Summary
यह विधि नैनोमोलीय मात्रा के अनुपयोगी लोगों का उपयोग करके रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के तेजी से और किफायती अनुकूलन के लिए बूंद रासायनिक प्रतिक्रियाओं के आधार पर एक उपन्यास उच्च-थ्रूपुट पद्धति के उपयोग का वर्णन करती है।
Abstract
वर्तमान स्वचालित रेडियोसिंथेसाइज़र रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के बड़े नैदानिक बैचों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे प्रतिक्रिया अनुकूलन या उपन्यास रेडियोफार्मास्यूटिकल विकास के लिए अच्छी तरह से अनुकूल नहीं हैं क्योंकि प्रत्येक डेटा बिंदु में महत्वपूर्ण अभिकर्मक खपत शामिल है, और उपकरण के संदूषण के लिए अगले उपयोग से पहले रेडियोधर्मी क्षय के लिए समय की आवश्यकता होती है। इन सीमाओं को संबोधित करने के लिए, समानांतर में लघु बूंद-आधारित प्रतिक्रियाओं के प्रदर्शन के लिए एक मंच विकसित किया गया था, प्रत्येक पैटर्न वाले पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन-लेपित सिलिकॉन "चिप" पर सतह-तनाव जाल के भीतर सीमित था। ये चिप्स रिएजेंट सांद्रता, प्रतिक्रिया विलायक, प्रतिक्रिया तापमान और समय सहित प्रतिक्रिया मापदंडों के तेजी से और सुविधाजनक अध्ययन सक्षम करते हैं। यह मंच पारंपरिक रेडियोसिंथेसाइजर का उपयोग करके महीनों लेने के बजाय, न्यूनतम अभिकर्मक खपत के साथ कुछ दिनों में सैकड़ों प्रतिक्रियाओं को पूरा करने की अनुमति देता है।
Introduction
पॉजिट्रॉन-उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोफार्मास्युटिकल्स का व्यापक रूप से वीवो जैव रासायनिक प्रक्रियाओं और अध्ययन रोगों में विशिष्ट निगरानी करने के लिए अनुसंधान उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है, और नई दवाओं और उपचारों के विकास के लिए। इसके अलावा, पीईटी रोग के निदान या मंचन और चिकित्सा1,2,3के लिए एक रोगी की प्रतिक्रिया की निगरानी के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है । पीईटी रेडियोआइसोटोप (उदाहरण के लिए, फ्लोरीन-18-लेबल रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के लिए 110 मिनट) और विकिरण जोखिम के छोटे आधे जीवन के कारण, इन यौगिकों को विकिरण परिरक्षण के पीछे संचालित विशेष स्वचालित प्रणालियों का उपयोग करके तैयार किया जाता है और उपयोग से ठीक पहले तैयार किया जाना चाहिए।
रेडियोफार्मास्यूटिकल्स को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली वर्तमान प्रणालियों को बड़े बैचों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें उत्पादन लागत साझा करने के लिए कई व्यक्तिगत खुराकों में विभाजित किया जाता है। जबकि वर्तमान प्रणालियां[18एफ] एफडीजी (क्योंकि एक ही दिन में कई रोगी स्कैन और अनुसंधान प्रयोगों को शेड्यूल किया जा सकता है) जैसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रेडियोट्रेसर्स के उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं, ये प्रणालियां प्रारंभिक चरण के विकास के दौरान उपन्यास रेडियोट्रेसर्स के उत्पादन के लिए बेकार हो सकती हैं, या आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले रेडियोट्रेचर। पारंपरिक सिस्टम का उपयोग करने वाले वॉल्यूम आमतौर पर 1-5 एमएल रेंज में होते हैं, और प्रतिक्रियाओं को 1-10 मिलीग्राम रेंज में अग्रदूत राशि की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, पारंपरिक रेडियोसिंथेसाइज़र का उपयोग आम तौर पर अनुकूलन अध्ययन के दौरान बोझिल होता है क्योंकि उपकरण उपयोग के बाद दूषित हो जाता है और उपयोगकर्ता को अगले प्रयोग करने से पहले रेडियोधर्मिता के क्षय होने की प्रतीक्षा करनी चाहिए। उपकरण लागत के अलावा, रेडियोआइसोटोप और अभिकर् प की लागत, इसलिए, कई बैचों के उत्पादन की आवश्यकता वाले अध्ययनों के लिए बहुत महत्वपूर्ण हो सकती है। उदाहरण के लिए, वीवो इमेजिंग अध्ययनों में प्रारंभिक के लिए पर्याप्त उपज और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए उपन्यास रेडियोट्रेसर्स के लिए संश्लेषण प्रोटोकॉल के अनुकूलन के दौरान यह हो सकता है।
पारंपरिक प्रणालियों पर कई फायदों को भुनाने के लिए रेडियोकेमिस्ट्री में माइक्रोफ्लुइडिक तकनीकों का तेजी से इस्तेमाल किया गया है4,5,6. माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफार्मों, जिनमें 1-10 माइक्रोल प्रतिक्रियाकी मात्रा7,8,9पर आधारित है, ने अभिकर् द्र मात्रा और महंगे अग्रदूतों की खपत के साथ-साथ कम प्रतिक्रिया समय में काफी कमी दिखाई है। इन कटौतियों से कम लागत, तेजी से हीटिंग और वाष्पीकरण कदम, छोटे और अधिक सरल डाउनस्ट्रीम शुद्धिकरण, एक समग्र "हरियाली" रसायन विज्ञान प्रक्रिया10,और उत्पादित रेडियोट्रेसर्स11की उच्च मोलर गतिविधि होती है। ये सुधार प्रत्येक संश्लेषण की अभिकर्षण लागत को कम करके अधिक व्यापक अनुकूलन अध्ययन करने के लिए इसे और अधिक व्यावहारिक बनाते हैं। एक ही दिन में रेडियोआइसोटोप के एक बैच से कई प्रयोग करके आगे लाभ प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, "डिस्कवरी मोड" में काम करने वाले माइक्रोफ्लुइडिक फ्लो केमिस्ट्री रेडियोसिंथेसाइज़र क्रमिक रूप से दर्जनों प्रतिक्रियाएं कर सकते हैं, प्रत्येक का उपयोग करके केवल 10 s μL प्रतिक्रिया मात्रा12।
