurosci. 25 (11), 1569-1581 (2022).</li>
<li>Valenta, I. S., Thomas, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET-determined+myocardial+perfusion+and+flow+in+coronary+artery+disease+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22J+Med+Imaging+Radiat+Sci%22%5BJournal%5D)">PET-determined myocardial perfusion and flow in coronary artery disease characterization.</a> J Med Imaging Radiat Sci. 55 (2S), S44-S50 (2024).</li>
<li>Nerella, S. G., Singh, P., Sanam, T., Digwal, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET+Molecular+Imaging+in+Drug+Development%3A+The+Imaging+and+Chemistry+Perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Med+%28Lausanne%29%22%5BJournal%5D)">PET Molecular Imaging in Drug Development: The Imaging and Chemistry Perspective.</a> Front Med (Lausanne). 9, 812270(2022).</li>
<li>Dolle, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon-11+and+fluorine-18+chemistry+devoted+to+molecular+probes+for+imaging+the+brain+with+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Label+Compd+Radiopharm%22%5BJournal%5D)">Carbon-11 and fluorine-18 chemistry devoted to molecular probes for imaging the brain with positron emission tomography.</a> J Label Compd Radiopharm. 56 (3-4), 65-67 (2013).</li>
<li>Wilson, A. A., Garcia, A., Jin, L., Houle, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiotracer+synthesis+from+%5B11C%5D-iodomethane%3A+A+remarkably+simple+captive+solvent+method%5BTitle%5D)+AND+%22Nucl+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Radiotracer synthesis from [11C]-iodomethane: A remarkably simple captive solvent method.</a> Nucl Med Biol. 27 (6), 529-532 (2000).</li>
<li>Bruton, L., Scott, P. J., Kilbourn, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+synthesis+modules+for+PET+radiochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Handb+Radiopharm.+%282nd+Ed.%29%22%5BJournal%5D)">Automated synthesis modules for PET radiochemistry.</a> Handb Radiopharm. (2nd Ed.). , 437-456 (2021).</li>
<li>Studenov, A. R., Jivan, S., Adam, M. J., Ruth, T. J., Buckley, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+mechanism+of+the+in-loop+synthesis+of+radiopharmaceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Radiat+Isot%22%5BJournal%5D)">Studies of the mechanism of the in-loop synthesis of radiopharmaceuticals.</a> Appl Radiat Isot. 61 (6), 1195-1201 (2004).</li>
<li>Jewett, D. M., Ehrenkaufer, R. L., Ram, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+captive+solvent+method+for+rapid+radiosynthesis%3A+application+to+the+synthesis+of+%5B1-11C%5Dpalmitic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Appl+Radiat+Isot%22%5BJournal%5D)">A captive solvent method for rapid radiosynthesis: application to the synthesis of [1-11C]palmitic acid.</a> Int J Appl Radiat Isot. 36 (8), 672-674 (1985).</li>
<li>Watkins, G. L., Jewett, D. M., Mulholland, G. K., Kilbourn, M. R., Toorongian, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+captive+solvent+method+for+rapid+N-%5B11C%5Dmethylation+of+secondary+amides%3A+application+to+the+benzodiazepine%2C+4%27-chlorodiazepam+%28RO5-4864%29%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Radiat+Isot%22%5BJournal%5D)">A captive solvent method for rapid N-[11C]methylation of secondary amides: application to the benzodiazepine, 4'-chlorodiazepam (RO5-4864).</a> Appl Radiat Isot. 39 (5), 441-444 (1988).</li>
<li>Iwata, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+loop+method+for+the+automated+preparation+of+%5B11C%5Draclopride+from+%5B11C%5Dmethyl+triflate%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Radiat+Isot%22%5BJournal%5D)">A simple loop method for the automated preparation of [11C]raclopride from [11C]methyl triflate.</a> Appl Radiat Isot. 55 (1), 17-22 (2001).</li>
<li>Iwata, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-line+%5B11C%5Dmethylation+using+%5B11C%5Dmethyl+iodide+for+the+automated+preparation+of+11C-radiopharmaceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Radiat+Isot%22%5BJournal%5D)">On-line [11C]methylation using [11C]methyl iodide for the automated preparation of 11C-radiopharmaceuticals.</a> Appl Radiat Isot. 43 (9), 1083-1088 (1992).</li>
<li>Mccarron, J. A., Turton, D. R., Pike, V. W., Poole, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remotely-controlled+production+of+the+5-HT1A+receptor+radioligand+%5Bcarbonyl-11C%5DWAY-100635%5BTitle%5D)+AND+%22J+Labelled+Compd+Radiopharm%22%5BJournal%5D)">Remotely-controlled production of the 5-HT1A receptor radioligand [carbonyl-11C]WAY-100635.</a> J Labelled Compd Radiopharm. 38 (10), 941-953 (1996).</li>
<li>Shao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highlighting+the+versatility+of+the+Tracerlab+synthesis+modules.+Part+2%3A+fully+automated+production+of+%5B11C%5D-labeled+radiopharmaceuticals+using+a+Tracerlab+FXC-Pro%5BTitle%5D)+AND+%22J+Labelled+Compd+Radiopharm%22%5BJournal%5D)">Highlighting the versatility of the Tracerlab synthesis modules. Part 2: fully automated production of [11C]-labeled radiopharmaceuticals using a Tracerlab FXC-Pro.</a> J Labelled Compd Radiopharm. 54 (14), 819-838 (2011).</li>
<li>Dahl, K., Halldin, C., Schou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+methodologies+for+the+preparation+of+carbon-11+labeled+radiopharmaceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Transl+Imaging%22%5BJournal%5D)">New methodologies for the preparation of carbon-11 labeled radiopharmaceuticals.</a> Clin Transl Imaging. 5 (3), 275-289 (2017).</li>
<li>Shao, X., Schnau, P. L., Fawaz, M. V., Scott, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+radiosyntheses+of+%5BC%5Draclopride+and+%5BC%5DDASB+using+ethanolic+loop+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nucl+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Enhanced radiosyntheses of [C]raclopride and [C]DASB using ethanolic loop chemistry.</a> Nucl Med Biol. 40 (1), 109-116 (2013).</li>
<li>Milicevic Sephton, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+radiosynthesis+of+%5B11C%5DUCB-J+for+imaging+synaptic+density+by+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Label+Compd+Radiopharm%22%5BJournal%5D)">Automated radiosynthesis of [11C]UCB-J for imaging synaptic density by positron emission tomography.</a> J Label Compd Radiopharm. 63 (3), 151-158 (2020).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają żadnych istotnych ani finansowych interesów związanych z tym badaniem, które mogliby ujawnić.

