液滴アレイを用いた放射化学反応の最適化

現在の自動無線シンセサイザーは、FDGなど広く使用されている放射性医薬品の大規模なバッチを生成するように設計されています。1日あたりの合成の数が限られており、比較的高い試薬消費のために、これらのシステムは、しかし、合成最適化研究を行うためには適していません。この技術により、並列で最大16の同時反応を行うことでスループットが大幅に向上し、試薬の消費量は100倍に減少します。

さらに、並行して反応を行うことにより、研究を完了するために放射性同位元素の公平なバッチが必要である。スループットの向上により、従来の計測器の使用に比べて、各反復回数が多く、反応条件をより広く探索できます。このプロトコルは、fallyprideの合成における前駆体濃度の最適化を示していますが、この技術は他の条件および他の放射性医薬品を最適化するために使用することができます。

標準フォトリソグラフィ技術を用いて、4インチシリコンウエハからマルチ反応マイクロドロップレットチップのバッチを製造することから始めます。このプロトコルでは、前駆体濃度のハイスループット最適化が放射性医薬品Fallyprideの合成と共に実証される。16の同時反応は、単一のチップ上で行うことができる。

比較する条件は、反応部位にマッピングされる。セキシルアルコールとアセトニトリルからなる反応溶媒のストック溶液を1対1の体積混合物で調製する。ボリュームが計画された希釈シリーズを作成するのに十分であることを確認します。

探索する最大濃度の反応溶媒中に前駆体の30マイクロリットルのストック溶液を調製する。前駆体ストック溶液および反応溶媒から、マイクロ遠心分離管のセットで2回連続希釈を行い、前駆体溶液の異なる濃度を調製する。マイクロ遠心チューブの別のセットを準備し、パーマネントマーカーを使用して各粗反応生成物を収集し、各チューブに固有の番号を付けます。

マイクロ遠心管の総数が、条件の数に反復数を掛けたものと一致することを確認します。9~1メタノールからなる10ミリリットルの回収液を脱イオン水に調製する。アリコート50マイクロリットルの各々は、コレクション溶液として標識された16マイクロ遠心分離管の追加セットに。

フッ化物源の約7ミリキュリーと重炭酸75ミリモルのテトラブチランモニウム56マイクロリットルを混合し、最大140マイクロリットルのDI水で希釈してフッ化物ストック液を調製します。マイクロピペットを使用して、フッ化物ストック溶液の8マイクロリットルの液滴をマルチ反応チップの最初の反応スポットにロードします。チップを用量校正器に入れることでチップの活性を測定し、測定が行われた時間を記録します。

用量校正器からチップを取り出し、フッ化物ストック溶液の8マイクロリットルの液滴を第2の反応スポットにロードする。チップ上のアクティビティを測定し、測定が行われた時間を記録します。他のすべての反応部位に対してこのプロセスを繰り返します。

放射性同位元素をロードした後にアクティビティ測定を行い、そのサイトがロードされる前に以前の測定値を引くことによって、反応スポットごとにロードされたアクティビティを計算します。ヒーターのマルチリアクションチップを整列させるには、セラミックヒーターの上に熱ペーストの薄い層を追加します。チップのリファレンスコーナーをヒーターの基準コーナーに合わせてピンセットを使用して、チップをヒーターの上に慎重に配置します。

チップはヒーターを少しずつ張り出すはずです。コントロールプログラムでヒーターを摂氏105度に設定して1分間加熱し、フッ化物と重炭酸テトラブチランモニウムの乾燥残渣を残します。次に、ヒーターを摂氏30度に設定し、制御プログラムで冷却ファンをオンにしてチップを冷却した。

マイクロピペットを使用して、第1反応部位の乾燥残渣の上にファリプリド前駆体の6マイクロリットル溶液を加える。チップ上の他のすべての反応部位に対してこれを繰り返します。各反応部位に希釈系列のどの濃度が使用されているかを決定するには、最適化計画を使用します。