इन फायदों से प्रेरित होकर, एक बहु-प्रतिक्रिया बूंद सरणी चिप जिसमें माइक्रोवोल्ट प्रतिक्रियाएं सिलिकॉन सतह पर सतह-तनाव जाल की एक सरणी तक सीमित हैं, जो एक पैटर्न वाले टेफ्लॉन कोटिंग का उपयोग करके बनाई गई थी, विकसित की गई थी। ये चिप्स 1-20 माइक्रोन पैमाने पर एक साथ प्रदर्शन करने के लिए कई प्रतिक्रियाओं को सक्षम करते हैं, जिससे प्रति दिन 10s विभिन्न प्रतिक्रिया स्थितियों का पता लगाने की संभावना खुल जाती है, प्रत्येक में कई प्रतिकृति होती है। इस पेपर में, तेजी से और कम लागत वाले रेडियोकेमिस्ट्री अनुकूलन करने के लिए इस नए उच्च-थ्रूपुट दृष्टिकोण की उपयोगिता का प्रदर्शन किया जाता है। बहु-प्रतिक्रिया ड्रॉपलेट चिप्स का उपयोग करने से अभिकर्षक सांद्रता और प्रतिक्रिया विलायक के प्रभाव की सुविधाजनक खोज की अनुमति मिलती है, और कई चिप्स का उपयोग प्रतिक्रिया तापमान और समय के अध्ययन को सक्षम कर सकता है, जबकि अग्रदूत की बहुत कम मात्रा में खपत होती है।
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Protocol
सावधानी: इस प्रोटोकॉल में रेडियोधर्मी सामग्रियों की हैंडलिंग शामिल है। प्रयोग आवश्यक प्रशिक्षण और व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण और अपने संगठन में विकिरण सुरक्षा कार्यालय से अनुमोदन के बिना नहीं किया जाना चाहिए । प्रयोग विकिरण परिरक्षण के पीछे किया जाना चाहिए, अधिमानतः एक हवादार गर्म सेल में
1. मल्टी-रिएक्शन चिप्स का निर्माण
नोट: मल्टी-रिएक्शन माइक्रोड्रॉपलेट चिप्स के बैच 4 "सिलिकॉन वेफर्स से निर्मित होते हैं, मानक फोटोलिथोग्राफी तकनीकों का उपयोग करके, जैसा कि पहले10 (चित्रा 1)को कम किया गया था। यह प्रक्रिया प्रतिक्रिया साइटों की 4 x 4 सरणी के साथ प्रत्येक 7 चिप्स का उत्पादन करेगी।
- स्पिन-कोटर चक पर सिलिकॉन वेफर रखें, यह सुनिश्चित करते हुए कि यह केंद्रित है। 30 एस (500 आरपीएम/एस रैंप) के लिए 1000 आरपीएम पर ट्रांसफर पिपेट और कोट वेफर के साथ वेफर के केंद्र में पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन समाधान के 3 एमएल जमा करें।
- कोटिंग को जमना, वेफर को 10 मिनट के लिए 160 डिग्री सेल्सियस हॉटप्लेट पर रखें और फिर 10 मिनट के लिए 245 डिग्री सेल्सियस हॉटप्लेट में स्थानांतरित करें।
- नाइट्रोजन वातावरण के तहत 3.5 घंटे के लिए 340 डिग्री सेल्सियस पर एक उच्च तापमान ओवन में कोटिंग, इसके बाद 10 डिग्री सेल्सियस/मिनट रैंप पर 70 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया गया।
- सिलिकॉन वेफर को स्पिन-कोटर चक पर रखें, यह सुनिश्चित करते हुए कि यह केंद्रित है। एक हस्तांतरण पिपेट का उपयोग कर वेफर के केंद्र में सकारात्मक फोटोरेसिस्ट के 2 एमएल डालो, और फिर 30 एस (१००० आरपीएम/एस रैंप) के लिए ३००० आरपीएम पर कोटिंग प्रदर्शन करते हैं ।
- 3 मिनट के लिए 115 डिग्री सेल्सियस हॉटप्लेट पर वेफर का नरम सेंकना करके फोटोरेसिस्ट को जमना।
- एक मुखौटा संरेखक में वेफर और फोटोमास्क स्थापित करें और हार्ड संपर्क मोड में 12 mW/सेमी2 लैंप तीव्रता और 356 एनएम तरंगदैर्ध्य पर 14 एस एक्सपोजर प्रदर्शन करें। यह कदम नकारात्मक अंतिम पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन पैटर्न वाले ट्रांसपेरेंसी मास्क का उपयोग करता है, यानी, 16-रिएक्शन चिप की 4 प्रतियों का 4 "व्यास पैटर्न, प्रतिक्रिया साइटों के साथ पारदर्शी और अपारदर्शी रंग में अन्य सभी क्षेत्र।
- उजागर पैटर्न विकसित करने के लिए मामूली आंदोलन के साथ 3 मिनट के लिए एक ग्लास कंटेनर में फोटोरेसिस्ट डेवलपर समाधान के 20 एमएल का उपयोग करके वेफर को जलमग्न करें।
- मामूली आंदोलन के साथ 3 मिनट के लिए डीआई पानी के 20 एमएल के साथ एक ग्लास कंटेनर में वेफर को जलमग्न करके विकासशील समाधान को दूर करें। वेफर को नाइट्रोजन गन से सुखा लें।
- निम्नलिखित स्थितियों में ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) के माध्यम से उजागर पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन क्षेत्रों को हटा दें: 30 एस एक्सपोजर, 100 मीटर टोर प्रेशर, 200 डब्ल्यू पावर, और 50 एससीएम ऑक्सीजन प्रवाह।
- एक सिलिकॉन वेफर कटर का उपयोग कर व्यक्तिगत चिप्स (7 कुल प्रति वेफर) में वेफर पासा।
- फोटोरेसिस्ट को हटाने के लिए 1 मिनट के लिए एसीटोन में प्रत्येक चिप को जलमग्न करें, फिर 1 मिनट के लिए आइसोप्रोपैनॉल। अंत में, एक नाइट्रोजन बंदूक के साथ प्रत्येक चिप सूखी।
- एक गिलास कंटेनर में सूखी चिप्स रखें और उपयोग तक भंडारण के लिए एल्यूमीनियम पन्नी के साथ कवर करें।
2. अनुकूलन अध्ययन की योजना
नोट: इस प्रोटोकॉल में, रेडियोफार्मास्युटिकल[18एफ] फॉलीप्रिड के संश्लेषण का उपयोग उच्च-थ्रूपुट अनुकूलन(चित्र 2)को चित्रित करने के लिए एक उदाहरण के रूप में किया जाता है। एक चिप के साथ, 16 एक साथ प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं, उदाहरण के लिए, विभिन्न अग्रदूत एकाग्रता (8 अलग-अलग सांद्रता, एन = 2 प्रत्येक को दोहराती है)। शर्तों को चित्रा 3Aमें प्रतिक्रिया साइटों के लिए मैप किया जाता है । अन्य प्रतिक्रिया मापदंडों (जैसे प्रतिक्रिया सॉल्वेंट, प्रतिक्रिया मात्रा, TBAHCO3,आदि की मात्रा) या अन्य रेडियोफार्मास्युटिकल्स को अनुकूलित करने के लिए इस प्रोटोकॉल में समायोजन किया जा सकता है।
- विभिन्न होने के लिए प्रतिक्रिया पैरामीटर (ओं) का चयन करें, उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट मूल्य, और प्रतिकृति की संख्या।
- प्रयोग करने के लिए आवश्यक चिप्स की संख्या की गणना करें।
- प्रत्येक चिप के लिए, एक नक्शा तैयार करें जिसमें से प्रत्येक प्रतिक्रिया साइट पर प्रतिक्रिया शर्तों का उपयोग किया जाएगा ताकि अभिकर् प तैयारी और बूंद प्रतिक्रियाओं का प्रदर्शन किया जा सके।
