Otimização de reações radioquímicas usando Arrays droplet

Os sintetizadores de rádio automatizados atuais são projetados para produzir grandes lotes de radiofarmacêuticos amplamente utilizados, como o FDG. Devido ao número limitado de sínteses possíveis por dia e ao consumo relativamente alto de reagentes, esses sistemas, no entanto, não são adequados para a realização de estudos de otimização da síntese. Com esta técnica, o throughput é significativamente aumentado realizando até 16 reações simultâneas em paralelo e o consumo de reagentes é reduzido cem vezes.

Além disso, realizando reações paralelas, são necessários lotes justos de radioisótopos para concluir um estudo. O aumento do rendimento permite uma exploração mais ampla das condições de reação com maior número de réplicas cada uma em comparação com o uso de instrumentos convencionais. Embora este protocolo mostre a otimização da concentração precursora na síntese de falido, a técnica pode ser usada para otimizar outras condições e outros radiofarmacêuticos.

Comece fabricando lotes de chips de microdroplet de várias reações de wafers de silício de quatro polegadas usando técnicas de fotolitografia padrão. Neste protocolo, a otimização de alto rendimento da concentração precursora é demonstrada com a síntese do Radiofarmacêutico Fallypride. 16 reações simultâneas podem ser realizadas em um único chip.

As condições a serem comparadas são mapeadas para os locais de reação. Prepare uma solução de estoque do solvente de reação consistindo de álcool texíl e acetonitrila em uma mistura de um para um por volume. Certifique-se de que o volume é suficiente para criar a série de diluição planejada.

Prepare uma solução de estoque de 30 microliters de precursor no solvente de reação com a concentração máxima a ser explorada. A partir da solução de estoque precursor e solvente de reação realizar duas vezes diluições seriais em um conjunto de tubos de microcentrifuuge para preparar as diferentes concentrações da solução precursora. Prepare outro conjunto de tubos de microcentrifuuge para coletar cada produto de reação bruta usando um marcador permanente para rotular cada tubo com um número único.

Certifique-se de que o número total de tubos de microcentrifuuagem corresponda ao número de condições multiplicadas pelo número de réplicas. Prepare um estoque de 10 mililitros de solução de coleta composta de nove a um metanol para água deionizada. Alíquota de 50 microliters de cada um em um conjunto adicional de 16 tubos de microcentrífa rotulados como solução de coleta.

Prepare uma solução de estoque de flúor misturando cerca de sete milicuries da fonte fluoreto com 56 microliters de 75 milimilas de bicarbonato de tetrabutylammonium e diluindo com água DI até 140 microliters. Usando uma micropipette, carregue uma gotícula de oito microliter de solução de estoque de flúor no primeiro ponto de reação de um chip de reação. Meça a atividade do chip colocando-o em um calibrador de dose e regise o tempo em que a medição é realizada.

Remova o chip do calibrador de dose e carregue uma gota de oito microliteres da solução de estoque de flúor no segundo ponto de reação. Meça a atividade no chip e regise o tempo em que a medição é realizada. Repita este processo para todos os outros sites de reação.

Calcule a atividade carregada por ponto de reação, tomando a medição de atividade após o carregamento do radioisótopo e subtraindo a medição anterior antes que o local fosse carregado. Para alinhar o chip de multi-reação no aquecedor, adicione uma fina camada de pasta térmica em cima do aquecedor de cerâmica. Coloque cuidadosamente o chip em cima do aquecedor usando pinças alinhando o canto de referência do chip com o canto de referência do aquecedor.

O chip deve sobrepente o aquecedor em uma pequena quantidade. Aqueça o chip por um minuto, colocando o aquecedor a 105 graus Celsius no programa de controle para evaporar as gotículas, deixando um resíduo seco de flúor e bicarbonato de tetrabutylammonium. Em seguida, esfriou o chip, colocando o aquecedor a 30 graus Celsius e ligando o ventilador de resfriamento com o programa de controle.

Usando uma micropipette, adicione uma solução de seis microliters de precursor fallypride em cima do resíduo seco no primeiro local de reação. Repita isso para todos os outros sites de reação no chip. Use o plano de otimização para determinar qual concentração da série de diluição é usada para cada local de reação.

