Um protocolo otimizado para a radiomarcação eficiente de nanopartículas de ouro usando um 125 Marcado com Eu Azida grupo prostético
October 10th, 2016
Um procedimento pormenorizado para a síntese de uma azida marcado com 125I e a radiomarcação de dibenzocyclooctyne (DBCO) -Grupo-conjugados, nanopartículas de ouro de 13 nm de tamanho, utilizando uma reacção de clique sem cobre é descrito.
O objetivo geral deste protocolo é fornecer um método sintético eficiente e rápido para nanopartículas de ouro marcadas com iodo radioativo usando a reação de clique livre de cobre promovida por cepa. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da radioquímica, como a síntese de isótopos de rádio marcados há cerca de três anos, bem como sondas de imagem regulares para estudos de imagem pad ou spec. A principal vantagem desta técnica é que um a cinco iodos marcados com partículas douradas podem ser sintetizados de forma eficiente usando o grupo protético azida com excelente rendimento radioquímico e pureza radioquímica.
A demonstração visual desse método é crítica, pois as etapas de avaliação de rádio são difíceis de aprender. Uma vez que tais procedimentos exigem uma instalação adequada e lidam com a experiência de rotulagem de rádio. Junto com o estudo, o estudante de rádio Ha Eun Shim demonstrará o procedimento.
Para realizar a reação de iodação de rádio, adicione uma solução precursora a um tubo de 1,5 mL. Adicione 10 microlitros de ácido acético à solução precursora à temperatura ambiente. Em seguida, adicione 150 mega bekarel de iodo 125 em 50 microlitros, hidróxido de sódio 0,1 molar à mistura de reação.
Adicionar uma solução de cloramina T e fechar o tubo de microcentrífuga que contém a mistura de reacção. Incubar a mistura de reacção à temperatura ambiente durante quinze minutos até que a reacção de iodação rádio esteja completa. Em seguida, adicione uma solução de metabissulfito de sódio à mistura de reação para extinguir a reação de iodação de rádio.
Retire 0,2 microlitros do produto bruto e dilua-o com 100 microlitros de aceto nitril a 50% em água para cromatografia líquida de alta eficiência ou análise por HPLC. Analisar o produto bruto diluído utilizando uma radioHPLC analítica de fase inversa. Transfira toda a mistura de reação para um frasco para HPLC.
Enxágue o tubo de reação com 0,5 mL de aceto nitrilo e adicione o enxágue no mesmo frasco para injetáveis. Diluir a solução recolhida com um ml de água. Para purificar o produto bruto com HPLC reparadora, injetar o produto bruto em uma radioHPLC preparativa.
Colete o pico radioativo representando a azida marcada com iodo 125 em um tubo de ensaio de vidro. Meça o rendimento radioquímico da fração usando um calibrador de dose de radioatividade de acordo com o protocolo do fabricante. Em seguida, injectar o produto purificado numa radioHPLC analítica, utilizando as mesmas condições de HPLC para determinar a pureza radioquímica do produto.
Para realizar a extração em fase sólida do produto, diluir a fração contendo o produto desejado com 40 mL de água pura. Adicione a solução diluída em um cartucho TC18 pré-condicionado. Lave o cartucho com mais 15 mL de água.
Eluir o produto preso no cartucho com 2 mL de acetona em um frasco de vidro de 10 mL protegido por um escudo de chumbo. Meça a radioatividade do produto eluído usando um calibrador de dose de radioatividade de acordo com o protocolo do fabricante. Após evaporar a acetona, dissolva o resíduo com 100 a 200 microlitros de DMSO para a próxima etapa de rotulagem do rádio.
Realizar a síntese de nanopartículas de ouro modificadas do grupo DBCO conforme descrito no protocolo de texto. Preparar uma solução concentrada das nanopartículas de ouro modificadas do grupo DBCO por centrifugação. E ajuste a concentração das nanopartículas de ouro para dois micro molares.
Adicione 4,1 mega bekarel de azida marcada com iodo 125 em 5 microlitros de DMSO a uma suspensão de 50 microlitros de 2 nanopartículas de ouro micro molar. Incubar a mistura de reação resultante a 40 graus Celsius por 60 minutos. Retirar um aloquot de 0,2 microlitros do produto bruto e aplicá-lo numa cromatografia em camada fina codificada em sílica ou em uma placa TLC.
Desenvolver a placa TLC utilizando acetato de etilo como fase móvel. Coloque a placa TLC em um scanner TLC de rádio e execute o scanner para monitorar a reação de rotulagem de rádio de acordo com o protocolo do fabricante. Purifique a mistura de reação contendo as nanopartículas de ouro marcadas com iodo 125 por centrifugação.
Transvase o sobrenadante e adicione água pura para ressuspensão dos grânulos de nanopartículas de ouro. Retirar um aloquot de 0,2 microlitros do produto purificado e aplicá-lo numa placa TLC revestida de sílica. Desenvolver a placa TLC utilizando acetato de etilo como fase móvel.
Coloque a placa TLC em um scanner TLC de rádio e execute o scanner para determinar o rendimento radioquímico e a pureza radioquímica das nanopartículas de ouro marcadas com iodo 125, de acordo com o protocolo do fabricante. Os resultados representativos do grupo protético de azida marcado com iodo 125 são mostrados aqui. Um rendimento radioquímico de 75% foi determinado usando um calibrador de dose de radioatividade.