3.[18एफ] गिरावट के रेडियोसिंथेसिस को अनुकूलित करने के लिए अभिकर् ती और सामग्री तैयार करना
नोट:[18एफ] फॉलीप्राइड(चित्रा 2)की बूंद आधारित रेडियोसिंथेसिस प्रतिक्रिया स्थल के लिए[18एफ] फ्लोराइड और चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक (TBAHCO3)के अलावा के साथ शुरू होता है, पानी वाष्पित करने के लिए हीटिंग और एक सूखे अवशेषों को छोड़ने के बाद । इसके बाद, रिएक्शन सॉल्वेंट (थेक्सिल अल्कोहल और एसीटोनिट्रिल) में अग्रदूत (टोसिल-फॉलीप्रिड) की एक बूंद को रेडियोफ्लोरियोरिनेशन रिएक्शन करने के लिए जोड़ा और गर्म किया जाता है। अंत में, कच्चे उत्पाद को विश्लेषण के लिए चिप से एकत्र किया जाता है। यदि एक अलग ट्रेसर का अनुकूलन प्रदर्शन करते हैं तो अभिकर् तार तैयारी और संश्लेषण प्रक्रियाओं को अनुकूलित किया जाना चाहिए।
- वॉल्यूम मिश्रण द्वारा 1:1 में थेक्सिल अल्कोहल और एसीटोनीट्रील से मिलकर प्रतिक्रिया सॉल्वेंट का स्टॉक समाधान तैयार करें। सुनिश्चित करें कि मात्रा नियोजित कमजोर पड़ने वाली श्रृंखला बनाने के लिए पर्याप्त है। इस उदाहरण अनुकूलन में, ~ 30 माइक्रोन पर्याप्त है।
- अधिकतम एकाग्रता (77 mM) का पता लगाया जा करने के साथ प्रतिक्रिया विलायक में अग्रदूत (tosyl-fallypride) का एक 30 μL स्टॉक समाधान तैयार करें। सुनिश्चित करें कि मात्रा नियोजित प्रयोग करने के लिए पर्याप्त है। इस उदाहरण अनुकूलन में, ~ 30 माइक्रोन पर्याप्त है।
- अग्रदूत स्टॉक समाधान और प्रतिक्रिया विलायक से, अग्रदूत समाधान की विभिन्न सांद्रता तैयार करने के लिए 2x सीरियल कमजोर पड़ने का प्रदर्शन करें। सुनिश्चित करें कि प्रत्येक कमजोर पड़ने की मात्रा प्रत्येक स्थिति के लिए प्रतिकृति की वांछित संख्या प्रदर्शन करने के लिए पर्याप्त है। इस उदाहरण अनुकूलन में, प्रत्येक एकाग्रता का ~ 15 माइक्रोन पर्याप्त है।
- एक अद्वितीय संख्या के साथ प्रत्येक ट्यूब लेबल करने के लिए एक स्थायी मार्कर का उपयोग कर प्रत्येक क्रूड रिएक्शन उत्पाद को इकट्ठा करने के लिए माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब तैयार करें। सुनिश्चित करें कि माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूबों की कुल संख्या प्रतिकृति (8 x 2 = 16) की संख्या से गुणा की गई स्थितियों की संख्या से मेल खाती है।
- संग्रह समाधान (10 एमएल) का स्टॉक तैयार करें जिसमें 9:1 मेथनॉल: डीआई पानी (v/v) शामिल है। 16 अतिरिक्त लेबल माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूबों (चिप पर प्रतिक्रिया साइट प्रति एक) में से प्रत्येक में Aliquot 50 μL।
- 75 एम टीएम ताबाहको 3 समाधान(56μL) के साथ 500 माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब में 18 एफ फ्लोराइड स्टॉक समाधान तैयार करें [18एफ] फ्लोराइड/[18 ओ] एच2O (~260 एमबीक्यू[7 एमसीआई]) और डीआई पानी के साथ 140 माइक्रोल तक पतला करें। इस समाधान के 8 μL प्रत्येक प्रतिक्रिया साइट (गतिविधि के ~ 15 MBq [0.40 mCi] युक्त, और TBAHCO3के 240 nmol) के लिए लोड किया जाएगा।
4. विभिन्न अग्रदूत सांद्रता के साथ[18एफ] गिरावट के समानांतर संश्लेषण
नोट: चिप एक हीटिंग प्लेटफॉर्म के ऊपर संचालित है (पहले वर्णित13के रूप में निर्मित) जिसमें 25 मिमी x 25 मिमी सिरेमिक हीटर शामिल है, जो प्रतिक्रिया के लिए आंतरिक थर्मोकपल सिग्नल का उपयोग करके ऑन-ऑफ तापमान नियंत्रक का उपयोग करके नियंत्रित है। थर्मल इमेजिंग का उपयोग करके हीटर सतह के तापमान को कैलिब्रेट किया गया था। यदि ऐसा मंच उपलब्ध नहीं है, तो गर्म प्लेटों की एक जोड़ी (105 डिग्री सेल्सियस पर एक और 110 डिग्री सेल्सियस पर एक) का उपयोग किया जा सकता है।
- लोड[18एफ] फ्लोराइड स्टॉक समाधान (चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक के साथ)।
- माइक्रोपिपेट का उपयोग करके, मल्टी-रिएक्शन चिप के पहले रिएक्शन स्पॉट पर फ्लोराइड स्टॉक समाधान[18एफ] फ्लोराइड स्टॉक समाधान की 8 माइक्रोन ड्रॉपलेट लोड करें। चिप को डोज कैलिब्रेटर में रखकर उसके द्वारा की गई गतिविधि को मापें और उस समय को रिकॉर्ड करें जिस पर माप किया जाता है।
- खुराक कैलिब्रेटर से चिप निकालें और फिर दूसरे रिएक्शन स्पॉट पर[18एफ] फ्लोराइड स्टॉक समाधान की 8 माइक्रोन ड्रॉपलेट लोड करें। चिप पर गतिविधि को एक बार फिर से खुराक कैलिब्रेटर में रखकर माप लें और उस समय को रिकॉर्ड करें जिस पर माप किया जाता है।
- चिप पर अन्य सभी प्रतिक्रिया साइटों के लिए दोहराएं।
- रेडियोआइसोटोप लोड करने के बाद गतिविधि माप लेने और उस साइट को लोड करने से पहले पिछले माप (क्षय-सही) को घटाकर प्रति प्रतिक्रिया स्थान पर लोड की गई गतिविधि की गणना करें।
- हीटर पर मल्टी रिएक्शन चिप को संरेखित करें।
- सिरेमिक हीटर के शीर्ष पर थर्मल पेस्ट की एक पतली परत जोड़ें।
- सावधानी से चिमटी के रिसाव से बचने के लिए चिमटी का उपयोग कर हीटर के शीर्ष पर चिप जगह, हीटर के संदर्भ कोने के साथ चिप के संदर्भ कोने संरेखित (जैसा कि चित्रा 3Bमें दिखाया गया है) । चिप एक छोटी राशि से हीटर ओवरहैंग होगा ।
- [18एफ] फ्लोराइड और चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक को सुखाएं।
- 18 एफ फ्लोराइड और ताभाको 3 के सूखे अवशेषों को छोड़ सूखापन के लिए बूंदों को वाष्पित करने के लिए कंट्रोल प्रोग्राम में हीटर को105डिग्री सेल्सियस तक सेट करके चिप को1मिनट के लिए गर्म करें । 1 मिनट के बाद, हीटर को बंद करके और नियंत्रण कार्यक्रम के साथ कूलिंग फैन को चालू करके चिप को ठंडा करें।