Tradycyjne znakowanie radioaktywne końcowych heteroatomów za pomocą węgla-11, jodometanu lub triflatu metylu, polega na bulgotaniu radioaktywnego gazu elektrofilowego w naczyniu reakcyjnym, uwięzieniu go i pozostawieniu roztworu do reakcji przez dłuższy czas18. Konwencjonalne bulgotanie niejednorodnej reakcji może być powolne i może wymagać ogrzewania w celu przyspieszenia szybkości reakcji. Przed oczyszczeniem może być konieczne schłodzenie pożywki reakcyjnej do temperatury pokojowej, a następnie przeniesienie do pętli HPLC z użyciem rozpuszczalnika (np. fazy ruchomej) w celu oczyszczenia pożądanego znacznika promieniowego. Czynności te są czasochłonne, a ulotne produkty znakowane radioaktywnie mogą zostać utracone podczas przenoszenia takich materiałów.
W naszym zakładzie wykazaliśmy zasadność stosowania metody pętlowej, w której roztwór prekursora jest powlekany pętlą ze stali nierdzewnej HPLC, a znakowanie radioizotopowe związku odbywa się wewnątrz pętli w temperaturze pokojowej. Pętla jest powiązana w jednej linii z doprowadzeniem radioaktywnego [11C]CH3I lub [11C]CH3OTf i podłączona do portu wtryskowego systemu HPLC. Do znakowania radioizotopem nie jest wymagane ogrzewanie, a we wszystkich przypadkach przedstawionych w tym manuskrypcie reakcja zachodzi w czasie krótszym niż 3 minuty.
Natężenie przepływu i rozmiar pętli HPLC ze stali nierdzewnej wydają się mieć kluczowe znaczenie dla wydajnego przebiegu tego procesu. Testy rozpoczęto od zmiany natężenia przepływu gazu nośnego, helu, z 8,0 ml/min do 15,0 ml/min dla radioaktywnego gazu, który miał być dostarczony do pętli. Buckley badał znaczenie stosowania odpowiedniego natężenia przepływu, a także stosowania odpowiedniego rozpuszczalnika i materiału pętlowego15. W przypadku naszego systemu natężenie przepływu wynoszące 15 ml/min dla radioaktywnych form elektrofilowych [11C]CH3I lub [11C]CH3OTf dobrze sprawdza się w znakowaniu radioaktywnym wszystkich czterech radioznaczników omówionych w tym manuskrypcie. Pętla używana do wszystkich syntez to pętla iniekcyjna HPLC ze stali nierdzewnej o pojemności 1,5 ml o średnicy zewnętrznej 1/16 cala i średnicy wewnętrznej 1 mm.
Porównując dwie metody (naczynie reakcyjne i metoda pętlowa), w naszych rękach metoda pętlowa wykazała zwiększoną skuteczność znakowania radioaktywnego wraz ze znacznym wzrostem aktywności molowej na końcu syntezy (EOS) w celu wytworzenia czterech radioznaczników zatwierdzonych przez badania na ludziach. Na przykład radioznacznik [11C]mHED (3) miał 1,6-krotny wzrost aktywności izolowanego produktu końcowego wraz z osiągnięciem podwójnej aktywności molowej w EOS. Ten trend zwiększonej ogólnej aktywności obserwuje się we wszystkich czterech radioznacznikach (patrz Tabela 1). Dodatkowe korzystne wyniki przy stosowaniu metody pętli obejmują skrócenie czasu ustawiania o 5 minut i brak konieczności czyszczenia naczynia reakcyjnego, co oszczędza czas operatora i zużycie rozpuszczalników do protokołu czyszczenia.
Do wad tej metodologii należą limity, przy których radioznaczniki mogą być skutecznie znakowane za pomocą metody pętlowej. Jeśli do znakowania radioaktywnego niezbędne jest ciepło, trudno jest zmodyfikować ten system, aby umożliwić ogrzewanie wewnątrz pętli HPLC. Ten system wymaga modyfikacji instalacji wodno-kanalizacyjnej; Ta cecha polegająca na tym, że nie jest gotowa "po wyjęciu z pudełka", może zniechęcić innych użytkowników do wprowadzania takich zmian na ich zautomatyzowanej platformie14. Ponieważ do tej metody wymagana jest dodatkowa instalacja wodno-kanalizacyjna i złącza (patrz rysunek 4A-D), potencjał dodatkowych miejsc uwolnienia radioaktywnego wzrasta podczas etykietowania w tych warunkach. Rozsądnie jest przeprowadzić kontrolę szczelności przed każdym uruchomieniem modułu.
Nasz zespół wdrożył metodę pętli zastosowaną w zatwierdzonej przez Investigational New Drug Application (IND) i Radioactive Drug Research Committee (RDRC) produkcji czterech radioznaczników węgla-11 przez Investigational New Drug Application (IND) i Radioactive Drug Research Committee. W naszych rękach metoda ta okazała się procesem bardziej wydajnym i bardziej wydajnym niż tradycyjna metoda naczyń reakcyjnych. Stosując tę metodę do większości zautomatyzowanych modułów, należy wziąć pod uwagę dodatkowe instalacje hydrauliczne i regulacje natężenia przepływu helu nośnego. Wreszcie, metoda ta ma ograniczenia i nie jest odpowiednia dla niektórych radioznaczników węgla-11, takich jak [11C]UCB-J, który wymaga aktywacji pośredniego palladu (II) i podgrzania24 mieszaniny reakcyjnej.