O resultado da HPLC de rádio analítica mostra excelente pureza radioquímica do produto. Os resultados representativos da nanopartícula de ouro marcada com iodo 125 são mostrados aqui. A análise de TLC de rádio mostra que tanto o rendimento radioquímico quanto a pureza da nanopartícula de ouro purificada foram superiores a 95%Uma vez dominada, esta técnica pode ser feita em três horas se for realizada corretamente.
As implicações dessa técnica se estenderam à preparação de várias sondas moleculares para fins terapêuticos de imagem nuclear porque a química de marcação no método atual é altamente eficiente e direta. Não se esqueça de que trabalhar com iodo radioativo pode ser extremamente perigoso e os cuidados como tijolos ou sapatos mais leves devem sempre ser tomados durante a realização deste procedimento.
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Visão Geral
Este protocolo descreve um método sintético rápido para criar nanopartículas de ouro marcadas com iodo radioativo usando uma reação click livre de cobre promovida por tensão. A técnica visa melhorar a eficiência da síntese de sondas de imagem radiomarcadas.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Radioquímica
- Síntese de nanopartículas
- Sondas de imagem
Fundo
- Nanopartículas marcadas com iodo radioativo são cruciais para estudos de imagem.
- A síntese dessas nanopartículas geralmente envolve procedimentos complexos.
- Métodos eficientes são necessários para melhorar o rendimento radioquímico e a pureza.
- Demonstrações visuais podem ajudar na compreensão dessas técnicas complexas.
Propósito do Estudo
- Fornecer um procedimento detalhado para sintetizar azida marcada com 125I.
- Facilitar o radiomarcação de nanopartículas de ouro.
- Demonstrar as vantagens do uso de reações click livres de cobre.
Métodos Utilizados
- Síntese de azida marcada com 125I.
- Radiomarcação de nanopartículas de ouro conjugadas com dibenzociclooctino (DBCO).
- Utilização de uma reação click livre de cobre promovida por tensão.
- Demonstrações visuais para auxiliar no processo de aprendizagem.
Principais Resultados
- Síntese eficiente de 1 a 5 nanopartículas de ouro marcadas com iodo.
- Alto rendimento radioquímico e pureza alcançados.
- Demonstração bem-sucedida do procedimento por um estudante treinado.
- Melhoria na compreensão das etapas de avaliação radiológica.
Conclusões
- O método fornece uma abordagem confiável para sintetizar nanopartículas radiomarcadas.
- Demonstrações visuais são essenciais para uma aprendizagem eficaz.
- Esta técnica pode avançar significativamente a pesquisa em radioquímica.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
This protocol enables efficient radiolabeling of gold nanoparticles using a copper-free click reaction, supporting the development of molecular probes for nuclear imaging. The method enhances radiochemical yield and purity, which are critical for reliable imaging agent production in preclinical research. By streamlining radiolabeling workflows, it reduces timelines and technical barriers in radiopharmaceutical discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables rapid synthesis of imaging probes to interrogate biodistribution and target engagement in preclinical models.
- Operational Value: Uses a strain-promoted azide-alkyne cycloaddition that avoids copper catalysts, reducing potential nanoparticle toxicity and simplifying purification.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized radiolabeling approach for DBCO-functionalized nanomaterials, facilitating consistent probe generation across screening campaigns.
- Operational Value: Achieves >95% radiochemical yield and purity as measured by radio-TLC and radio-HPLC, ensuring assay readiness and reproducibility.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports preparation of molecular probes for SPECT imaging studies, enabling longitudinal tracking of nanoparticle distribution in disease models.
- Operational Value: The method can be completed in approximately three hours when performed proficiently, supporting iterative probe optimization in preclinical pipelines.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the early discovery to preclinical continuum, particularly for generating imaging probes used in target validation and pharmacokinetic studies.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing through radiolabeled nanoparticle tracking in biological systems.
- Screening: Delivers standardized, high-purity radiolabeled probes suitable for evaluating nanomaterial behavior in complex matrices.
- Analytics: Relies on radio-TLC and radio-HPLC for quantitative yield and purity assessment, supporting data-driven go/no-go decisions.
- Translational Research: Facilitates continuity from probe synthesis to preclinical imaging by ensuring radiochemical integrity.
- Enterprise Reuse: The copper-free click strategy is adaptable to other DBCO-containing nanomaterials, promoting platform reuse across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Improves predictive confidence in imaging studies by delivering consistently high radiochemical purity (>99%) and yield.
- Operational Value: Eliminates need for copper catalysts, simplifying reaction conditions and reducing metal contamination risks in radiopharmaceutical production.
- Strategic Value: Accelerates probe synthesis timelines, enabling faster iteration in lead identification and preclinical validation stages.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement by providing reliable imaging tools for assessing nanoparticle pharmacokinetics and target specificity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in radiochemistry and safe handling of [125I]NaI under controlled conditions.
- Dependent on access to HPLC systems with radioactivity detection and radio-TLC scanners for product analysis.
- Necessitates standardized protocols for quenching, purification, and resuspension steps to ensure batch-to-batch consistency.
- Adaptation to other nanomaterial systems may require optimization of DBCO density and reaction incubation parameters.
- Radiation safety infrastructure, including lead shielding and dose calibrators, is essential for accurate quantification and personnel protection.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:08
Radiosynthesis of the 125I-labeled Azide Prosthetic Group
3:59
Radiolabeling of Dibenzocyclooctyne-group-modified Gold Nanoparticles via the Copper-free Click Reaction
5:53
Results: Validation of the Purified Radiolabeled Products
6:32
Conclusion
