Среди методов молекулярной визуализации позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) отличается способом разрешения биохимических процессов, связанных с конкретными физиологическими мишенями или областями интереса 1,2. Характерная чувствительность и неинвазивный характер ПЭТ используются для визуализации in vivo и количественной оценки патофизиологии заболевания, часто выявляя мишени, невидимые с помощью более анатомических методов визуализации, таких как компьютерная томография (КТ)3 или магнитно-резонансная томография (МРТ)4. Современная молекулярная визуализация представляет собой комбинацию ПЭТ с КТ или МРТ (ПЭТ/КТ или ПЭТ/МРТ соответственно), используя высококонтрастное разрешение ПЭТ и количественные параметры визуализации для создания высокоточных карт коррекции затухания (ПЭТ/КТ) и улучшенного пространственного разрешения (ПЭТ/МРТ)5, преодолевая некоторые препятствия, связанные с изменчивостью более высоких кинетических энергий позитронов от радионуклидов, таких как галлий-68 и рубидий-826. Эти методы двухмодальной визуализации передают отличительные черты каждой отдельной модальности, предоставляя клиницистам или исследователям богатство совместно зарегистрированных анатомических и биохимических знанийо предмете исследования.
Клиническая применимость этого метода визуализации обширна, он позволяет визуализировать и измерять физиологические процессы на молекулярном уровне, такие как метаболизм глюкозы 7,8, связывание рецепторов нейротрансмиттеров9, перфузия миокарда10 и различные неврологические состояния11. За пределами клинического использования неотъемлемые свойства ПЭТ играют неотъемлемую роль в диагностике и разработке терапевтических препаратов, позволяя количественно оценить такие параметры, как потенциал связывания (BP), биораспределение, объем распределения (VT) и заполненность рецепторов препарата (RO%) путем непосредственного наблюдения за взаимодействием фармакологии, фармакокинетики и фармакодинамики. Это, в свою очередь, способствует определению, в том числе, достигает ли соединение цели при концентрации эффективной дозы (ЭД50), степени эффективного проникновения через гематоэнцефалический барьер, метаболической целостности соединения, а также соответствующей дозы и интервала дозирования11.
При разработке полезного зонда для ПЭТ-визуализации, после идентификации подходящего биомаркера и выбора связанного с ним лиганда, радиоактивное мечение биомолекулы подходящим радионуклидом ПЭТ позволяет получить радиоиндикаторный зонд для исследования ПЭТ. Среди радионуклидов ПЭТ для исследования биологических, фармакологических или медицинских вопросов углерод-11 сочетает в себе синтетическую универсальность и благоприятные физические характеристики, что позволяет широко использовать его в различных биомолекулах иподходящих лигандах. С 99,8% эмиссии позитронов и периодом полураспада 20,4 минуты12, углерод-11 позволяет многократно вводить препаратам в течение коротких интервалов, обеспечивая при этом многоступенчатый синтез. Однако эти преимущества обуславливают необходимость установки с циклотронными и радиохимическими возможностями на месте5.
Для таких установок требуются надежные, мощные и воспроизводимые методы метилирования, которые позволяют наносить радиоактивное мечение молекулам-предшественникам, часто с помощью электрофильного субстрата [11C]йодметана ([11C]CH3I) или [11C]метилтрифлата ([11C]CH3OTf)13. Модуль радиосинтеза, поставляемый производителем, обычно сконфигурирован для подхода с помощью реакционного сосуда к реакциям [11С]метилирования14. Это включает в себя охлаждение сосуда для эффективного удержания [11С]йодметана или [11С]метилтрифлата при доставке, герметизацию и нагрев сосуда для осуществления реакции, гашение и последующий перенос прореагировавшего содержимого в высокоэффективную систему жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для полупрепаративной очистки13. Несмотря на свою эффективность15, этот метод представляет собой многочисленные потенциальные структурные точки отказа, включающие перегородки флаконов, иглы и связанные с ними передаточные линии.
Потребность в более надежном и воспроизводимом методе метилирования привела к поиску и поиску модификации растворителя для многих наших протоколов синтеза радиолигандов углерода-11. Этот подход направлен на устранение ограничений традиционного метода с использованием реакционных сосудов при сохранении или повышении эффективности радиоактивного мечения.

Рисунок 2: Конструкция и протекание метода синтеза и петли в реакционном сосуде. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Химия растворителей в неразберихе обеспечивает эффективное улавливание и реакцию с реагентом, производящим радиоактивное мечение, путем распределения раствора прекурсора по большой площади поддерживающего материала или структуры, а затем направления газообразного реагента для мечения в контакт с материалом с покрытием16,17. Это повышает степень и качество контакта между двумя реагентными фазами16,18. Многочисленные реализации и вариации этого метода были задокументированы еще в 1985 году 16,17,18,19,20, и он нашел применение с [11С]метилйодидом, [11С]метилтрифлатом, а также реактивом Гриньяра [11С]реакциями радиоактивного мечения углекислого газа20. Дальнейшее уточнение было представлено в ходе обсуждения химического состава «петлевого метода» с использованием растворителей в неволе, первоначально описанного Wilson et al., который не требует никаких дополнительных опор к тому, что уже предлагается контуром очистки ВЭЖХ, а также нагрева или охлаждения реакционной среды13. Было обнаружено, что радиоактивное мечение методом «петли» с помощью неволгих растворителей придает реакциям метилирования йодметана и метилтрифлата [11C] с такими преимуществами, как минимальные потери переноса, высокий радиохимический выход, высокая молярная активность, уменьшенное время реакции и простота 7,21,22,23.
В данной работе мы описываем реализацию нашей группой «метода петли» [11С]метилирования, первоначально описанного Уилсоном13, а затем 14,15,18,21,22,23 (см. Рисунок 2) путем механической модификации (см. Рисунок 3) нашего модуля синтеза (далее именуемого Модулем)). Максимально приближенные к стремящемуся духу простоты, эти механические модификации были минимальными и доступными, что привело к общему снижению инженерной сложности, и только добавление основных компонентов к уже установленным производителем модуля в связи с установленной по умолчанию схемой радиоактивного маркировки реакционного сосуда. Это нашло отражение в решении использовать контур очистки ВЭЖХ из нержавеющей стали, уже поставленный и предварительно установленный производителем модуля, как описано ниже, который оказался совместимым и эффективным с рассмотренными синтезами. Мы подробно обсуждаем полный и валидированный протокол петлевого метода радиомечения, используемый в клинических исследованиях для синтеза радиоактивного индикатора [11C]-(R)-N-сек-бутил-4-(2-хлорфенил)-N-метилхиназолина-2-карбоксамида,[11C]ER-176 (1) с использованием йодметана углерода-11. Кроме того, мы сравниваем многочисленные характеристики, связанные с эффективностью радиоактивного мечения, проводимые как реакторным, так и петлевым методом, по трем дополнительным радиолигандам, которые включают (S,S)-[11C]метилребоксетин ([11C]MRB (2)),[11C]-мета-гидроксиефедрин ([11C]mHED (3)) и 2-[4-[[(11C)метиламино]фенил]-1,3-бензотиазол-6-ол ([11C]PiB (4)), что определено по анализу синтезированных партий (см. Таблицу 1 иРисунок 1 ). Это сравнение иллюстрирует явную пользу для таких параметров, как радиохимический выход и молярная активность, связанную с реализацией радиометок «петлевым методом», обеспечиваемым доступными и простыми модификациями модулей с минимальными затратами для радиохимической лаборатории.