Wśród modalności obrazowania molekularnego pozytonowa tomografia emisyjna (PET) wyróżnia się sposobem rozdzielczości procesów biochemicznych związanych z konkretnymi celami fizjologicznymi lub obszarami zainteresowania1,2. Charakterystyczna czułość i nieinwazyjny charakter PET są wykorzystywane do wizualizacji i kwantyfikacji patofizjologii chorób in vivo, często ujawniając cele niewidoczne w bardziej anatomicznych technikach obrazowania, takich jak tomografia komputerowa (CT)3 czy obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI)4. Współczesne obrazowanie molekularne opiera się na połączeniu PET z CT lub MRI (odpowiednio PET/CT lub PET/MR), wykorzystując wysoką rozdzielczość kontrastową PET oraz kwantyfikowalne parametry obrazowania do zapewnienia bardzo dokładnych map korekcji atenuacji (PET/CT) i poprawionej rozdzielczości przestrzennej (PET/MR)5, co pozwala pokonać niektóre trudności wynikające ze zmienności wyższych energii kinetycznych pozytonów pochodzących z radionuklidów, takich jak gal dopływowy-68 i rubid-826. Te dwumodalne techniki obrazowania łączą kluczowe cechy każdej z poszczególnych modalności, dostarczając klinicystom lub badaczom bogatego zbioru zarejestrowanych wspólnie danych anatomicznych i biochemicznych na temat badanego obiektu5.
Kliniczne zastosowanie tej techniki obrazowania jest ogromne, oferując wizualizację i pomiar procesów fizjologicznych na poziomie molekularnym, tak zróżnicowanych jak metabolizm glukozy7,8, wiązanie receptorów neurotransmiterów9, perfuzja mięśnia sercowego10 oraz różne schorzenia neurologiczne11. Poza zastosowaniami klinicznymi, immanentne cechy PET sprawiają, że odgrywa on istotną rolę w diagnostyce i opracowywaniu leków terapeutycznych, umożliwiając kwantyfikację takich parametrów jak potencjał wiązania (BP), biodystrybucja, objętość dystrybucji (VT) oraz stopień zajęcia receptorów przez lek (RO%) poprzez bezpośrednią obserwację oddziaływań między farmakologią, farmakokinetyką a farmakodynamiką. Z kolei przyczynia się to do określenia m.in. tego, czy związek dociera do celu w stężeniu odpowiadającym dawce efektywnej (ED50), stopnia efektywnego przenikania przez barierę krew-mózg, stabilności metabolicznej związku oraz odpowiedniej dawki i odstępów między dawkami11.
W procesie opracowywania użytecznej sondy do obrazowania PET, po zidentyfikowaniu odpowiedniego biomarkera i wyborze powiązanego z nim ligandu, znakowanie radiologiczne biomolekuły odpowiednim radionuklidem PET pozwala na uzyskanie radiotracerowej sondy do badania PET. Wśród radionuklidów PET wykorzystywanych do badania zagadnień biologicznych, farmakologicznych lub medycznych, węgiel-11 oferuje połączenie wszechstronności syntetycznej i korzystnych właściwości fizycznych, co umożliwia jego szerokie zastosowanie w przypadku różnych biomolekuł i odpowiednich ligandów6. Dzięki emisji pozytonów na poziomie 99,8% i okresowi półtrwania wynoszącemu 20,4 minuty12, węgiel-11 pozwala na wielokrotne podawanie preparatu badanym w krótkich odstępach czasu, dopuszczając jednocześnie prowadzenie wieloetapowych syntez. Zalety te wymagają jednak posiadania zaplecza z cyklotronem na miejscu oraz możliwości prowadzenia radiochemii5.
Tego typu placówki wymagają niezawodnych, wydajnych i powtarzalnych metod metylowania, które umożliwiają znakowanie radiacyjne cząsteczek prekursorowych, często z wykorzystaniem elektrofilnego substratu, jakim jest [11C]jodek metylu ([11C]CH3I) lub triflan metylu [11C] ([11C]CH3OTf)13. Moduł do radiosyntezy, dostarczany przez producenta, jest zazwyczaj skonfigurowany do przeprowadzania reakcji [11C]metylowania w naczyniu reakcyjnym14. Procedura ta obejmuje chłodzenie naczynia w celu skutecznego zatrzymania dostarczonego [11C]jodku metylu lub triflanu metylu [11C], uszczelnienie i ogrzanie naczynia w celu przeprowadzenia reakcji, zatrzymanie reakcji (quenching), a następnie przeniesienie zawartości do systemu wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) w celu oczyszczania semipreparatywnego13. Choć metoda ta jest skuteczna15, wiąże się ona z licznymi potencjalnymi punktami awarii strukturalnej, obejmującymi septa fiolek, igły oraz powiązane linie transferowe.
Konieczność opracowania bardziej niezawodnej i powtarzalnej metody metylowania skłoniła do zbadania i wdrożenia modyfikacji rozpuszczalnika w wielu naszych protokołach syntezy radioligandów z węglem-11. Podejście to ma na celu wyeliminowanie ograniczeń konwencjonalnej metody z użyciem naczynia reakcyjnego, przy jednoczesnym zachowaniu lub poprawie wydajności znakowania promieniotwórczego.
<img alt="Proces syntezy znacznika PET, schemat; konfiguracja cyklotronu, ścieżka [11C]CO2, metody pętli/naczynia." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Projekt i przebieg syntezy w naczyniu reakcyjnym oraz metodą pętli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Chemia rozpuszczalnika uwięzionego (captive solvent chemistry) daje nadzieję na efektywne wychwytywanie i reakcję z odczynnikiem do znakowania radioizotopowego poprzez rozprowadzenie roztworu prekursora na dużej powierzchni materiału lub struktury nośnej, a następnie skierowanie gazowego odczynnika znakującego do kontaktu z powleczonym materiałem16,17. Zwiększa to zakres i jakość kontaktu między dwiema fazami reagentów16,18. Liczne implementacje i warianty tej techniki były dokumentowane już w 1985 roku16,17,18,19,20 i znalazły zastosowanie w reakcjach znakowania radioizotopowego z wykorzystaniem jodu metylowego [11C], triflanu metylu [11C] oraz dwutlenku węgla [11C] z odczynnikiem Grignarda20. Dalsze udoskonalenie przedstawiono w ramach omówienia chemii rozpuszczalnika uwięzionego z zastosowaniem „metody pętli” (loop method), pierwotnie opisanej przez Wilsona i współpracowników, która nie wymaga żadnych dodatkowych nośników poza tymi zapewnionymi przez pętlę oczyszczania HPLC, ani ogrzewania czy chłodzenia środowiska reakcyjnego13. Wykazano, że znakowanie radioizotopowe metodą „pętli” w rozpuszczalniku uwięzionym nadaje reakcjom metylowania jodem metylowym i triflanem metylu [11C] takie zalety jak minimalne straty podczas przenoszenia, wysoka wydajność radiochemiczna, wysoka aktywność molowa, skrócony czas reakcji oraz prostota7,21,22,23.
W niniejszej pracy opisujemy wdrożenie przez naszą grupę techniki metylacji [11C] tzw. „metodą pętli” (loop method), pierwotnie opisanej przez Wilsona13 oraz późniejszych autorów14,15,18,21,22,23 (patrz Rycina 2), za pomocą modyfikacji mechanicznej (patrz Rycina 3) naszego modułu syntezy (dalej nazywanego Modułem). Kierując się dążeniem do maksymalnego uproszczenia, modyfikacje mechaniczne były minimalne i łatwe do wprowadzenia, co doprowadziło do ogólnego zmniejszenia złożoności inżynieryjnej i ograniczyło się jedynie do dodania niezbędnych komponentów do tych, które zostały już zainstalowane przez producenta modułu jako standardowy układ znakowania radioaktywnego naczynia reakcyjnego. Odzwierciedla to decyzję o wykorzystaniu stalowej pętli do oczyszczania HPLC, która została dostarczona i wstępnie zainstalowana przez producenta modułu, jak opisano poniżej, co okazało się kompatybilne i skuteczne w analizowanych syntezach. Szczegółowo omawiamy kompletny i zwalidowany protokół znakowania metodą pętli, stosowany w produkcji do badań klinicznych w celu syntezy radiotraceru [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide, [11C]ER-176 (1), z użyciem jodometanu węgla-11. Ponadto porównujemy liczne parametry związane z wydajnością znakowania radioaktywnego przeprowadzonego zarówno metodą reaktora, jak i metodą pętli dla trzech dodatkowych radioligandów opracowanych w naszej placówce: (S,S)-[11C]methylreboxetine ([11C]MRB (2)), [11C]-meta-hydroxyephedrine ([11C]mHED (3)) oraz 2-[4-[(11C)methylamino]phenyl]-1,3-benzothiazol-6-ol ([11C]PiB (4)), na podstawie analizy zsyntetyzowanych partii (patrz Tabela 1 i Rycina 1). Porównanie to wykazuje wyraźną poprawę parametrów, takich jak wydajność radiochemiczna i aktywność molowa, wynikającą z zastosowania znakowania „metodą pętli”, co jest możliwe dzięki przystępnym i prostym modyfikacjom modułu przy minimalnym koszcie dla laboratorium radiochemii.