- अग्रदूत समाधान जोड़ें।
- माइक्रोपिपेट का उपयोग करके, पहली प्रतिक्रिया साइट पर सूखे अवशेषों के शीर्ष पर फालीप्रिड अग्रदूत का 6 माइक्रोन समाधान जोड़ें।
- चिप पर अन्य सभी प्रतिक्रिया साइटों के लिए दोहराएं। प्रत्येक प्रतिक्रिया साइट के लिए कमजोर पड़ने वाली श्रृंखला की कौन सी एकाग्रता का उपयोग किया जाता है, यह निर्धारित करने के लिए अनुकूलन योजना का उपयोग करें।
- फ्लोरोरियोनेशन रिएक्शन करें।
- रेडियोफ्लोरियोरेशन रिएक्शन करने के लिए कंट्रोल प्रोग्राम का उपयोग करके प्रत्येक चिप को 7 मिनट के लिए 110 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें। बाद में, हीटर बंद करने और नियंत्रण कार्यक्रम के साथ ठंडा प्रशंसक पर बदल कर चिप शांत ।
- प्रतिक्रिया साइटों से कच्चे उत्पादों को इकट्ठा करें।
- माइक्रोपिपेट के माध्यम से नामित माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब से संग्रह समाधान के 10 माइक्रोल जोड़कर पहली प्रतिक्रिया साइट पर कच्चे उत्पाद को एकत्र करें। 5 एस के इंतजार के बाद, पतला कच्चे उत्पाद को स्थापित करने और इसके संबंधित लेबल वाले संग्रह माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब में स्थानांतरित करने के लिए माइक्रोपिपेट (एक ही टिप के साथ) का उपयोग करें।
- इस प्रक्रिया को सभी कार्यों के लिए एक ही पिपेट टिप का उपयोग करके कुल 4 बार दोहराएं।
- चिप पर अन्य सभी प्रतिक्रिया साइटों के लिए संग्रह प्रक्रिया दोहराएं।
5. संश्लेषण विश्लेषण प्रतिक्रिया प्रदर्शन और इष्टतम स्थितियों का निर्धारण करने के लिए
- चिप पर पहली प्रतिक्रिया के लिए "संग्रह दक्षता" निर्धारित करें।
- गतिविधि को मापने के लिए खुराक कैलिब्रेटर में पहली प्रतिक्रिया स्थान के एकत्र कच्चे उत्पाद के साथ माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब रखें। माप और माप के समय रिकॉर्ड करें।
- एक ही प्रतिक्रिया साइट (क्षय-एक ही समय बिंदु के लिए गतिविधि मूल्यों को सही) के लिए मापा शुरुआती गतिविधि द्वारा एकत्र कच्चे उत्पाद की गतिविधि को विभाजित करके संग्रह दक्षता की गणना करें।
- चिप पर अन्य सभी प्रतिक्रिया साइटों के लिए दोहराएं।
- प्रत्येक एकत्र कच्चे उत्पाद की संरचना (फ्लोरोरियलेशन दक्षता) का विश्लेषण करें।
नोट: व्यावहारिक कम समय में सभी नमूनों का विश्लेषण करने के लिए, फ्लोरोरियलेशन दक्षता का विश्लेषण पहले वर्णित उच्च-थ्रूपुट रेडियो-पतली परत क्रोमेटोग्राफी (रेडियो-टीएलसी) दृष्टिकोण14का उपयोग करके किया जाता है। यह तकनीक एक टीएलसी प्लेट पर एक साथ (5 मिमी पिच, 0.5 माइक्रोन प्रति स्थान) को खोलना, फिर एक साथ विकसित करने और सेरेनकोव इमेजिंग14, 15का उपयोग करके एक साथ रीडआउट प्रदर्शन करके समानांतर रूप से आठ नमूनों को संसाधित करने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए 16 समानांतर प्रतिक्रियाओं के साथ अनुकूलन, 2 टीएलसी प्लेटों की आवश्यकता होती है। एक अन्य विकल्प विश्लेषण के लिए रेडियो-उच्च प्रदर्शन वाले तरल क्रोमेटोग्राफी (रेडियो-एचपीएलसी) का उपयोग करना है, हालांकि अलगाव, सफाई और संतुलन के लिए समय नमूनों की संख्या को सीमित कर सकता है जिसका विश्लेषण किया जा सकता है।- प्रत्येक टीएलसी प्लेट (50 मिमी x 60 मिमी) के लिए, एक पेंसिल के साथ, एक 50 मिमी किनारे (नीचे) से 15 मिमी दूर एक लाइन बनाएं, और एक अन्य पंक्ति 50 मिमी दूर एक ही किनारे से। पहली पंक्ति मूल रेखा है; दूसरा सॉल्वेंट फ्रंट लाइन है । 8 "लेन" में से प्रत्येक के लिए नमूना खोलना स्थिति को परिभाषित करने के लिए 5 मिमी रिक्ति पर मूल रेखा के साथ 8 छोटे "एक्स" एस ड्रा।
- माइक्रोपिपेट का उपयोग करके, पहली लेन के लिए "एक्स" पर टीएलसी प्लेट पर पहले कच्चे उत्पाद के 0.5 माइक्रोन को स्थानांतरित करें। अतिरिक्त कच्चे उत्पादों (8 प्रति टीएलसी प्लेट तक) के लिए दोहराएं। टीएलसी प्लेट पर कच्चे उत्पाद के धब्बे सूखने का इंतजार करें।
- प्रत्येक टीएलसी प्लेट के लिए, 25 एमएम एनएच4एचसीओ 2 में 60% एमईएन के मोबाइल चरण का उपयोग करके 1% चाय (v/v) के साथ विकसित करें जब तक कि सॉल्वेंट फ्रंट सॉल्वेंट फ्रंट लाइन तक न पहुंच जाए। टीएलसी प्लेट पर सॉल्वेंट को सूखने की प्रतीक्षा करें और फिर ग्लास माइक्रोस्कोप स्लाइड (76.2 मिमी x 50.8 मिमी, 1 मिमी मोटी) के साथ कवर करें।
- 5 मिनट के एक्सपोजर के लिए सेरेनकोव इमेजिंग सिस्टम में प्लेट रखकर प्रत्येक टीएलसी प्लेट की रेडियोधर्मिता छवि प्राप्त करें। मानक छवि सुधार (डार्क करंट घटाव, फ्लैट फील्ड करेक्शन, मीडियन फ़िल्टरिंग और बैकग्राउंड घटाव) करें।
- पहली टीएलसी प्लेट की पहली लेन के लिए ब्याज के क्षेत्र (आरओआई) विश्लेषण का उपयोग करें। लेन में दिखाई प्रत्येक बैंड के आसपास के क्षेत्रों ड्रा । सॉफ्टवेयर सभी क्षेत्रों (बैंड) की कुल एकीकृत तीव्रता की तुलना में प्रत्येक क्षेत्र (बैंड) की एकीकृत तीव्रता के अंश की गणना करेगा।
- इस मोबाइल चरण के साथ, निम्नलिखित बैंड इंगित प्रतिधारण कारकों पर अपेक्षित हैं: आरएफ = 0.0: अरैक्ट[18एफ] फ्लोराइड; आरएफ = 0.9:[18एफ]fallypride; आरएफ = 0.94: साइड उत्पाद। फ्लोरिनेशन दक्षता[18एफ] फालीप्राइड बैंड में गतिविधि के अंश के रूप में निर्धारित करें।
- सभी टीएलसी प्लेटों पर अन्य सभी लेन के लिए इस विश्लेषण को दोहराएं।
