【doc】3’-[~（18）F]氟代胸苷

【doc】3’-[~（18）F]氟代胸苷 3’-[~(18)F]氟代胸苷 第25卷第1期 2012年2月 同位 Journa1of 素 Isotopes Vo1.25NO.1 Feb.2012 国产FDG模块自动化合成 3'一脱氧一3'_[F]氟代胸苷 张锦明,张晓军,李云刚,刘健,田嘉禾 (饵放军总医院核医学科,北京100853) 摘要:采用附接半制备HPLC的国产FDG模块自动化合成了3脱氧一3'.[F]氟代胸(腺嘧啶脱氧核)苷 (F—FLT).将15mg3-N—Boc一5'一()_二甲氧基三苯基一3'-O—nosyl一胸苷溶解在0.5mLDMSO中,使之与 F一在100?反应5min,之后用1mol/LHC1于110.C下水解5min,用2mol/INaOH中和;TLC法测得 F-FLT的标记率为67.5(一8),而HPLC测得的标记率为39.4("一6);产品经半制备HPIC分离纯 化,最终产品的合成效率为21.2(一3,不衰减校正),包括半制备HPLC的分离纯化在内,总的合成时间 为30min.产品的放化纯度大于99,比活度大于740TBq/g(180PBq/mo1).产品在lO乙醇中,6h内 未见分解.以上结果明,国产FDG模块配合半制备HPLC,可以合成满足临床需求的F-FIT. 关键词:F—FLT;自动化合成;FDG模块 中图分类号:TL92;R817文献标志码:A文章编号:1000—7512(2012)01—0015-06 AutomaticSynthesisof3'一Deoxy一3'一F-fluorothymidine UsingaDomesticFDGModule ZHANGjin—ming,ZHANGXiao—jun,LIYun—gang,LIUJian,TIANJia—he (DepartmentofNuclearMedicine,thePLAGeneralHospital,Beijing100039,China) Abstract:3'一Deoxy一3'一[F]fluorothymidine(.F— FLT)isaradiotracerfortheimagingof tumorproliferation.AclinicallyapplicableautomaticsystemforthepreparationofF,FLT wasdevelopedbymodifyingadomestic珀F— FDGsynthesizerwithsemipreparativeHPLC. Fifteenmilligramsof3-N—Boc-5'-O—dimethoxytrityl一3'一O—nosyl— thymidineweredissolvedin 0.5mLDMSOandreactedwithdriedF—fluorideat100?for5min.Theobtainedmateri— alwashydrolyzedwith1mol/LHCIat110.Cfor5min,andthenneutralizedwith2tool/ LNaOHbeforeHPLCpurificationwasperformed.Thedesiredradioactivefractionwascol— lectedafterpassingthrougha0.22mfilterintoa30mLvialasthefinalproduct.TheF— FLTlabellingyieldwasfoundtobe67.5(一8)bytheradio—TLCmethod,and39.4 (一6)bytheHPLCmethod.Theyieldasthefinalproductforclinicalusewas21.2% 收稿日期:201卜07—11;修回日期:2O11-09—20 基金项目:核能开发科技项目资助(2009—1228);吴阶平医学基金资助 (320.6750.08054) 作者简介:张锦明(1965一),男,江苏南通人,研究员,主要从事正电子放射性药物研 究 16同位素第25卷 ("===3,notcorrectedfordecay).Thetotalpreparationtime,includingthetimeforHPIC purification,was3Omin.Theradiochemicalpurityofthefinalproductwasover99,and thespecificactivitywashigherthan740TBq/mg(180PBq/mo1).Thefinalproductwas stableformorethan6hinthe10alcoholsolution.Thispreparationsystemwithsemi, preparativeHPLCenablesUStoproduceF—FLTwithastableyieldforclinica1use. Keywords:F—FLT;automaticsynthesis;FDGsynthesizer 3,-脱氧一3L[F]氟代胸(腺嘧啶脱氧核)苷 (F—FLT)是一种新的肿瘤显像剂,临床上用作 肿瘤F—FDG显像的补充.F—FIT在体内通过 DNA合成的补偿途径被细胞摄取代谢,反映肿 瘤细胞的增殖,因此在临床上用于肿瘤与炎症的 鉴别及肿瘤放化疗疗效的监i见4].F—FLT的 合成一般采用氟多功能模块,经半制备HPIC 分离后即可用于临床.