<table><tbody><tr><td>2-(4'-aminofenylo)-6-hydroksybenzotiazol</td><td>ABX</td><td>5101</td><td>Prekursor do syntezy PiB (6-OH-BTA-0)</td></tr><tr><td>(2S,3S)-Desethylreboxetine</td><td>ABX</td><td>4407</td><td>Prekursor do syntezy MRB</td></tr><tr><td>Kwas octowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>695092</td><td>Odczynnik stosowany do syntezy [11C]PiB</td></tr><tr><td>Aceton-d6</td><td>Sigma Aldrich</td><td>444863</td><td>Rozpuszczalnik stosowany do syntezy [11C]PiB</td></tr><tr><td>Acetonitryl, klasy HPLC</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34998</td><td>Różne stężenia stosowane w fazie ruchomej do produkcji radioznaczników</td></tr><tr><td>Acetonitryl-d3</td><td>Sigma Aldrich</td><td>151807</td><td>Rozpuszczalnik stosowany do syntezy [11C]mHED</td></tr><tr><td>Mrówczan amonu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>798568</td><td>Odczynnik stosowany do syntezy [11C]MRB</td></tr><tr><td>Wodorotlenek amonu</td><td>Ricca Chemical</td><td>642-16</td><td>Odczynnik stosowany do syntezy [11C]ER-176</td></tr><tr><td>Waga analityczna</td><td>Mettler Toledo&nbsp;</td><td>M-XS104</td><td>Waga służąca do ważenia materiałów do produkcji</td></tr><tr><td>Ascarite II</td><td>Thermo Fisher</td><td>CN-C049U90</td><td>Stosowana w kolumnach suszących do modułu FxC Pro</td></tr><tr><td>Szafa bezpieczeństwa biologicznego</td><td>Comecer&nbsp;</td><td>M-BH4</td><td>Używany do montażu FPV</td></tr> <tr><td>(R) -N-sec-butyl-4-(2-chlorofenylo)-chinazolino-2-karboksyamid</td><td>ABX</td><td>1665.0001</td><td>Prekursor ER-176</td></tr><tr><td>Lekki wkład Sep-Pak</td><td>WODY</td><td>WAT023501</td><td>Wkład do ekstrakcji do fazy stałej stosowany w syntezie radioznaczników węgla-11</td></tr><tr><td>Karboxen, siatka 60 &ndash; 80</td><td>Supelco</td><td>CN-10478-U</td><td>stosowany w module</td></tr> <tr><td>FxC ProSkompresowany &ndash; NOS (99% azotu/1% tlenu)</td><td>Gaz powietrzny&nbsp;</td><td>CN-X02NI99C3003091</td><td>Gaz docelowy używany w bombardowaniu cyklotronowym</td></tr><tr><td>Dozowanie gorącej komory (DHC)</td><td>Comecer&nbsp;</td><td>M-MIP1-1390</td><td>Dozowniki radioznacznikowe</td></tr><tr><td>Kalibrator dawki&nbsp;</td><td>Capintec</td><td>M-CRC-55t</td><td>Pomiar aktywności radioznaczników</td></tr><tr><td>Endosafe nexgen-PTS</td><td>Charles River&nbsp;</td><td>PTS150</td><td>Endosafe PTS, przenośny system testowy</td></tr><tr><td>Endotoxin PTS - Limulus Amebocyte Lysate (LAL) Wkład testowy</td><td>Charles River&nbsp;</td><td>Wkłady LAL PTS20F</td><td>używane do badania poziomu endotyny na radioznacznikach</td></tr><tr><td>Etanol, 200 proof, klasa HPLC</td><td>Sigma Aldrich</td><td>459828</td><td>Używany do&nbsp; produktu końcowego i&nbsp; fazy ruchomej ER, MRB, mHED i PiB</td></tr><tr><td>Chromatogram gazowy 2030</td><td>Shimadzu</td><td>M-GC-2030</td><td>Pomiar substancji pomocniczych z produkcji radioznaczników</td></tr><tr><td>Graphpac</td><td>Supelco, Millipore Sigma</td><td>10258</td><td>Używany w module FxC Pro do syntezy [11C]ER-176, [11C]MRB, [11C]mHED i [11C]PiB</td></tr><tr><td>Helium, klasy badawczej</td><td>Airgas&nbsp;</td><td>CN-HER-300</td><td>Zbiornik helu, 99,9999% (zbiornik klasy badawczej)</td></tr><tr><td>Seria Shimadzu LC-20&nbsp;</td><td>Shimadzu</td><td>Różne&nbsp;</td><td>Analityczny system HPLC</td></tr><tr><td>Wodór o bardzo wysokiej czystości&nbsp; &nbsp;</td><td>Gaz powietrzny&nbsp;</td><td>CN-HYUHP-300</td><td>Zbiornik wodoru używany do modułu FxC Pro</td></tr><tr><td>Jod</td><td>Thermo Fisher</td><td>I35</td><td>Używany w module FxC Pro, konwersja kolumny [11C]CH4 na [11C]CH3I</td></tr><tr><td>Luna 10 mm C18 (2) 100 & Aring; 250 x 10 mm</td><td>kolumna Phenomenex</td><td>00G-4253-N0</td><td>Kolumna półprzygotowawcza do syntezy</td></tr> <tr><td>MRBLuna 5 mm C18 (2) 100 & Aring; Kolumna 250 x 10 mm</td><td>Phenomenex</td><td>00G-4252-N0</td><td>Kolumna półprzygotowawcza do syntezy PiB</td></tr><tr><td>Macherey-Nagel MN VP 250/10 Nucleosil 100-5 C18 Kolumna Nautilus</td><td>Macherey-Nagel</td><td>715412.1</td><td>Kolumna półprzygotowawcza do syntezy mHED</td></tr><tr><td>Metaraminol (wolna zasada)</td><td>ABX</td><td>3380.0001</td><td>Prekursor stosowany do produkcji [11C]mHED</td></tr><tr><td>Milli-Q Direct 8 DI system Millipore</td><td></td><td>M-ZROQ00800</td><td>System wody dejonizowanej</td></tr><tr><td>N,N-dimetyloformamid-d7</td><td>Sigma Aldrich</td><td>189979</td><td>Rozpuszczalnik stosowany do syntezy [11C]Igła MRB</td></tr><tr><td>, 18 G x 1</td><td>Becton Dickinson</td><td>BD 305195</td><td>Igły używane na różnych etapach konfiguracji produkcji</td></tr><tr><td>Igła, 20 G x 1-1/2"</td><td>Becton Dickinson</td><td>BD 305176</td><td>Igły używane na różnych etapach konfiguracji produkcji</td></tr><tr><td>Igła, 22 G x 4", Kręgosłup&nbsp;</td><td>Produkty Air-Tite</td><td>N224</td><td>Igły używane na różnych etapach konfiguracji produkcji</td></tr><tr><td>Onyx Monolithic C18 100 x 10 mm</td><td>kolumna Phenomenex</td><td>CH0-7878</td><td>Kolumna półprzygotowawcza do syntezy ER-176</td></tr><tr><td>Pięciotlenek fosforu ze wskaźnikiem Sicapent</td><td>Sigma Aldrich</td><td>79610</td><td>Stosowany w syntezie Moduły do produkcji radioznaczników węgla-11</td></tr><tr><td>Porapak</td><td>N Waters</td><td>WAT027047</td><td>Materiał użyty do wypełnienia kolumny MeI w module FxC Pro</td></tr><tr><td>Manometr</td><td>Omega</td><td>M-DPG1100B-100G</td><td>Używany do testu integralności filtra</td></tr><tr><td>Shimalite-Ni</td><td>Shimadzu Corporation</td><td>221-66062</td><td>Materiał pakowany w piekarnik CH4 FxCPro Moduł do konwersji z [11C]CO2 na [11C]CH4</td></tr><tr><td>Siemens Cyklotron Eclipse 11-MeV</td><td>Siemens</td><td>RDS 111</td><td>Akcelerator cząstek używany do generowania [11C]CO2 do produkcji węgla-11</td></tr><tr><td>Srebrny Triflate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483346</td><td>Materiał pakowany w kolumnę triflatową modułu FxC Pro do produkcji [11C]mHED i [11C]PiB</td></tr><tr><td>Chlorek sodu do wstrzykiwań (sól fizjologiczna, 0,9%), 50 ml</td><td>Hospira</td><td>0409-4888-50</td><td>Sól fizjologiczna stosowana w procesie formulacji radioznaczników</td></tr><tr><td>Chlorek sodu do wstrzykiwań (sól fizjologiczna, 0,9%) ), 500 ml</td><td>Braun</td><td>L8001</td><td>Odczynnik stosowany w syntezie [11C]mHED i fazy ruchomej.</td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>221465</td><td>Odczynnik stosowany do syntezy [11C]ER-176 i innych składników o różnym stężeniu.</td></tr><tr><td>Detektor jodku sodu</td><td>Eckert & Ziegler</td><td>PMT/Na-BFC3200</td><td>Detektor gamma używany w linii z jednostką HPLC</td></tr><tr><td>Sterylna fiolka, 50 ml</td><td>ALK Allergy</td><td>SEV50</td><td>50 mL sterylne fiolki używane jako&nbsp;</td></tr><tr><td>Pętla ze stali nierdzewnej</td><td>GE</td><td>980314/IEG-005118</td><td>Pętla iniekcyjna HPLC o pojemności 1,5 ml o średnicy zewnętrznej 1/16", ID: 1 mm.</td></tr><tr><td>Strzykawka, 1 ml</td><td>Braun</td><td>NJ-9166017-02</td><td>Strzykawka używana na różnych etapach produkcji</td></tr><tr><td>Strzykawka, 10 ml</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4100-X00V0</td><td>Strzykawka używana na różnych etapach produkcji</td></tr><tr><td>Strzykawka, 20 ml</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4200-X00V0</td><td>Strzykawka używana na różnych etapach produkcji</td></tr><tr>Konfiguracja<td>strzykawki, 5 ml</td><td>Becton Dickinson</td><td>309632</td><td>Strzykawka stosowana na różnych etapach konfiguracji produkcji</td></tr><tr><td>Moduł TracerLab FX2C&nbsp;</td><td>GE</td><td>M-P5360QB</td><td>Zautomatyzowany moduł produkcji radioznaczników węgla-11</td></tr><tr><td>Trietyloamina</td><td>Sigma Aldrich</td><td>471283</td><td>Odczynnik stosowany do syntezy [11C]</td></tr><tr><td>Strzykawka tuberkulinowa PiB, z igłą 21 G x 1, jednorazowa, sterylna (1 ml)</td>Strzykawka <td>Becton Dickinson</td><td>BD 309624</td><td>stosowana w wstępnie zmontowanych fiolkach z produktem końcowym</td></tr></tbody></table>

zwiększenie wydajności i wydajności znakowania radioligandów węgla-11 w badaniach klinicznych z wykorzystaniem metody pętli