नोट: यदि एक Cerenkov इमेजिंग कक्ष उपलब्ध नहीं है, वीवो ऑप्टिकल इमेजिंग सिस्टम में एक छोटे जानवर (preclinical) टीएलसी प्लेटों छवि के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । वैकल्पिक रूप से, एक 2 आयामी टीएलसी स्कैनर का उपयोग किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, यदि केवल एक 1-आयामी टीएलसी स्कैनर उपलब्ध है, तो टीएलसी प्लेटों को कैंची (1 प्रति लेन) के साथ स्ट्रिप्स में काटकर विश्लेषण किया जा सकता है, और प्रत्येक स्ट्रिप को व्यक्तिगत रूप से स्कैन करके।
- प्रत्येक प्रतिक्रिया साइट के लिए कच्चे रेडियोकेमिकल यील्ड (क्रूड आरसीवाई) का निर्धारण करें।
- फ्लोरोरियलेशन दक्षता द्वारा संग्रह दक्षता को गुणा करके पहले कच्चे उत्पाद के लिए क्रूड आरसीवाई का निर्धारण करें।
- अन्य सभी प्रतिक्रिया साइटों के लिए दोहराएं।
- परिणामों का विश्लेषण करें
- किसी भी दोहराने के प्रयोगों के लिए औसत और मानक विचलन में कुल मूल्य।
- संग्रह दक्षता, फ्लोरोरियन दक्षता और क्रूड आरसी वाई को पैरामीटर के एक फ़ंक्शन के रूप में प्लॉट करें जो विविध था (इस उदाहरण में अग्रदूत एकाग्रता)।
- वांछित मानदंडों के आधार पर इष्टतम शर्तों का चयन करें। आमतौर पर, यह अधिकतम क्रूड आरसीवाई है। इसके अतिरिक्त, बिंदु अक्सर एक क्षेत्र में चुना जाता है जहां ग्राफ की ढलान अपेक्षाकृत सपाट है, यह दर्शाता है कि यह पैरामीटर में छोटे बदलावों के प्रति असंवेदनशील है, एक अधिक मजबूत प्रोटोकॉल प्रदान करता है।
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Representative Results
इस विधि को समझाने के लिए एक प्रतिनिधि प्रयोग किया गया था। 16 प्रतिक्रियाओं का उपयोग करना, रेडियोफार्मास्युटिकल[18एफ] फालिसिप्रिड के अनुकूलन अध्ययन प्रतिक्रिया सॉल्वेंट के रूप में अलग-अलग अग्रदूत एकाग्रता (77, 39, 19, 9.6, 4.8, 2.4, 1.2, और 0.6 m M) द्वारा किए गए थे। 7 मिनट के लिए 110 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रियाओं का प्रदर्शन किया गया। संग्रह दक्षता, नमूना संरचना(यानी, [18एफ] फॉलीप्रिड उत्पाद का अनुपात, टेबल 1 में अपुनर्म[18एफ] फ्लोराइड, और साइड प्रोडक्ट) को सारणीबद्ध किया गया है और चित्र 4में ग्राफिक रूप से संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है।
अध्ययन से पता चला है कि फ्लोरिनेशन दक्षता([18एफ] गिरावट का अनुपात) बढ़ती अग्रदूत एकाग्रता के साथ बढ़ जाती है, और शेष अप्रतिक्रियाई[18एफ] फ्लोराइड विपरीत(चित्रा 4A)विविध । कम अग्रदूत सांद्रता पर एक रेडियोधर्मी पक्ष उत्पाद की एक छोटी राशि थी, लेकिन अनुपात उच्च अग्रदूत सांद्रता(चित्रा 4A)पर शून्य के पास कम हो गया। संग्रह दक्षता अधिकांश स्थितियों के लिए लगभग मात्रात्मक थी, हालांकि यह कम अग्रदूत सांद्रता पर थोड़ा गिरा।
इन परिणामों से, सबसे अधिक आरसीवाई को प्रीकरसोर के ~ 230 एनएमोल (यानी 6 माइक्रोल बूंद में 39 m m एकाग्रता) के साथ प्राप्त किया जा सकता है। इस स्थिति में, फ्लोरोरेशन दक्षता 96.0 ± 0.5% (एन = 2) थी और क्रूड आरसीवाई 87.0 ± 2.7 (एन = 2) था, और कोई मनाया रेडियोधर्मी पक्ष उत्पाद गठन नहीं था। जबकि 77 एमएम अग्रदूत के उपयोग ने इसी तरह के परिणाम दिखाए, सामान्य तौर पर लागत को कम करने और डाउनस्ट्रीम शुद्धिकरण चरणों को सरल बनाने के लिए कम मात्रा में अग्रदूत का उपयोग करना वांछनीय है।
चित्र 1:फोटोलिथोग्राफी के माध्यम से मल्टी-रिएक्शन माइक्रोड्रॉपलेट चिप्स का निर्माण। (A)रिएक्शन साइटों की 4 x 4 सरणी के साथ मल्टी-रिएक्शन माइक्रोड्रॉपलेट चिप की तस्वीर। चिप में पॉलीटट्राफ्लोरोएथिलीन-लेपित सिलिकॉन होते हैं, जिसमें पॉलीटट्राफ्लोरोएथिलीन के परिपत्र क्षेत्रों को हाइड्रोफिलिक रिएक्शन साइटबनाने के लिए दूर किया जाता है। (ख)निर्माण प्रक्रिया की योजनाबद्ध। एक सिलिकॉन वेफर टेफ्लॉन समाधान के साथ स्पिन-लेपित होता है और कोटिंग को जमना करने के लिए बेक किया जाता है। इसके बाद, फोटोरेसिस्ट स्पिन-लेपित है और फोटोलिथोग्राफी के माध्यम से पैटर्न एक नक़्क़ाक का उत्पादन करने के लिए है। फोटोरेसिस्ट को एक फोटोरेसिस्ट विकासशील समाधान के साथ विकसित किया गया है। उजागर टेफ्लॉन तो ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ सूखी नक़्क़ाशी के माध्यम से हटा दिया जाता है । वेफर को अलग-अलग चिप्स में डिकेड किया जाता है, और फोटोरेसिस्ट को छीन लिया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2:समानांतर प्रतिक्रियाओं के लिए प्रक्रिया। मल्टी-रिएक्शन चिप पर रेडियोफार्मास्युटिकल[18एफ] फॉलीप्रिड के 16 समानांतर संश्लेषण करने के लिए प्रायोगिक प्रक्रिया। इस उदाहरण में, प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए अग्रदूत एकाग्रता भिन्न होती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 3:प्रतिक्रिया स्थलों पर स्थितियों का मानचित्र। (ए)प्रायोगिक डिजाइन एक ही 16-रिएक्शन चिप (टॉप व्यू) का उपयोग करके टोसिल फालिस्रिड के रेडियोफ्लोरेशन पर अग्रदूत एकाग्रता के प्रभाव का पता लगाने के लिए । आठ अलग-अलग सांद्रता का पता लगाया गया, प्रत्येक एन = 2 प्रतिकृति के साथ। अन्य प्रतिक्रिया की स्थिति स्थिर रखी गई (तापमान: 110 डिग्री सेल्सियस; समय: 7 मिनट; विलायक: थेक्सिल अल्कोहल: MeCN; TBAHCO3की मात्रा: 240 nmol)। प्रत्येक प्रतिक्रिया गतिविधि के ~ 14 MBq के साथ किया गया था। (ख)प्रयोग के दौरान हीटर प्लेटफॉर्म पर लगाई गई 16 रिएक्शन चिप की तस्वीर। लाल रेखाएं हीटर के संदर्भ कोने के साथ संरेखण के लिए उपयोग की जाने वाली चिप के संदर्भ कोने का प्रतिनिधित्व करती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 4:[18एफ] फालिसिप्राइड के माइक्रोड्रॉपलेट संश्लेषण पर अग्रदूत एकाग्रता का प्रभाव। (A)एकत्रित कच्चे तेल की प्रतिक्रिया उत्पाद में मौजूद रेडियोधर्मी प्रजातियों का अनुपात,यानी [18एफ] गिरावट, साइड प्रोडक्ट, या बिना किसी असर के[18एफ] फ्लोराइड । (ख)संश्लेषण प्रदर्शन । संग्रह दक्षता, फ्लोरोरियनेशन दक्षता, और क्रूड आरसीवाई को अग्रदूत एकाग्रता के एक समारोह के रूप में प्लॉट किया जाता है। दोनों रेखांकनों में, डेटा अंक एन = 2 प्रतिकृति के औसत का प्रतिनिधित्व करते हैं, और त्रुटि सलाखों मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