コントロールプログラムを使用してチップを摂氏110度に7分間加熱し、給熱器を摂氏30度に設定し、制御プログラムで冷却ファンをオンにしてチップを冷却します。指定マイクロ遠心チューブから10マイクロリットルの回収液を添加して、第1反応部位で粗生成物を回収します。5秒間待った後、希釈した粗製品を吸引し、対応するコレクションマイクロ遠心分離管に移します。

同じピペットチップを使用して合計4回このプロセスを繰り返し、マイクロ遠心分離チューブを閉じます。チップ上の他のすべての反応部位から粗物を収集するには、これらの手順を繰り返します。チップ上の最初の反応の回収効率を決定するために、マイクロ遠心分離管を第1反応スポットの回収粗生成物と共に用量キャリブレーターに入れ、活性を測定する。

測定の測定と時間を記録します。収集した粗品ごとにこのプロセスを繰り返します。回収効率を、収集した粗生成物の活性を同じ反応部位について測定した開始活性で割って算出する。

チップ上の他のすべての反応部位に対してこれを繰り返します。次に、各回収粗物の組成を分析する。鉛筆で、TLCプレートの下端から15ミリメートル離れた線を引き、同じ端から50ミリメートル離れた別の線を引きます。

最初の線は原点線で、2番目の線は溶媒の最前線です。原点線に沿って 5 ミリメートル間隔で 8 つの小さな X を描画し、8 つのレーンのそれぞれに対してサンプルスポッティング位置を定義します。マイクロピペットを使用して、最初の粗製品の0.5マイクロリットルを最初のレーンのXのTLCプレートに移します。

これを追加の粗製品に対して繰り返し、スポットが乾燥するのを待ちます。溶媒前線が溶媒の最前線に到達するまで1%TEAで25ミリモルアンモニウムのフォーマットでアセトニトリルの60%の移動相を使用して各TLCプレートを開発します。その際、チャンバーからTLCプレートを取り出し、TLCプレートの溶剤が乾燥するのを待ち、次いでTLCプレートをセレンコフイメージングシステムに入れ、ガラス顕微鏡スライドで覆います。

セレンコフ撮像システムを5分間露光して各TLCプレートの放射能画像を取得し、その画像の生成ファイルをTLCプレートに選択し、標準画像補正を行います。最初の TLC プレートの最初のレーンに対して、対象領域分析を使用します。レーンに表示される各バンドの周りに領域を描画し、すべての領域の合計の統合強度と比較して、各領域の積分強度の割合を計算します。

ファリープライドバンドの活動の割合としてフッ素化効率を決定します。すべての TLC プレート上の他のすべてのレーンに対してこの解析を繰り返します。次に、各反応の粗放射性化学収率を計算し、前駆体濃度の関数として粗放射性化学収率を調べることにより最適な前駆体濃度を選択する。

放射性医薬品ファリプライドの最適化研究は、セキシルアルコールアセトニトリル中の前駆体濃度を変化させることによって行った。反応は7分あたり摂氏110度で行った。収集効率とサンプル構成をここに示します。

前駆体濃度の上昇に伴いフッ素化効率が向上し、未反応フッ化物濃度が低下した。低い前駆体濃度では少量の放射性側製品があり、これはより高い前駆体濃度では形成されなかった。回収効率はほとんどの条件でほぼ定量的であったが、低い前駆体濃度でわずかに低下した。

最高の粗放射性化学収率は39ミリモル前駆体濃度で達成された。この条件では、フッ素化効率は96%で粗RCYは87%であり、放射性側製品形成は認められなかった。どのような反応条件がチップ上のどの反応液滴に対応するかのマップ計画を立て、実験中に再確認できる試薬チューブと製品回収チューブを適切に標識することが重要です。

この手順は、塩基量、溶媒の種類、反応量などの他の反応条件の最適化に使用できます。また、他の放射性医薬品の合成を最適化するために使用することができます。