Enhancing Efficiency and Radiolabeling Yields of Carbon-11 Radioligands for Clinical Research Using the Loop Method

Udany program obrazowania pozytonowej tomografii emisyjnej z udziałem radioznaczników węgla-11 wymaga szybkich, wydajnych i niezawodnych metod syntezy, wymagających na miejscu grupy cyklotronowej i radiochemicznej, a także personelu klinicznego przeszkolonego do działania w unikalnych ograniczeniach radionuklidu węgla-11. W niniejszym badaniu przeanalizowano zalety i zalety metody "pętlowej" rozpuszczalnika w niewoli, polegającej na znakowaniu radioizotopem czterech znaczników radionuklidem węgla-11, w wyniku czego powstają radioligandy [11C]ER-176, [11C]MRB, [11C]mHED i [11C]PiB.
'Metoda pętli' jest porównywana z tradycyjną metodą metylacji węgla-11 opartą na reaktorze w trakcie syntezy tych samych radioznaczników na identycznej zautomatyzowanej platformie. Ponadto przedstawiono pełny przegląd przygotowań do badań klinicznych radioznacznika [11C]ER-176. Jak wykazano na przykładzie produkcji [11C]ER-176, metoda "pętli" heterogenicznej alkilacji z użyciem rozpuszczalnika w niewoli okazała się bardziej wydajna, o doskonałej czystości radiochemicznej (99,6 ± 0,6%, n = 25), wyższej i bardziej spójnej wydajności radiochemicznej (koniec syntezy (EOS) = 5,4 ± 2,2 GBq, n = 25) w porównaniu z metodą reaktorową (EOS = 1,6 ± 0,5 GBq, n = 6), zwiększona aktywność molowa (metoda pętlowa = 194 ± 66 GBq/μmol, n = 25; metoda reaktorowa = 132 ± 78 GBq/μmol, n = 6), wraz ze średnio o 5 minut krótszą sekwencją reakcji.