由于部分PET中心没有 配备氟多功能模块,因此限制了除FDG外的F 标记药物的合成与应用.有研究者曾尝试用 FDG模块合成F—FES,F—FMIS(),F一乙基胆 碱,F一乙酸,"F—SFB,F—FLT等F标记药 物.采用FDG模块合成这些药物,除了更 换必要的试剂外,还需要增加半制备HPLC, 或增加控制阀或对部分电磁阀的用途进行重 新定义,并改变反应条件以适应不同的反应 体系.为此,本工作拟尝试采用国产FDG模 块自动化合成"F,FIT,在原有模块基础上增 加半制备HPLC系统,并对标记条件进行优 化,以满足临床需求. l实验材料 1.1主要仪器 SumitomoHM一20S加速器:日本住友集团 产品;单管FDG合成模块和半制备在线放射性 器:派特(北京)科技有限公司产品;制备型 P3oOOAHPLC泵,UV3000紫外分光光度计:北 京创新通恒科技有限公司;MX7925—000电动六 通阀和半制备GraceAlltimaC一18HPLC柱(10 mm×250mm):美国Alltech公司产品;BioScan System200放射性薄层扫描仪:美国BioScan公 司产品;分析型HPLC:配2487紫外检测器,515 泵(美国Waters公司产品),分析型C一18HPLC 柱(4.6mm×150mm),美国Phenomenex公司 产品. 1.2主要试剂 H.0:丰度97,江苏华益化工有限公司 产品;无水乙腈,氨基聚醚(K.)以及KzCO.: 美国Aldrich公司产品;无水DMSO:美国百灵 威公司产品;Sep,PakQMA及Al.O.柱:美国 Waters公司产品;3-N-Boc一5'.O一二甲氧基三苯 游基一3,_O—nosyl一胸苷(Boc—FIT):江苏华益化 工有限公司产品;FLT标准品:德国ABX公司 产品;0.22Fm无菌滤膜:Millipore公司产品; Na()H和HC1均为北京化工厂产品. 1.3FDG模块的改动 本工作采用单管法FDG自动化合成模块, 该模块为单反应管碱水解法,专业用于合成F— FDG,配有Launch上位机外部管理软件.该合 成模块的合成控制界面可增加F,FIT自动合 成程序,可调节加热温度和独立控制阀门开关. 在该合成模块上增加一个中转瓶和半制备 HPLC系统,以便将中和后的反应产物转移到 中转瓶,向HPLC的IOOP环自动装载液体. 半制备HPLC系统由电动六通阀(LOOP环), 半制备HPLC柱,紫外和放射性检测器组成. 合成模块系统仅改变V6,V11和V8阀的用途, 修改前后各阀门用途对照列于表1.改动后的 合成模块示于图1.无需增加模块的开关数量, 即可实现"F,FLT的全自动合成. 1.4试剂的准备 与合成F—FDG一样,在F一从加速器传输 到模块之前,将所有试剂装载于模块中的试剂瓶 内.A瓶:15mgKl2.2和3mgKzCO.溶解在 1mL90乙腈水溶液中;B瓶:2mL无水乙腈; C瓶:15mgBoc—FLT溶解于0.5mI乙腈或 DMSO中;D瓶:1mL1mol/LHCI;E瓶: 0.5mL2mol/1NaOH;F瓶:2mL1O乙醇 水溶液.QMA柱处理与18F—FDG合成方法一 致,用lOmL水清洗Alzos柱. 第1期张锦明等:国产FDG模块自动化合成3脱氧一3[F]氟代胸苷 表1FDG模块上合成F-FDG和 F-FLT各开关量用途对照 开关合成F-FDG合成"F—FIT V0切换F与K22z通路不变 Vl向反应管加K222 V2向反应管加乙腈 不变 不变 V3向反应管加三氟甘路糖向反应管加Boc—FIT V4向反应管加水向反应管加HC1 V5向反应管加水向反应管加NaOH V6用水冲洗纯化柱中转瓶向LOOP环装载 V7向反应管通氮气 V8切换产品与废液 V9加NaOH V10单向阀,防止液体返流 不变 切换 废液 不用 不变 V11与V9配合,加NaOH切换负压和密闭 C1负压泵 H1加热 P1冷却 不变 不变 不变 2埔F-FLT的自动化合成 2.1自动化合成埔F-FLT[9] 用Launch上位机外部管理软件编辑F— FIT自动合成程序,回旋加速器生产的F被 QMA捕获后,启动自动运行程序.经K.z/ KCO.乙腈水溶液洗脱,F一入反应管,共沸除 水至干,加入2mL乙腈共沸除水至干.反应管 内加入BOC—FLT前体,100?加热5rain,加入 HC1,在110.C下水解5min,之后加入氢氧化钠 中和,取样测量标记率.将所得产物过三氧化二 铝柱,再用制备型HPLC进行分离,流动相为 1O乙醇,流速为6mL/min.