| अग्रदूत संगीत (एमएमएम) | संग्रह दक्षता (%) | फ्लोरोरियलेशन दक्षता (%) | क्रूड आरसीी (%) | अरिक्रित [18F] फ्लोराइड (%) | साइड प्रोडक्ट (%) |
| 77 | 91.8 ± 2.1 | 96.7 ± 2.0 | 88.8 ± 3.9 | 3.3 ± 2.0 | 0.0 ± 0.0 |
| 39 | 90.6 ± 2.4 | 96.0 ± 0.5 | 87.0 ± 2.7 | 4.0 ± 0.5 | 0.0 ± 0.0 |
| 19 | 91.1 ± 0.5 | 81.1 ± 0.3 | 73.9 ± 0.7 | 8.4 ± 1.2 | 10.5 ± 2.0 |
| 9.6 | 90.9 ± 0.6 | 62.7 ± 0.9 | 57.0 ± 0.5 | 23.3 ± 2.1 | 14.0 ± 0.9 |
| 4.8 | 88.4 ± 0.8 | 37.0 ± 1.5 | 32.8 ± 1.6 | 47.3 ± 0.8 | 15.7 ± 1.0 |
| 2.4 | 87.6 ± 2.0 | 21.0 ± 2.1 | 18.4 ± 2.2 | 67.4 ± 2.1 | 11.6 ± 1.0 |
| 1.2 | 82.3 ± 1.6 | 12.7 ± 0.3 | 10.4 ± 0.1 | 72.8 ± 0.7 | 14.5 ± 1.0 |
| 0.6 | 81.2 ± 3.7 | 6.3 ± 0.8 | 5.1 ± 0.5 | 84.3 ± 0.2 | 9.4 ± 1.0 |
तालिका 1: अग्रदूत एकाग्रता के अध्ययन से प्राप्त डेटा। सभी मान औसत ± मानक विचलन n = 2 प्रतिकृति से गणना कर रहे हैं ।
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Discussion
पारंपरिक रेडियोकेमिस्ट्री सिस्टम की सीमाओं के कारण जो प्रति दिन केवल एक या छोटी संख्या में प्रतिक्रियाओं की अनुमति देते हैं और प्रति डेटा बिंदु पर अभिकर्मकों की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपभोग करते हैं, समग्र प्रतिक्रिया पैरामीटर स्थान का केवल एक छोटा सा हिस्सा व्यवहार में खोजा जा सकता है, और कई बार परिणामों की सूचना नहीं दी जाती है (एन = 1)। पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में, यह बहु-प्रतिक्रिया ड्रॉपलेट रेडियोसिंथेसिस प्लेटफ़ॉर्म रेडियोसिंथेसिस स्थितियों के अधिक व्यापक और कठोर अध्ययनों को पूरा करना व्यावहारिक बनाता है, जबकि बहुत कम समय और अग्रदूत की मात्रा का उपभोग करता है, संभावित रूप से उत्पाद उपज और साइड-उत्पाद गठन को प्रभावित करने वाले मापदंडों पर नई अंतर्दृष्टि को सक्षम करता है। जानकारी का उपयोग उन स्थितियों को चुनने के लिए किया जा सकता है जो उच्चतम उत्पाद उपज या सबसे मजबूत संश्लेषण में परिणाम देते हैं। कम अग्रदूत की खपत उपन्यास रेडियोट्रेचर के प्रारंभिक विकास में विशेष रूप से उपयोगी हो सकती है जब केवल थोड़ी मात्रा में अग्रदूत उपलब्ध हो सकता है या जब अग्रदूत महंगा होता है। जबकि चिप्स की खुली प्रकृति तेजी से संश्लेषण समय और पिपेट के माध्यम से उपयोग में आसानी का योगदान देती है, यह अस्थिर अणुओं के पर्याप्त नुकसान का कारण बन सकती है और रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के संश्लेषण को अनुकूलित करते समय व्यावहारिक नहीं हो सकती है जिसमें अस्थिर अग्रदूत, मध्यवर्ती या उत्पाद होते हैं।
विकिरण जोखिम के खतरे के कारण, यह दोहराया जाना चाहिए कि इन प्रयोगों को केवल उपयुक्त प्रशिक्षण और अनुमोदनों के साथ किया जाना चाहिए और विकिरण परिरक्षण के पीछे आयोजित किया जाना चाहिए, अधिमानतः एक हवादार गर्म कोशिका में । रेडियोआइसोटोप के छोटे आधे जीवन के कारण, प्रयोगों को जल्दी और कुशलता से करना महत्वपूर्ण है। चिप के लिए पाइपिंग रिएजेंट्स और चिप से उत्पादों को इकट्ठा करने के लिए एक गर्म सेल में कम पहुंच और दृश्यता से परिचित होने के लिए गैर रेडियोधर्मी परिस्थितियों में अभ्यास किया जाना चाहिए । इसी तरह, चिप को स्थापित करने और हटाने, और खुराक कैलिब्रेटर के साथ चिप के माप बनाने का भी अभ्यास किया जाना चाहिए। इसके अलावा, यह एक विस्तृत प्रयोग मानचित्र (यानी, चिप पर प्रत्येक साइट पर विशिष्ट प्रतिक्रिया शर्तों) के साथ आयोजित किया जाना महत्वपूर्ण है। यह भी अग्रिम में परिणामों की एक मेज तैयार करने के लिए उपयोगी है के रूप में माप किया जाता है में भरा जाएगा । प्रजनन क्षमता सुनिश्चित करने के लिए, विशेष रूप से मानव त्रुटि की संभावना के साथ, शर्तों के प्रत्येक सेट की कई प्रतिकृति प्रदर्शन किया जाना चाहिए । प्रतिक्रिया साइट के बाहर तरल रिसाव से बचने और आसन्न प्रतिक्रिया साइटों के साथ क्रॉस-संदूषण के कारण चिप से कच्चे तेल के नमूनों को इकट्ठा करने के कदम के दौरान विशेष रूप से सावधान रहना महत्वपूर्ण है। यदि कोई त्रुटि देखी जाती है, तो इन प्रतिक्रिया साइटों को फ़्लैग करना महत्वपूर्ण है ताकि डेटा को अंतिम विश्लेषण से बाहर रखा जा सके।
इस उदाहरण अध्ययन में, पारंपरिक रेडियोसिंथेसाइज़र का उपयोग करके 4 मिलीग्राम प्रति डेटा बिंदु की तुलना में 16 डेटा बिंदुओं के लिए खपत की गई राशि अग्रदूत 1.1 मिलीग्राम (~ 70 माइक्रोन प्रत्येक) थी। इसके अलावा, सभी 16 प्रतिक्रियाओं को एक ही प्रयोग में 25 मिनट में पूरा किया गया। इसकी तुलना में, पारंपरिक रेडियोसिंथेसाइजर पर कच्चे तेल के संश्लेषण[18एफ] गिरावट के लिए ~ 15-20 मिनट प्रति प्रतिक्रिया16,17की आवश्यकता होती है।