Grupa radiochemii New York University Langone Health (NYULH) dostarcza różne radioznaczniki z wykorzystaniem węgla-11, fluoru-18 i galu-68, stosowane zarówno w badaniach z udziałem ludzi, jak i w zastosowaniach przedklinicznych. Do produkcji radiotracerów PET wykorzystuje się kilka metod. Nasz zespół stosuje metodę pętlową do syntezy (1), (2), (3) oraz (4) (patrz Rysunek 1 i Rysunek 8). Po zakończeniu produkcji z jałowej fiolki z produktem końcowym pobierana jest aalikwota. Próbka ta służy zarówno do inokulacji roztworu produktu końcowego (w pożywkach: tryptone soy broth (TSB) oraz fluid thioglycolate medium (FTM) jako próbka jałowości), jak i jako reprezentatywna próbka roztworu zbiorczego do testów kontroli jakości (QC). Każdy radioznacznik poddawany jest testom QC przed dopuszczeniem produktu do podania (patrz Tabela 2).
Testy kontroli jakości obejmują wizualną ocenę wyglądu produktu, weryfikację szczelności filtra, oznaczenie tożsamości radionuklidowej, pH, tożsamości radiochemicznej (radio-HPLC), czystości radiochemicznej (radio-HPLC), czystości chemicznej (HPLC), aktywności molowej, swoistości, zawartości rozpuszczalników resztkowych, endotoksyn oraz sterylności (patrz Tabela 2). Poniższe wyniki uzyskano z klinicznej produkcji każdego z wyżej wymienionych radiotracerów (patrz Tabela 1).
Reprezentatywny chromatogram analityczny HPLC przedstawiono na Rysunku 7 oraz w Pliku uzupełniającym 1. Każdy radiotracer musi spełniać wszystkie specyfikacje kontroli jakości (patrz Tabela 2) przed dopuszczeniem do użycia i podaniem badanemu.
Ilości prekursorów i odczynników oraz analityczne chromatogramy HPLC dla [11C]MRB (2) (Rycina dodatkowa 1), [11C]mHED (3) (Rycina dodatkowa 2) oraz [11C]PiB (4) (Rycina dodatkowa 3) znajdują się w Pliku dodatkowym 1.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Związek</td>
			<td>Parametry</td>
			<td>Metoda pętlowa (śr ± odch. std.)</td>
			<td>Metoda reaktora (śr ± odch. std.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="7">[11C]ER-176</td>
			<td>liczba produkcji</td>
			<td>25</td>
			<td>6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rozpoczęcie syntezy</td>
			<td>86 ± 5,0 GBq</td>
			<td>52 ± 25,7 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zakończenie syntezy</td>
			<td>5,4 ± 2,2 GBq</td>
			<td>1,6 ± 0,5 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna</td>
			<td>99.6 ± 0.6%</td>
			<td>99.9 ± 0.1%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stężenie ER-176</td>
			<td>1.1 ± 0.5 μg/mL</td>
			<td>0.63 ± 0.37 μg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aktywność molowa</td>
			<td>194 ± 66 GBq/μmol</td>
			<td>132 ± 78 GBq/μmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowity czas syntezy</td>
			<td>36 ± 3 min</td>
			<td>44 ± 6 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="7">[11C]MRB</td>
			<td>liczba produkcji</td>
			<td>70</td>
			<td>6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rozpoczęcie syntezy</td>
			<td>84 ± 5,4 GBq</td>
			<td>39 ± 11,9 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zakończenie syntezy</td>
			<td>3,0 ± 1,2 GBq</td>
			<td>1,9 ± 0,7 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna</td>
			<td>99.5 ± 0.5%</td>
			<td>99.7 ± 0.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stężenie MRB</td>
			<td>0.52 ± 0.24 μg/mL</td>
			<td>0.68 ± 0.41 μg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aktywność molowa</td>
			<td>190 ± 50 GBq/μmol</td>
			<td>99 ± 55 GBq/μmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowity czas syntezy</td>
			<td>35 ± 3 min</td>
			<td>42 ± 3 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="7">[11C]mHED</td>
			<td>liczba produkcji</td>
			<td>5</td>
			<td>11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rozpoczęcie syntezy</td>
			<td>69 ± 10,5 GBq</td>
			<td>82 ± 4,3 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zakończenie syntezy</td>
			<td>5,5 ± 1,3 GBq</td>
			<td>3,3 ± 1,0 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna</td>
			<td>98.2 ± 1.3%</td>
			<td>99.1 ± 0.7%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stężenie mHED</td>
			<td>0.40 ± 0.10 μg/mL</td>
			<td>0.52 ± 0.37 μg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aktywność molowa</td>
			<td>301 ± 48 GBq/μmol</td>
			<td>155 ± 77 GBq/μmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowity czas syntezy</td>
			<td>27 ± 4 min</td>
			<td>32 ± 2 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="7">[11C]PiB</td>
			<td>liczba produkcji</td>
			<td>51</td>
			<td>10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rozpoczęcie syntezy</td>
			<td>86 ± 5,4 GBq</td>
			<td>57 ± 17,2 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zakończenie syntezy</td>
			<td>3,2 ± 0,8 GBq</td>
			<td>1,4 ± 0,2 GBq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna</td>
			<td>97.0 ± 1.5%</td>
			<td>99.1 ± 1.4%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stężenie PiB</td>
			<td>0.22 ± 0.51 μg/mL</td>
			<td>0.30 ± 0.24 μg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aktywność molowa</td>
			<td>201 ± 68 GBq/μmol</td>
			<td>207 ± 124 GBq/μmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowity czas syntezy</td>
			<td>35 ± 2 min</td>
			<td>36 ± 5 min</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Wyniki produkcji [11C]ER-176 (1), [11C]MRB (2), [11C] m HED (3) oraz [11C]PiB (4) metodą pętli lub metodą naczynia reakcyjnego. Wszystkie wartości podano dla stanu po zakończeniu syntezy. Skróty: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide; [11C]MRB = (S,S)-[11C]methylreboxetine; [11C]mHED = [11C]-meta-hydroxyephedrine; [11C]PiB = 2-[4-[(11C)methylamino]phenyl]-1,3-benzothiazol-6-ol.
<img alt="Struktury związków znakowanych węglem-11, schemat wzorów chemicznych dla analizy radiotracerów." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig1.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Struktury [11C]ER-176 (1), [11C]MRB (2), [11C] m HED (3) oraz [11C]PiB (4). Skróty: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide; [11C]MRB = (S,S)-[11C]methylreboxetine; [11C]mHED = [11C]-meta-hydroxyephedrine; [11C]PiB = 2-[4-[(11C)methylamino]phenyl]-1,3-benzothiazol-6-ol. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schemat blokowy systemu chromatografii gazowej; przedstawia pompę HPLC, przepływ helu, pułapki z NaOH i MeOH." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Modyfikacje wprowadzone do zautomatyzowanego modułu. Kolor czerwony oznacza przebudowę instalacji modułu syntezy w celu włączenia pętli do produkcji radiotracerów PET za pomocą metylacji węglem-11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="System chromatograficzny HPLC; schematy naczynia reakcyjnego, połączenia V8, pętli HPLC do analizy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig4.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Instalacja hydrauliczna modułu i jej modyfikacja w celu wprowadzenia metody pętlowej dla metylacji radiotracerów PET węglem-11. (A) Pętla wtryskowa HPLC z złączkami typu union. (B) Metoda z naczyniem reakcyjnym. Czerwona strzałka wskazuje połączenie V8. (C) Modyfikacja instalacji hydraulicznej dla metody pętlowej z pominięciem naczynia reakcyjnego. Należy zauważyć, że połączenie V8 z wlotem HPLC omija naczynie reakcyjne, umożliwiając bezpośredni dostęp [11C]jodometanu lub [11C]triflanu metylu do pętli HPLC. (D) Umiejscowienie złączki union względem naczynia reakcyjnego. Zwróć uwagę na połączenie ze stalową pętlą HPLC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Chromatogramy HPLC: detektor UV (A) i detektor gamma (B); analiza oczyszczania białka." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig5.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5: Profile półpreparatywnego HPLC dla ER-176 oraz [11C]ER-176 otrzymanych metodą pętli. (A) Profil półpreparatywnego HPLC dla ER-176 (1) uzyskanego metodą pętli przy UV = 235 nm; tR = 13.2 min. (B) Profil półpreparatywnego radio-HPLC dla [11C]ER-176 (1); tR = 12.4 min. Warunki: faza ruchoma 37:63 (v/v) acetonitryl: 20 mM wodorotlenek amonu przy szybkości przepływu 5.0 mL/min. Skrót: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig5large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Chromatogram HPLC z detektorami UV i gamma; rozdział białek, odpowiedź detektora; podwójne wykresy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig6.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 6"> 
Rycina 6: Profile semi-preparatywnej HPLC dla ER-176 oraz [11C]ER-176 otrzymanego metodą reaktorową. (A) Profil semi-preparatywnej HPLC dla ER-176 (1) otrzymanego metodą reaktorową przy UV = 235 nm; tR = 9,8 min. (B) Profil semi-preparatywnej radio-HPLC dla [11C]ER-176 (1); tR = 9,2 min. Warunki: faza ruchoma 37:63 (v/v) acetonitryl: 20 mM wodorotlenek amonu przy szybkości przepływu 5,5 mL/min. Skróty: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide; tR  = czas retencji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig6large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykresy chromatograficzne z pikami przy 6,103, 7,806 min, detekcja UV, tabela danych o stężeniu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig7.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 7"> 
Rycina 7: Analityczne profile HPLC dla ER-176. (A) Analityczny profil HPLC widm UV dla ER-176 (1) przy 235 nm; tR = 6,10 min. (B) Analityczny profil HPLC radiotracera dla [11C]ER-176 (1); tR = 6,36 min. Warunki: kolumna LC 10 µm C18 (2) 100 <img alt="symbol Ångströma, jednostka długości, schemat pomiaru długości fal w badaniach spektroskopowych." src="/files/ftp_upload/67406/67406eq1.jpg" style="font-size: 14px;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1"> 250 x 4,6 mm; metanol/woda 74/26 przy szybkości przepływu 1,5 mL/min. Skrót: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide; tR = czas retencji <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig7large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat syntezy radiochemicznej z znakowaniem [11C] dla związków, w tym ER-176 i PiB." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67406/67406fig8.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 8"> 
Rycina 8: Schemat syntezy związków węgla-11. (i) Powstawanie [11C]CH3I oraz [11C]CH3OTf oraz (iia.) radioznakowanie [11C]ER-176 (1), (iib.) [11C]MRB (2), (iic.)[11C]mHED (3) i (iid.) [11C]PiB (4). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406fig8large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Test/Parametry</td>
			<td>Specyfikacje</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wygląd (inspekcja wizualna)</td>
			<td>Przezroczysty, bezbarwny roztwór wolny od cząstek stałych</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integralność filtra membranowego</td>
			<td>≥ 50 psi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH</td>
			<td>4.5 - 8.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tożsamość radionuklidowa (okres półtrwania)</td>
			<td>19,3–21,3 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tożsamość radiochemiczna (radio-HPLC)</td>
			<td>0,90 ≤ tProdukcja R / t R std ≤ 1.10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czystość radiochemiczna (radio-HPLC)</td>
			<td>≥ 95.0%†</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stężenie leku (HPLC)</td>
			<td>patrz uwagi*</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Całkowita zawartość zanieczyszczeń chemicznych (HPLC)</td>
			<td>patrz notatki**</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aktywność molowa (@ EOS)</td>
			<td>&gt; 9,25 GBq/μmol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości acetonitrylu (GC)</td>
			<td>≤ 410 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości acetonu (GC)</td>
			<td>≤ 5 000 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości dimetylosulfotlenku (GC)</td>
			<td>≤ 5 000 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości etanolu (GC)</td>
			<td>≤ 10% (v/v)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości metanolu (GC)</td>
			<td>≤ 3 000 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pozostałości N,N-dimetyloformamidu (GC)</td>
			<td>≤ 880 ppm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lizat amebocytów Limulus (LAL)</td>
			<td>≤ 17,5 EU/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterylność (rozpocząć w ciągu 30 h)</td>
			<td>Sterylne (14 dni)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protokoły przygotowania</td>
			<td>Pełne i dokładne</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Etykiety</td>
			<td>Kompletne, dokładne, uzgodnione</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 2: Kryteria kontroli jakości dla zatwierdzenia lub odrzucenia radiotracerów z węglem-11.† Czystość radiochemiczna ≥ 90,0% dla [11C]mHED; * Stężenie leku: [11C]ER-176 ≤ 10 µg/dawkę; [11C]MRB ≤ 10 µg/dawkę; [11C]mHED ≤ 50 µg/dawkę; [11C]PiB ≤ 13,4 µg/dawkę; ** Całkowita ilość zanieczyszczeń chemicznych: [11C]ER-176 ≤ 1,0 µg/dawkę; [11C]MRB ≤ 1,0 µg/dawkę; [11C]mHED ≤ 5,0 µg/dawkę; [11C]PiB ≤ 1,34 µg/dawkę. Skróty: [11C]ER-176 = [11C]-(R)-N-sec-butyl-4-(2-chlorophenyl)-N-methylquinazoline-2-carboxamide; [11C]MRB = (S,S)-[11C]methylreboxetine; [11C]mHED = [11C]-meta-hydroxyephedrine; [11C]PiB = 2-[4-[(11C)methylamino]phenyl]-1,3-benzothiazol-6-ol; EOS = koniec syntezy; GC = chromatografia gazowa; LAL = lizat amebocytów Limulus.
Plik uzupełniający 1: Odczynniki chemiczne i materiały, odczynniki użyte w metodzie z pętlą lub naczyniem reaktora, testy kontroli jakości, analityczne chromatogramy HPLC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67406/67406_JoVe_Supplementary%20File_Final_CarberryEdit.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Ten protokół przedstawia szczegółową procedurę przygotowania czterech radioznaczników węgla-11 za pomocą "metody pętlowej" [11C]metylacji. Opisujemy procedurę syntezy [11C]ER-176, z danymi dla trzech dodatkowych radioznaczników: [11C]MRB, [11C]mHED i [11C]PiB. Metoda pętlowa zapewnia wydajną syntezę ze zwiększoną wydajnością radiochemiczną w porównaniu z tradycyjną metylacją naczynia reakcyjnego [11C].