收集有效组分, 并过无菌滤膜.整个合成过程约30rain,计算 不校正合成效率(EOS). 采用TLC和HPLC二种方法测量标记率. TLC法采用硅胶G60层析板,95乙腈为展开 剂,脂溶性化合物的R一0.8,F一在原点. HPLC法的测量条件:分析柱为Phenomenex Gemini5"100AC一18柱(4.6rnm×15Omm), 紫外波长为254nlTl,流动相为10乙醇. 图1FDG模块合成F-FLT流程示意图 外 线 18第25卷 2.2F—FLT的质量控制 采用HPIC测量"F—FLT的放化纯度.分 析条件与测量标记率时相同.在该系统中F— FIT的参考tR一5.7min. 采用HPIC法测"F—FLT的比活度.用 FIT参考标准品配制0.1,1.0mg/L标准液, 分析柱和流动相同上.测量不同浓度的紫外吸 收峰,作浓度和紫外吸收峰的标准曲线,根据产 品的紫外峰面积计算其质量浓度,比活度一放射 性浓度/质量浓度. K.. 的测量采用液质连用质谱法.]. 2.3"F—FLT的稳定性 将合成的F,FIT置于10乙醇中,采用 HPIC分析法每隔1h分析一次产品的放化纯 度,连续分析6h. 3结果与讨论 3.1标记率的测量方法 为优化F—FIT的标记条件,了解中间体水 解的进程,采用两种常用标记率测量方法测量 F的标记效率,结果示于图2.图2中,TIC法 测量时有2个峰,原点为未反应的游离F一,前 沿为脂溶性化合物,前沿的放射性占总放射性 67.5(一8);HPLC分析时则有3个峰,tR一 2.18rain为未反应的F一,经与标准FIT对 照,tR一7.10rain为F—FLT峰,tR一10.69min 为未水解的中间体峰,F—FIT的放射性占总放 射性的39.4(一6).该值与TLC结果相差 较大,可能是TLC法不能分开产品与中间体,使 TLC所测标记率高于HPLC法,因此HPIC的 结果更可靠,以下均采用HPIC法分析. 1.003.005.007.009.0011.0013.00 保留时间/min 图2两种测量标记率的方法比较 3.2经固相萃取法和HPLC法分离的比较 目前F—FLT的不校正合成效率一般在 20,4O,低于F—FDG的合成效率,除亲核 取代本身的原因外,有研究者认为,HPIC分离 时问长和HPLC柱吸附等均可使合成效率低. 本工作采用柱色层纯化方法合成F—FLT,这样 可用FDG模块直接合成F—FLT.Nandy SKl1采用DMTThy作前体,柱色层纯化 FIT,其合成效率仅为8.489/6,与HPLC法相比 无明显优势.国内有学者口21采用C一18柱固相 萃取法纯化F,FIT,15mg前体合成效率为 l2,15,以上仅比较了放化纯度,没有考虑 产品的化学纯度,认为t一2rain左右为溶剂 峰.本研究小组.以固相萃取法纯化F—FLT, 产品的HPIC紫外谱示于图3,柱色层纯化法在 tR一2.6min和tR一3.2min处有两个明显的吸 收,两处强吸收峰为中间体水解的副产品,而 F—FIT的峰由于2.6min处的强吸收(强度为 3.8Au)而被屏蔽,无法计算固相萃取法纯化 FLT的含量.本研究采用FDG模块外加半制 备HPLC合成F—FIT,HPLC纯化后的紫外图 谱示于图3.HPIC纯化后产品在tR一6.8rain 处有一相对强,数量级为1OAU的吸收峰,该 峰为产品FLT吸收峰,而在tR一2.6min和tR一 3.2min处的峰则较弱.根据图3可计算得 HPLC纯化法所得FIT化学纯度>80.目前 尚无证据表明中间体水解的副产品对肿瘤摄 取F—FIT是否有影响,但提高化学纯度对产品 的安全性和有效性有明显益处,故本研究采用 HPLC纯化方法. 6o 添 第1期张锦明等:国产FDG模块自动化合成3,-脱氧一3'.[F]氟代胸什19 ? 柱层析法 - - _ 1.003.005.007.009.00 保留时间/min 图3两种纯化方法合成F-FLT化学纯度比较 3.3不同溶剂对标记率的影响 目前用于F亲核反应的溶剂有二种,即乙 腈和DMSO.其中最常用的是乙腈,其优点是 沸点合适,反应完毕后,很容易将之除去,同时其 毒性较小,美国FDA允许乙腈的残留标准(体 积分数)?0.04.因此合成F—FDG时用乙腈 作溶剂.合成F-FLT时也常用乙腈作反应溶 剂,乙腈作溶剂时标记效率为38.6(ft一10), 但该效率是在多功能模块密封条件下测量,亲核 温度为】O(]C.在FDG模块上以乙腈为溶剂, 若在100?下进行亲核反应,大部分乙腈将在 5min内蒸发.因此本研究采用DMSO替代乙 腈作亲核溶剂,在100?下进行亲核反应,反应 完毕无需蒸发溶剂,标记效率为39.4(=6), 说明DMSO取代乙腈可以在FDG模块上实现 较高温度下的亲核反应,且标记效率无明显 差异. 3.4不同温度对标记率的影响 采用HPIC分析方法,比较不同温度下在 DMSO溶液中F一与前体亲核效率.结果显示, 在室温25?