Aqueça o chip a 110 graus Celsius por sete minutos usando o programa de controle para realizar a reação de radiofluorinação, depois esfrie o chip colocando o aquecedor a 30 graus Celsius e ligando o ventilador de resfriamento com o programa de controle. Colete o produto bruto no primeiro local de reação adicionando 10 microliters de solução de coleta do tubo de microcentrifuge designado. Depois de esperar por cinco segundos, aspire o produto bruto diluído e transfira-o para o tubo de microcentrifuge de coleta correspondente.

Repita este processo um total de quatro vezes usando a mesma ponta de pipeta e, em seguida, feche o tubo de microcentrifuagem. Repita estas etapas para coletar o produto bruto de todos os outros locais de reação no chip. Para determinar a eficiência da coleta para a primeira reação no chip, coloque o tubo de microcentrifutura com o produto bruto coletado do primeiro ponto de reação no calibrador de dose para medir a atividade.

Regisso da medição e do tempo da medição. Repita este processo para cada um dos produtos brutos coletados. Calcule a eficiência da coleta dividindo a atividade do produto bruto coletado pela atividade inicial medida para o mesmo local de reação.

Repita isso para todos os outros sites de reação no chip. Em seguida, analise a composição de cada produto bruto coletado. Com um lápis, desenhe uma linha a 15 milímetros da borda inferior da placa TLC e outra linha a 50 milímetros da mesma borda.

A primeira linha é a linha de origem e a segunda é a linha de frente solvente. Desenhe oito pequenos X's ao longo da linha de origem em espaçamento de cinco milímetros para definir a posição de mancha de amostra para cada uma das oito pistas. Usando uma micropipette, transfira 0,5 microliters do primeiro produto bruto para a placa TLC no X para a primeira faixa.

Repita isso para produtos brutos adicionais e, em seguida, aguarde que as manchas sequem. Desenvolva cada placa TLC usando uma fase móvel de 60% de acetonitrila em formato de amônio de 25 mililiares com 1%TEA até que a frente solvente atinja a linha de frente solvente. Nesse momento, remova a placa TLC da câmara e espere que o solvente na placa TLC seque, em seguida, coloque a placa TLC no sistema de imagem Cerenkov e cubra-a com um slide de microscópio de vidro.

Obtenha uma imagem de radioatividade de cada placa TLC definindo o sistema de imagem Cerenkov para uma exposição de cinco minutos e, em seguida, selecione o arquivo produzido da imagem para a placa TLC e execute correções de imagem padrão. Use a análise da região de interesse para a primeira faixa da primeira placa TLC. Desenhar regiões ao redor de cada faixa visível na pista e, em seguida, calcular a fração de intensidade integrada de cada região em comparação com a intensidade total integrada de todas as regiões.

Determine a eficiência de fluoretação como a fração de atividade na banda Fallypride. Repita esta análise para todas as outras faixas em todas as placas TLC. Em seguida, calcule o rendimento radioquímico bruto para cada reação e escolha a concentração precursora ideal examinando o rendimento radioquímico bruto em função da concentração precursora.

Os estudos de otimização do Radiofarmacêutico Fallypride foram realizados por uma concentração precursora variada no acetonitrilo de álcool trêmulo. As reações foram realizadas a 110 graus Celsius por sete minutos. Eficiência de coleta e composição amostral são mostrados aqui.

A eficiência da fluoretação aumentou com o aumento da concentração precursora e a concentração de Flúor não redigido diminuiu. Houve uma pequena quantidade de produto lateral radioativo em baixas concentrações precursoras, que não foi formada nas concentrações precursoras mais elevadas. A eficiência da coleta foi quase quantitativa para a maioria das condições, embora tenha caído ligeiramente em baixas concentrações precursoras.

O maior rendimento radioquímico bruto foi alcançado com uma concentração precursora de 39 milimililar. Nesta condição, a eficiência da fluoretação foi de 96% O RCY bruto foi de 87% e não houve formação de produto lateral radioativo observado. É fundamental ter um plano de mapa de qual condição de reação corresponde a qual gota de reação no chip e ter tubos de reagente devidamente rotulados e tubos de coleta de produtos que podem ser verificados duas vezes durante o experimento.

O procedimento pode ser usado para a otimização de outras condições de reação, como quantidade de base, tipo de solvente ou volume de reação. Também pode ser usado para otimizar a síntese de outros radiofarmacêuticos.