Оптимизация радиохимических реакций с использованием капельных матриц

Современные автоматизированные радиосинтезаторы предназначены для производства больших партий широко используемых радиофармацевтических препаратов, таких как FDG. Из-за ограниченного количества синтезов, возможных в день, и относительно высокого потребления реагентов, эти системы, однако, не очень хорошо подходят для выполнения исследований по оптимизации синтеза. При этом методе производительность значительно увеличивается за счет параллельного выполнения до 16 одновременных реакций, а расход реагентов снижается в сто раз.

Кроме того, для параллельного проведения реакций необходимы изрядные партии радиоизотопов. Увеличенная пропускная способность позволяет шире исследовать условия реакции с большим количеством реплик каждая по сравнению с использованием обычных приборов. Хотя этот протокол показывает оптимизацию концентрации предшественников в синтезе фаллиприда, метод может быть использован для оптимизации других состояний и других радиофармацевтических препаратов.

Начните с изготовления партий многореакционных микрокаплетных чипов из четырехдюймовых кремниевых пластин с использованием стандартных методов фотолитографии. В этом протоколе демонстрируется высокопроизводительная оптимизация концентрации предшественников с синтезом радиофармацевтического фаллиприда. 16 одновременных реакций могут быть выполнены на одном чипе.

Условия, которые необходимо сравнить, сопоставляются с местами реакции. Готовят запасной раствор реакционного растворителя, состоящий из аксилового спирта и ацетонитрила в однокомного объемной смеси. Убедитесь, что объем достаточно для создания запланированных серий разбавления.

Готовят 30 микролитр запасного раствора предшественника в реакционном растворителе с максимальной исследуемой концентрацией. Из раствора запаса прекурсора и реакционного растворителя выполняют двухкратное серийное разведения в наборе микроцентрифужных пробирок для приготовления различных концентраций раствора предшественника. Подготовьте еще один набор микроцентрифужных трубок для сбора каждого сырого продукта реакции, используя постоянный маркер для маркировки каждой трубки уникальным номером.

Убедитесь, что общее количество микроцентрифужных трубок соответствует количеству условий, умноженных на количество реплик. Подготовьте 10 миллилитровый запас раствора для сбора, состоящий из девяти-одного метанола, в деионизированную воду. Aliquot 50 микролитров каждого в дополнительный набор из 16 микроцентрифужных трубок, помеченных как коллекторный раствор.

Приготовьте раствор фтора, смешивая около семи милликюри источника фтора с 56 микролитрами 75 миллимолярного тетрабутиламмония бикарбоната и разбавляя водой DI до 140 микролитров. Используя микропипетку, загрузите восьмимикролитную каплю раствора фтора в первое реакционное пятно многореакционного чипа. Измерьте активность чипа, поместив его в калибратор дозы и запишите время, в которое проводится измерение.

Извлеките чип из калибратора дозы и загрузите восьмимикролитровую каплю раствора фтора на второе место реакции. Измерьте активность на чипе и запишите время, в которое проводится измерение. Повторите этот процесс для всех других реакционных сайтов.

Рассчитайте активность, загруженную на место реакции, измерив активность после загрузки радиоизотопа и вычитая предыдущее измерение до того, как этот участок был загружен. Чтобы выровнять многореакционную стружку на нагревателье, добавьте тонкий слой термопасты поверх керамического нагревателя. Осторожно поместите чип поверх нагревателя с помощью пинцета, выровняв опорный угол чипа с опорным углом нагревателя.

Чип должен нависать над нагревателем на небольшую величину. Нагревайте чип в течение одной минуты, установив нагреватель на 105 градусов Цельсия в контрольной программе, чтобы испарить капли, оставив высушенный остаток фтора и бикарбоната тетрабутиламмония. Затем охладили чип, установив нагреватель на 30 градусов Цельсия и включив вентилятор охлаждения с помощью программы управления.

Используя микропипетку, добавьте шестимикролитровой раствор предшественника фаллиприда поверх высушенного остатка на первом месте реакции. Повторите это для всех других мест реакции на чипе. Используйте план оптимизации, чтобы определить, какая концентрация серии разрежения используется для каждого места реакции.