下,F一与前体基本不反应;75?下, 标记效率为33.8;87?下效率为38.6%;在 100.C下叮达到39.4.因此本研究采用的亲 核反应温度为100?. 3.5不同前体用量对标记率的影响 .F与前体的反应为SN亲核反应,反应的 速度和效率与前体的浓度呈线性相关,但由于前 ,N—Boc-5O一二甲氧基三苯游基一3'.(), 体3 nosyl,胸苷的合成困难,价格较贵,因此需在前 体Boc—FIT的用量与合成效率之间平衡.本工 作对3,15mgBoc—FLT用量与效率的关系进 行了研究,结果示于图4. 保留时间/rain 前体用量/rag 图4Boc-FLT前体用量对合成效率的影响 由图4可以看出,BocFIT用量在3, 15mg,F一与前体的标记效率呈线性相关;当 Boc—FIT用量达15mg时,标记率达到39.4. 为优化FDG模块的合成条件,本工作采用 15mg的Boc—FIT前体. 3.6FDG模块自动化合成F-FLT及质量控制 按表l的方式将所有试剂装载于FDG模块 中,设置亲核温度为100?,启动FDG模块下 FIT合成程序,模块自动运行,最终产品经半制 备型HPLC分离纯化后,过无菌滤膜,并将滤液 收集于产品瓶.F—FIT在FDG模块上合成效 率为21.2("=3,不衰减校正);总的合成时间 为30min(包括半制备HPIC的分离纯化),最 终产品放化纯度大于99,K.的含量低于 10ug/I,比活度大于740TBq/g(180PBq/ rno1). 经测量中转瓶内的放射性活度并计算标记 效率,发现半制备HPIC分离柱吸附了较多的 放射性,采用纯乙腈或纯水作流动相,不能将这 些放射性从柱上淋洗下来.由于半制备柱的长 度超过活度计井的测量深度,无法准确测量柱上 OOO0O 432l0 f1《 20同位素第25卷 残留的放射性,因此,只能根据中转瓶内的放射 性活度和产品放射性活度差异,估算出Semi— HPLC分离柱吸附的放射性占分离量的2o9/6, 30;根据标记效率和合成效率的差异,初步推 测分离柱上吸附的主要是产品F—FLT. 3.7F_FLT的稳定性 将浓度为1500GBq/L的MF—FLT溶解在 10乙醇中,每间隔1h用分析型HPLC测量产 品的放化纯度,结果显示,6h内未见分解,放化 纯度仍保持在99以上.该结果与其他F标 记的放射性药物的稳定性有区别,除其结构外, 少量的乙醇可能在F—FIT的稳定性中起到了 一 定的作用. 4结论 (1)用改装后的FDG模块,附接半制备 HPIC可全自动合成F—FLT.采用15mg的 3一N—Boc一5'.O一二甲氧基三苯基一3'.O—nosyl一胸 苷为前体,在DMSO中100?反应后水解 5min,HPIc分离.合成效率为21.2(一 3),总的合成时间为30rain. (2)TIC法测量标记效率略高于HPLC法, 但HPIc法更可靠. (3)用DMSO作亲核反应溶剂,适于开放体 系FDG模块合成F—FLT. 参考文献: [1]ClemensK,GerhardG,MalikJ,eta1.Earlyas, sessmentoftherapyresponseinmalignantlympho, mawiththethymidineanalogueF—FIT[J].Eur JNuclMedandMolImag,2007,34:1175一 l782. [2]BiancaMK,JohannesB,JasperTF,eta1.Moni— toringresponsetoradiotherapyinhumansqua— rnouscellcancerbearingnudemice:comparisonof 2'一deoxy-2'一[F]fluoro—D—glucose(FDG)and3'一 ["F]fluoro,3'..deoxythymidineFLT[J].Mol ImagBiol,2007,9:340—247 [3]OhsJ,ChiDY,MosdzianowskiC,eta1.Fully [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] automatedsynthesisofrF]fluoromisonidazoleu— singaconventional["F]FDGmodule[J].Nucl MedBiol,2005,32(8):899,905. MarikJ,Sutcliffe儿.Fullyautomatedpreparation ofn.c.a.4-rF]fluorobenzoicacidandN—succin— imidyl4-[F]fluorobenzoateusingasiemens/CTI chemistryprocesscontrolunit(CPCU)[J].Appl RadiatIsot,2007,65(2):199—203. 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