इस प्रतिनिधि प्रयोग ने एक तेज और किफायती तरीके से 8 अलग-अलग अग्रदूत सांद्रता (एन = 2 प्रत्येक स्थिति के लिए प्रतिकृति) की खोज करके रेडियोफार्मास्युटिकल[18एफ] फालिसिप्राइड के रेडियोसिंथेसिस के लिए स्थितियों को अनुकूलित करने के लिए 16 प्रतिक्रियाओं के साथ एक बहु-प्रतिक्रिया माइक्रोड्रॉपलेट चिप की उपयोगिता का प्रदर्शन किया। मल्टी-रिएक्शन चिप का उपयोग करके आसानी से अनुकूलित किए जा सकने वाले अन्य चरों में रेडियोधर्मिता की मात्रा, चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक का प्रकार, चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक की मात्रा, वाष्पीकरण/सुखाने की स्थिति (जैसे, एजियोट्रोपिक सुखाने के चरणों की संख्या), प्रतिक्रिया सॉल्वेंट आदि शामिल हैं। कई बहु-प्रतिक्रिया चिप्स का उपयोग करके, वाष्पीकरण/सुखाने के तापमान और समय जैसी स्थितियों के अलावा प्रतिक्रिया तापमान और प्रतिक्रिया समय के प्रभाव का पता लगाना भी संभव है । इस तरह के अध्ययनों को क्रमिक रूप से एकल हीटर का उपयोग करके प्रदर्शन करने की आवश्यकता होगी या एक ही समय में कई हीटर के संचालन से समानांतर किया जा सकता है।
अंतर्निहित बूंद संश्लेषण विधि को 18एफ-लेबल रेडियोफार्मास्यूटिकल्स की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत दिखाया गया है, जैसे[18एफ] फालीप्राइड10,[18एफ]FET18,[18एफ]एफडीओए19,[18एफ]एफबीबी 20 और इसका उपयोग अन्य 18एफ-लेबल वाले यौगिकों और अन्य आइसोटॉप के साथ लेबल किए गए यौगिकों के बहुमत के अनुकूलन के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, परिणामस्वरूप अनुकूलित बूंद-आधारित प्रतिक्रियाएं आंतरिक रूप से माइक्रोवोलियम रेडियोकेमिस्ट्री के फायदों का लाभ उठाती हैं, जिसमें कम अग्रदूत खपत, तेज प्रक्रिया समय और कॉम्पैक्ट इंस्ट्रूमेंटेशन शामिल हैं, और बड़े बैचों के नियमित उत्पादन के लिए इन्हें समान लाभ प्रदान कर सकते हैं। बड़े बैचों को बस प्रतिक्रिया के प्रारंभ में लोड की गई गतिविधि की मात्रा को स्केलिंग की आवश्यकता होती है। इन विट्रो या वीवो परख में उपयोग के लिए उपयुक्त ट्रेसर तैयार करने के लिए, कच्चे उत्पाद को शुद्ध किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, विश्लेषणात्मक पैमाने पर एचपीएलसी का उपयोग करके) और तैयार (उदाहरण के लिए वाष्पीकरण या ठोस चरण विलायक एक्सचेंज21के माध्यम से) वैकल्पिक रूप से, बूंद-स्केल से इष्टतम स्थितियों को पारंपरिक vial-आधारित रेडियोसिंथेसाइज़र में अनुकूलित करना संभव हो सकता है। इस संभावना की जांच चल रही है ।
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Disclosures
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के Regents सोफी, इंक है कि डॉ वान बांध द्वारा आविष्कार किया गया था के लिए प्रौद्योगिकी लाइसेंस प्राप्त है, और लाइसेंस लेनदेन के भाग के रूप में सोफी, इंक में इक्विटी ले लिया है । डॉ वान डैम सोफी, इंक के संस्थापक और सलाहकार हैं । शेष लेखक हितों के टकराव की घोषणा नहीं करते हैं । इस काम को नेशनल कैंसर इंस्टीट्यूट (R33 240201) द्वारा भाग में समर्थित किया गया था।
Acknowledgments
हम इन अध्ययनों के लिए उदारता से[18एफ] फ्लोराइड और चिप निर्माण के लिए उपकरणों के साथ समर्थन के लिए यूसीएलए नैनोलैब प्रदान करने के लिए यूसीएलए बायोमेडिकल साइक्लोट्रॉन सुविधा और डॉ रोजर स्लेविक और डॉ जूसेपे कार्लुची को धन्यवाद देते हैं।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2,3-dimethyl-2-butanol (thexyl alcohol) | Sigma-Aldrich | 594-60-5 | 98% |
| Acetone | KMG Chemicals | Cleanroom LP grade | |
| Ammonium formate (NH4HCO2) | Sigma-Aldrich | 540-69-2 | 97% |
| Anhydrous acetonitrile (MeCN) | Sigma-Aldrich | 75-05-8 | 99.80% |
| Ceramic heater | Watlow | Utramic CER-1-01-0093 | 25 mm x 25 mm |
| Cerenkov imaging chamber | Custom built | Other instruments can be used for TLC plate readout including: small animal in vivo optical imaging system, 2D radio-TLC scanner, 1D radio-TLC scanner | |
| DI water | Sigma-Aldrich | 7732-18-5 | |
| Disposable transfer pipets, 3 mL | Falcon | 13-680-50 | |
| Dose calibrator | Capintec, Inc. | CRC-25 PET | |
| Fallypride | ABX Advanced Biochemical Compounds | 1560.0010.000 | Fallypride reference standard, >95% |
| [18F]fluoride in [18O]H2O | UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility | Due to short half-life this must be obtained from local radiochemistry lab or commercial radiopharmacy | |
| Glass cover plates (76.2 mm x 50.8 mm x 1 mm thick) | C&A Scientific | 6101 | |
| Headway spin coater | Headway Research, Inc. | PWM50-PS-R790 Sipinner system | PWM50-control box, PS-motor, R790-bowl |
| High temperature oven | Carbolite | HTCR 6 28 | |
| Hot plate | Thermo Scientific | Super-Nuova HP133425 | |
| Isopropanol (IPA) | KMG Chemicals | Cleanroom LP grade | |
| Mask aligner | Karl Suss | MA/BA6 | |
| Methanol (MeOH) | Sigma-Aldrich | 67-56-1 | ≥99.9% |
| Microcentrifuge tube | Eppendorf | 0030 123.301 | 500 µL, colorless, polypropylene |
| Micropipette (0.5-10 µL) | Labnet | BioPette P3940-10 | |
| Micropipette (100-1000 µL) | Labnet | BioPette P3940-1000 | |
| Micropipette (10-100 µL) | Labnet | BioPette P3940-100 | |