Zwiększenie wydajności i wydajności znakowania radioligandów węgla-11 w badaniach klinicznych z wykorzystaniem metody pętli

A successful positron emission tomography imaging program involving carbon-11 radiotracers demands fast, efficient, and reliable synthesis methods, ...

Nasze badania koncentrują się na produkcji radioznaczników PET wykorzystywanych zarówno do zastosowań przedklinicznych, jak i klinicznych. Nasz zespół koncentruje się na rozwoju i optymalizacji tych radioznaczników węgla-11, aby zapewnić bezpieczną i optymalną dawkę podawaną do badania. Znakowanie radioaktywne węglem-11 polega na zastąpieniu atomu węgla-12 nuklidem węgla-11, zachowując w ten sposób właściwości fizykochemiczne interesującego związku.Większość rutynowych znakowań węglem-11 obejmuje alkilowanie jodkiem metylu C-11 lub triflatem metylu przy użyciu reaktora. Radioznakowanie rozpuszczalnikiem w niewoli, jak zostało to zbadane tutaj, otwiera drzwi do niezliczonych innych metod wprowadzania znacznika węglowego-11, w tym wcześniej kłopotliwych metod, takich jak karbonylacja dwutlenkiem węgla C-11, co pozwala na wykorzystanie nowych klas struktur chemicznych w badaniach obrazowania molekularnego. Stosując metodę pętli w reakcjach metylacji węgla-11, nasza grupa była w stanie zwiększyć ogólną wydajność produkcji kilku radioznaczników węgla-11.Zostało to wykazane we własnym zakresie za pomocą ogólnego czasu produkcji, ilości końcowej aktywności i wzrostu aktywności molowej pod koniec syntezy. Protokół ten pozwala na dodatkową metodę znakowania radioznacznikami węgla-11 za pomocą jodku metylu węgla-11 lub triflatu metylu węgla-11. Dołączyliśmy naszą rehydraulikę zautomatyzowanego modelu, aby wykonać ten rodzaj procedury znakowania radioaktywnego.Nasz zespół wykazał, że zastosowanie metody pętlowej w porównaniu z tradycyjną metodą znakowania naczyń reakcyjnych skraca całkowity czas syntezy, zwiększa aktywność znacznika radioznaku, a także zwiększa aktywność molową pod koniec syntezy. Optymalizując znaną metodę pętli ustanowioną przez profesora Allena Wilsona, mamy nadzieję zainspirować inne grupy do stosowania tej metody na swoich istniejących platformach, a także do myślenia nieszablonowego w celu opracowania nowych sposobów, w jakie radioznaczniki węgla-11 mogą być rutynowo produkowane do badań naukowych. Aby ponownie podłączyć moduł do produkcji metodą pętli, należy podłączyć zawór V-8 do złącza, które łączy się bezpośrednio z pętlą HPLC w celu ominięcia naczynia reakcyjnego.Kondycjonuj piec metanowy w temperaturze 350 stopni Celsjusza przez 20 minut przy przepływie wodoru gazowego 100 mililitrów na minutę. Kondycjonuj metanowiec w temperaturze 120 stopni Celsjusza przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 mililitrów na minutę. Następnie kondycjonuj pułapkę jodku metylu w temperaturze 190 stopni Celsjusza przez 20 minut przy przepływie helu gazowego 50 mililitrów na minutę.Załadować 100 mikrolitrów przygotowanej mieszaniny do strzykawki i wstrzyknąć ją przez adapter w pozycji jednej z sześciu zaworów portowych wewnętrznej pętli HPLC. Następnie załaduj zbiornik V-4 trzema mililitrami 0,9% chlorku sodu, V-5 jednym mililitrem 200-procentowego etanolu, a V-6 10 mililitrami sterylnej wody dejonizowanej. Dodaj wkład C-18 do modułu syntezy.Napełnij dużą kolbę odbiorczą 25 mililitrami sterylnej wody dejonizowanej. Następnie napełnić kolbę preparatu sześcioma mililitrami 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań. Upewnij się, że przewód doprowadzający jest podłączony do sterylnej, wstępnie zmontowanej fiolki z produktem końcowym.Następnie należy przygotować roztwór fazy ruchomej i kondycjonować półpreparatywną kolumnę HPLC czterema objętościami fazy ruchomej. Na około 20 minut przed rozładunkiem radioaktywnego dwutlenku węgla C-11 z cyklotronu do modułu, kliknij przycisk start, aby rozpocząć zwalidowaną listę czasu syntezy C-11 ER-176. Następnie pozwól, aby metoda wbudowana w moduł kontynuowała konwersję dwutlenku węgla C-11 w jodek metylu C-11 w drodze suchego procesu chemicznego.Przekształć dwutlenek węgla C-11 w metan C-11, reagując go z wodorem gazowym w temperaturze 350 stopni Celsjusza nad katalizatorem niklowym. Użyj pułapki ascarytowej, aby zatrzymać nieprzekształcony dwutlenek węgla C-11 i utworzoną wodę. Następnie uwięzić powstały metan C-11 na kolumnie karbosfery w temperaturze minus 75 stopni Celsjusza w celu oczyszczenia i zagęszczenia.Podgrzej kolumnę karbosfery do 80 stopni Celsjusza, aby uwolnić uwięziony metan C-11. Oczyszczony metan C-11 należy reagować z jodem pierwiastkowym w temperaturze 720 stopni Celsjusza, tworząc jodek metylu C-11 za pomocą pompy gazu recyrkulacyjnego helu. Upewnij się, że jodek wodoru powstający podczas procesu jest zatrzymywany przez inną pułapkę ascarytową, podczas gdy nieprzekształcony metan C-11 powraca do procesu cyrkulacji.Uformowany jodek metylu C-11 należy uwięzić w temperaturze pokojowej na kolumnie jodku metylu podczas procesu recyrkulacji. Po zakończeniu procesu cyrkulacji uwolnij zebrany jodek metylu C-11 z pułapki jodku metylu, podgrzewając go do 190 stopni Celsjusza pod przepływem helu. Ominąć kolumnę triflatu metylu i przeprowadzić jodek metylu C-11 przez zawór zwrotny do 1,5-mililitrowej pętli ze stali nierdzewnej zawierającej wstępnie załadowany roztwór prekursora.Po przejściu jodku metylu C-11 przez pętlę przez 180 sekund, wstrzyknąć mieszaninę reakcyjną do półpreparatywnej kolumny HPLC w celu oczyszczenia. Zebrać próbkę frakcji do dużej kolby odbiorczej zawierającej 25 mililitrów sterylnej wody dejonizowanej. Załaduj rozcieńczoną mieszaninę do ekstrakcji lekkiej fazy stałej C-18 lub wkład SPE.Umyj produkt dodatkowymi 10 mililitrami sterylnej wody dejonizowanej. Następnie wymyj żądany produkt z C-18 light SPE za pomocą jednego mililitra 200-procentowego etanolu. Skierować elucję do kolby preparatu wstępnie wypełnionej sześcioma mililitrami 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań.Dalej przepłukać C-18 light SPE dodatkowymi trzema mililitrami 0,9% chlorku sodu do wstrzykiwań ze zbiornika V-4. Zebrać końcowy roztwór do kolby preparatu i przepuścić go przez filtr sterylizujący o średnicy 0,22 mikrometra do wstępnie zmontowanej sterylnej apirogennej fiolki typu USP o pojemności 50 mililitrów ze szkła, uszczelnionej gumową przegrodą i zaciśniętej aluminiową nakrętką. Następnie za pomocą telemanipulatorów przenieś próbkę z fiolki z produktem końcowym do strzykawki przeciwko gruźlicy.Przenieść strzykawkę do pomieszczenia kontroli jakości za pomocą nośnika osłoniętego ołowiem. W obszarze osłoniętym ołowiem wyrzuć próbkę do probówki wolnej od pirogenów. Dozować próbkę do mniejszych szklanych fiolek do analiz HPLC i GC.Nałożyć małą porcję na pasek pH, aby określić pH produktu końcowego. Analityczne profile HPLC dla ER-176 wykazały szczytowy czas retencji wynoszący 6,103 minuty przy stężeniu 1,1 mikrograma na mililitr. Analityczny profil HPLC radioznacznika dla C-11 ER-176 wykazał wyraźny czas retencji piku wynoszący 6,356 minuty przy czystości radiochemicznej większej niż 99% i średniej radioaktywności na końcu syntezy wynoszącej 5,4 G bekereli, a także średniej aktywności molowej 194 G bekerela na mikromol.Całkowity czas syntezy do produkcji węgla-11 ER-176 wynosił 36 minut.