Нагрейте чип до 110 градусов Цельсия в течение семи минут, используя управлявую программу для выполнения реакции радиофторирования, затем охладите чип, установив нагреватель на 30 градусов Цельсия и включив вентилятор охлаждения с помощью программы управления. Соберите сырой продукт на первом месте реакции, добавив 10 микролитров сбора раствора из назначенной микроцентрифужной трубки. Подождав пять секунд, аспирируют разбавленный сырой продукт и переложат его в соответствующую коллекторную микроцентрифужную трубку.

Повторите этот процесс в общей сложности четыре раза, используя один и тот же наконечник пипетки, а затем закройте трубку микроцентрифуги. Повторите эти шаги, чтобы собрать сырой продукт со всех других реакционных сайтов на чипе. Чтобы определить эффективность сбора для первой реакции на чипе, поместите трубку микроцентрифуги с собранным сырым продуктом первого реакционного пятна в калибратор дозы для измерения активности.

Запишите измерение и время измерения. Повторите этот процесс для каждого из собранных сырых продуктов. Рассчитать эффективность сбора путем деления активности собранного сырого продукта на начальную активность, измеренную для того же места реакции.

Повторите это для всех других мест реакции на чипе. Далее проанализируйте состав каждого собранного сырого продукта. Карандашом нарисуйте линию на 15 миллиметров от нижнего края пластины TLC и еще одну линию на 50 миллиметров от того же края.

Первая линия – это линия начала, а вторая – передняя линия растворителя. Нарисуйте восемь маленьких X вдоль линии начала с интервалом в пять миллиметров, чтобы определить положение пятна выборки для каждой из восьми полос. Используя микропипетку, перенесите 0,5 микролитра первого сырого продукта на пластину TLC в X для первой полосы.

Повторите это для дополнительных сырых продуктов, затем подождите, пока пятна высохнут. Разработать каждую пластину TLC, используя подвижную фазу 60% ацетонитрила в 25-миллимолярном аммонийном формате с 1% TEA до тех пор, пока передняя часть растворителя не достигнет линии фронта растворителя. В это время извлеките пластину TLC из камеры и подождите, пока растворитель на пластине TLC высохнет, затем поместили пластину TLC в систему визуализации Cerenkov и накройте ее стеклом микроскопа.

Получите радиоактивное изображение каждой пластины TLC, установив систему визуализации Cerenkov на пятиминутную экспозицию, затем выберите полученный файл изображения на пластину TLC и выполните стандартную коррекцию изображения. Используйте анализ области интереса для первой полосы первой пластины TLC. Нарисуйте области вокруг каждой полосы, видимой в полосе, а затем вычислите долю интегрированной интенсивности каждого региона по сравнению с общей интегрированной интенсивностью всех регионов.

Определяют эффективность фторирования как долю активности в полосе Фаллиприда. Повторите этот анализ для всех других полос на всех табличках TLC. Затем рассчитайте выход сырого радиохимического вещества для каждой реакции и выберите оптимальную концентрацию прекурсора, изучив выход сырого радиохимического вещества в зависимости от концентрации предшественника.

Оптимизационные исследования радиофармацевтического фаллиприда проводились путем изменения концентрации предшественника в ацетонитриле тексилового спирта. Реакции проводились при 110 градусах Цельсия за семь минут. Эффективность сбора и состав образца показаны здесь.

Эффективность фторирования увеличивалась с увеличением концентрации прекурсоров, а концентрация нереактированного фтора уменьшалась. Было небольшое количество радиоактивного побочного продукта при низких концентрациях прекурсоров, которое не образовалось при более высоких концентрациях прекурсоров. Эффективность сбора была почти количественной для большинства условий, хотя она несколько снизилась при низких концентрациях прекурсоров.

Самый высокий радиохимический выход сырой нефти был достигнут при концентрации прекурсора 39 миллимоляров. При этом состоянии эффективность фторирования составляла 96%Сырой RCY составлял 87%, и не наблюдалось образования радиоактивных побочных продуктов. Очень важно иметь план карты того, какое состояние реакции соответствует какой реакционной капле на чипе, и иметь соответствующим образом маркированные реагентные трубки и трубки для сбора продукта, которые могут быть дважды проверены во время эксперимента.

Процедура может быть использована для оптимизации других условий реакции, таких как количество основания, тип растворителя или объем реакции. Он также может быть использован для оптимизации синтеза других радиофармацевтических препаратов.