| Micropipette tips (0.1-10 µL) | USA Scientific Inc Tips | 11113810 | |
| Micropipette tips (2-200 µL) | BrandTech | 13-889-143 | |
| Micropipette tips (50-1000 µL) | BrandTech | 13-889-145 | |
| Photoresist developer solution | MicroChem | MEGAPOSIT MF-26A | |
| Positive photoresist | MicroChem | MEGAPOSIT 220-7.0 | |
| Reactive-ion etcher (RIE) | Oxford Instruments | Plasma Lab 80 Plus | |
| Silicon wafer cutter | Euro Tool | CSCB-431.00 | |
| Silicon wafer; 4" diameter | Silicon Valley Microelectronics Inc. | 0017227-048 | P type, boron doped, thickness 525 ± 25 µm |
| Teflon AF 2400 | Chemours | D14896765 | 1% solids |
| Tetrabutylammonium bicarbonate (TBAHCO3) | ABX Advanced Biochemical Compounds | 808 | Aqueous solution stabilized with ethanol, 0.075 M |
| Themal conducting paste | OMEGA | OT-201-2 | |
| TLC plates | Merck KGaA | 1.05554.0001 | Silica gel 60 F254, 50 mm x 60 mm, aluminum back |
| Tosyl-fallypride | ABX Advanced Biochemical Compounds | 1550.004.000 | Fallypride precursor, >90% |
| Trimethylamine (TEA) | Sigma-Aldrich | 75-50-3 | ≥ 99% |
| Tweezers | Cole-Parmer | UX-07387-08 | Stainless steel, fine tip |
References
- Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. Positron emission tomography molecular imaging for drug development. British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (2), 175-186 (2012).
- Piel, M., Vernaleken, I., Rösch, F. Positron emission tomography in CNS drug discovery and drug monitoring. Journal of Medicinal Chemistry. 57 (22), 9232-9258 (2014).
- Cherry, S. R., Sorenson, J. A., Phelps, M. E. Physics in Nuclear Medicine. , Elsevier Saunders. Philadelphia, PA, USA. (2012).
- Knapp, K. -A., Nickels, M. L., Manning, H. C. The current role of microfluidics in radiofluorination chemistry. Molecular Imaging and Biology. 22 (3), 463-475 (2020).
- Rensch, C., et al. Microfluidics: A groundbreaking technology for PET tracer production. Molecules. 18 (7), 7930-7956 (2013).
- Pascali, G., Watts, P., Salvadori, P. A.
- Keng, P. Y., van Dam, R. M. Digital microfluidics: A new paradigm for radiochemistry. Molecular Imaging. 14, 579-594 (2015).
- Wang, J., Chao, P. H., Janet, S., van Dam, R. M. Performing multi-step chemical reactions in microliter-sized droplets by leveraging a simple passive transport mechanism. Lab on a Chip. 17 (24), 4342-4355 (2017).
- Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M.
- Rios, A., Wang, J., Chao, P. H., van Dam, R. M. A novel multi-reaction microdroplet platform for rapid radiochemistry optimization. RSC Advances. 9 (35), 20370-20374 (2019).
- Sergeev, M., et al. Performing radiosynthesis in microvolumes to maximize molar activity of tracers for positron emission tomography. Communications Chemistry. 1 (1), 10 (2018).
- Pascali, G., et al. Optimization of nucleophilic 18F radiofluorinations using a microfluidic reaction approach. Nature Protocols. 9 (9), 2017-2029 (2014).
- Lisova, K., et al. Microscale radiosynthesis, preclinical imaging and dosimetry study of [18F]AMBF3-TATE: A potential PET tracer for clinical imaging of somatostatin receptors. Nuclear Medicine and Biology. 61, 36-44 (2018).
- Wang, J., et al.
- Dooraghi, A. A., et al. Optimization of microfluidic PET tracer synthesis with Cerenkov imaging. Analyst. 138 (19), 5654-5664 (2013).
- Collins, J., et al. Production of diverse PET probes with limited resources: 24 18F-labeled compounds prepared with a single radiosynthesizer. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (43), 11309-11314 (2017).
- Lazari, M., et al. Fully automated production of diverse 18F-labeled PET tracers on the ELIXYS multireactor radiosynthesizer without hardware modification. Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 203-210 (2014).
- Lisova, K., et al. Rapid, efficient, and economical synthesis of PET tracers in a droplet microreactor: application to O-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tyrosine ([18F]FET). EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 1 (2019).
- Wang, J., Holloway, T., Lisova, K., van Dam, R. M. Green and efficient synthesis of the radiopharmaceutical [18F]FDOPA using a microdroplet reactor. Reaction Chemistry & Engineering. 5 (2), 320-329 (2020).
- Lisova, K., Wang, J., Rios, A., van Dam, R. M. Adaptation and optimization of [F-18] Florbetaben ([F-18] FBB) radiosynthesis to a microdroplet reactor. Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 62, 353-354 (2019).
- Wang, J., Chao, P. H., Slavik, R., van Dam, R. M. Multi-GBq production of the radiotracer [18F]fallypride in a droplet microreactor. RSC Advances. 10 (13), 7828-7838 (2020).