enhancing-efficiency-radiolabeling-yields-carbon-11-radioligands-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Ten film opisuje technikę precelowanej radioimmunoterapii lub PRIT, w której do leczenia nowotworów podaje się immunokoniugaty, a następnie radioligandy. Ta radioimmunoterapia zmniejsza dawki promieniowania do zdrowych tkanek i wykorzystuje radionuklidy o bardzo krótkim okresie półtrwania, niezgodne z wektorami opartymi na przeciwciałach.

Radioimmunoterapia pretargetowana: metoda celowanego dostarczania terapeutycznych radionuklidów do nowotworów

Ze względu na swój wielodniowy okres półtrwania radioaktywnego i korzystne właściwości rozpadu, emitujący pozytony radiometal 89Zr doskonale nadaje się do stosowania w radiofarmaceutykach opartych na przeciwciałach do obrazowania PET. W tym protokole opisana zostanie biokoniugacja, radiosynteza i przedkliniczne zastosowanie przeciwciał znakowanych 89Zr.

Biokoniugacja i radiosynteza 89przeciwciał znakowanych Zr-DFO

Opisano szczegółową procedurę syntezy azydku znakowanego 125I oraz znakowania radioaktywnego nanocząstek złota o wielkości 13 nm sprzężonych z grupą dibenzocyklooktynu (DBCO) przy użyciu reakcji kliknięcia bez miedzi.

Zoptymalizowany protokół skutecznego znakowania radioaktywnego nanocząstek złota przy użyciu azydkowej grupy protetycznej znakowanej 125I

Tutaj opisujemy protokół znakowania radioaktywnego i testowania in vivo pochodnych chelatu tetrazyny tridentate 99mTc(I) do wstępnego celowania i chemii bioortogonalnej.

Przygotowanie i ocena chelatów trójzębnych znakowanych 99 mTc do wstępnego celowania przy użyciu chemii bioortogonalnej

Po przygotowaniu zmodyfikowanego 64Cu przeciwciała monoklonalnego wiążącego się z transgenicznym receptorem mysich limfocytów T, limfocyty T są znakowane radioaktywnie in vivo, analizowane pod kątem żywotności, funkcjonalności, stabilności znakowania i apoptozy, a następnie adoptycyjnie przenoszone do myszy z reakcją nadwrażliwości typu opóźnionego w drogach oddechowych do nieinwazyjnego obrazowania za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej (PET/CT).

Znakowanie mysich limfocytów za pomocą receptora przeciwciał Cu 64w celu transportu komórek in vivo za pomocą PET / CT

Tutaj reprezentujemy protokół do w pełni zautomatyzowanego znakowania radioaktywnego [11C]SNAP-7941 i analizy kinetyki w czasie rzeczywistym tego znacznika PET na komórkach wykazujących ekspresję i nieeksprymujących P-gp.

Techniczny aspekt automatycznej syntezy i oceny kinetycznej w czasie rzeczywistym [11C]SNAP-7941

Informujemy o skutecznej technice radioznakowania węglem-11 w celu wytworzenia klinicznie istotnych znaczników dla pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) przy użyciu wkładów do ekstrakcji do fazy stałej. 11Czynnik metylujący C przepuszcza się przez kartridż, który jest wstępnie załadowany prekursorem, a następująca po nim elucja za pomocą wodnego roztworu etanolu dostarcza chemicznie i radiochemicznie czyste znaczniki PET o wysokiej wydajności radiochemicznej.

Metylacja C w fazie stałej 11, oczyszczanie i formulacja do produkcji znaczników PET

Ta metoda opisuje użycie nowatorskiej metodologii wysokoprzepustowej, opartej na reakcjach chemicznych kropelk, do szybkiej i ekonomicznej optymalizacji radiofarmaceutyków przy użyciu nanomolowych ilości odczynników.

Optymalizacja reakcji radiochemicznych z wykorzystaniem matryc kropelkowych

Przedstawiono tutaj protokół znakowania radioizotopowego komórek za pomocą radioizotopu pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), 89Zr (t1/2 78.4 h), przy użyciu gotowego do użycia syntonu radioznakującego, [89Zr]Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine ([89Zr]Zr-DBN). Znakowanie radioizotopowane komórek za pomocą [89Zr]Zr-DBN umożliwia nieinwazyjne śledzenie i obrazowanie podanych komórek znakowanych radioaktywnie w organizmie za pomocą PET przez okres do 7 dni po podaniu.

Obrazowanie transportu komórek za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej: metoda znakowania radioaktywnego komórek

Ten artykuł opisuje radiosyntezę, formułowanie, kontrolę jakości nowej sondy znakowanej radioaktywnie (tj. nanoniki NM-02 znakowanej 68Ga) oraz jej zastosowanie do obrazowania PET/CT małych zwierząt w modelu ksenoprzeszczepu.

Radiosynteza, kontrola jakości i obrazowanie pozytonowej tomografii emisyjnej małych zwierząt 68nanocząsteczek znakowanych Ga

Poznaj metodę pętli do syntezy radioznaczników węgla-11 dla badań PET w neurochemii. Ta technika zwiększa wydajność produkcji i aktywność molową w porównaniu do tradycyjnych metod.

Zwiększenie wydajności i wydajności znakowania radioligandów węgla-11 w badaniach klinicznych z wykorzystaniem metody pętli

Przeglądaj więcej filmów