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18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究

左峰 霍花 王治国 张国旭 石庆学 张宗鹏

左峰, 霍花, 王治国, 张国旭, 石庆学, 张宗鹏. 18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
引用本文: 左峰, 霍花, 王治国, 张国旭, 石庆学, 张宗鹏. 18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
ZUO Feng, HUO Hua, WANG Zhiguo, ZHANG Guoxu, SHI Qingxue, ZHANG Zongpeng. Synthesis method optimization and biodistribution study of 18F-T807 on TRACERlab FXFN synthesizer[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
Citation: ZUO Feng, HUO Hua, WANG Zhiguo, ZHANG Guoxu, SHI Qingxue, ZHANG Zongpeng. Synthesis method optimization and biodistribution study of 18F-T807 on TRACERlab FXFN synthesizer[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023

18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
基金项目: 辽宁省自然科学基金(20170540927)
详细信息
    作者简介:

    左峰,药师,研究方向:临床医学工程技术,Email:zuofeng.medical@qq.com

    通讯作者: 霍花,博士,硕士生导师,研究方向:药物代谢分析,Email:hh_602@sina.com
  • 中图分类号: R981

Synthesis method optimization and biodistribution study of 18F-T807 on TRACERlab FXFN synthesizer

  • 摘要:   目的  优化18F-T807的合成方法,并进行初步生物分布研究。  方法  使用TRACERlab FXFN合成器,以BOC(t-Butyloxy carbonyl)保护的18F-T807前体NPPI-9为起始原料,改进实验条件进行合成,进行质量控制分析和Wistar大鼠生物分布研究。  结果  改进合成条件合成产率由(20.5±6.1)%提高到(25.7±5.8)%,质控符合标准,Wistar大鼠肾、肝、血分布较高,在脑、心、肺摄取最低。  结论  使用改进一锅法合成18F-T807简便易行,产率高,可以满足科研与临床的需求。
  • 图  1  18F-T807(2)的合成方程式

    图  2  TRACERLAB FXFN合成器示意图

    图  3  18F-T807放射性HPLC(A)及UV(B)分离图(峰2为产物峰)

    表  1  TRACERlab FXFN合成器各溶剂瓶预装溶剂

    溶剂瓶溶剂
    1号瓶(V1)1.5mg K2CO3溶于0.5 ml水
    2号瓶(V2)1.5 mg K222溶于1ml乙腈
    3号瓶(V3)1 mg前体溶于1.2 ml DMSO溶剂
    5号瓶(V5)1.5 ml HPLC流动相
    6号瓶(V6)1.5 ml HPLC流动相
    圆底烧瓶2 ml 84%NaHCO3水溶液和30 ml水
    7号瓶(V7)9 ml 0.9%生理盐水
    8号瓶(V8)1 ml 乙醇
    9号瓶(V9)10 ml 水
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    表  2  18F-T807在正常大鼠体内的分布($ \bar x \pm s $n=5)

    器官放射性摄取率(% ID/g)
    5 min15 min30 min60 min90 min120 min
    2.25±0.182.03±0.861.81±0.541.59±0.621.20±0.571.11±0.38
    2.05±0.581.99±0.661.78±0.311.55±0.251.19±0.741.08±0.36
    5.79±2.585.95±1.175.48±0.665.29±0.714.83±0.844.27±0.86
    2.12±0.912.01±0.561.91±0.191.57±0.731.21±0.521.09±0.23
    7.36±4.015.11±1.213.89±1.993.63±1.823.17±1.682.99±0.98
    肌肉2.34±0.862.57±1.182.44±0.952.19±1.362.04±1.031.51±0.89
    2.58±0.912.67±0.752.02±0.681.99±0.821.52±0.461.27±0.55
    5.56±0.355.41±0.564.73±0.744.57±1.314.22±0.374.01±0.45
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-08
  • 修回日期:  2021-09-09
  • 网络出版日期:  2021-12-27
  • 刊出日期:  2021-11-25

18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
    基金项目:  辽宁省自然科学基金(20170540927)
    作者简介:

    左峰,药师,研究方向:临床医学工程技术,Email:zuofeng.medical@qq.com

    通讯作者: 霍花,博士,硕士生导师,研究方向:药物代谢分析,Email:hh_602@sina.com
  • 中图分类号: R981

摘要:   目的  优化18F-T807的合成方法,并进行初步生物分布研究。  方法  使用TRACERlab FXFN合成器,以BOC(t-Butyloxy carbonyl)保护的18F-T807前体NPPI-9为起始原料,改进实验条件进行合成,进行质量控制分析和Wistar大鼠生物分布研究。  结果  改进合成条件合成产率由(20.5±6.1)%提高到(25.7±5.8)%,质控符合标准,Wistar大鼠肾、肝、血分布较高,在脑、心、肺摄取最低。  结论  使用改进一锅法合成18F-T807简便易行,产率高,可以满足科研与临床的需求。

English Abstract

左峰, 霍花, 王治国, 张国旭, 石庆学, 张宗鹏. 18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
引用本文: 左峰, 霍花, 王治国, 张国旭, 石庆学, 张宗鹏. 18F-T807在TRACERlab FXFN合成器上合成方法的优化及生物分布研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
ZUO Feng, HUO Hua, WANG Zhiguo, ZHANG Guoxu, SHI Qingxue, ZHANG Zongpeng. Synthesis method optimization and biodistribution study of 18F-T807 on TRACERlab FXFN synthesizer[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
Citation: ZUO Feng, HUO Hua, WANG Zhiguo, ZHANG Guoxu, SHI Qingxue, ZHANG Zongpeng. Synthesis method optimization and biodistribution study of 18F-T807 on TRACERlab FXFN synthesizer[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(6): 525-528. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202009023
  • 阿尔茨海默症(Alzheimer's disease,AD)是常见的神经系统变性疾病之一,是一种持续性神经功能障碍,也是痴呆最常见的病因,其发生可导致进行性记忆减退、认知障碍、人格改变等症状。65岁以上患病率约5%,85岁以上患病率高于20%,是老年人死亡的主要原因之一[1-3]。AD的病理特征主要是老年斑(senile plaques,SP)、神经纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs)和广泛神经元缺失。tau蛋白是一种微管相关蛋白,过度磷酸化tau蛋白是造成神经纤维缠结的主要原因,且AD患者病情严重程度与tau蛋白具有明显相关性。因此,tau蛋白显像剂的研究逐渐受到关注[4-5]

    近年来,研究者们研发了多种tau蛋白的PET显像剂,如“THK系列”(包括18F-THK5105、18F-THK523、18F-THK5117、18F-THK5351)[6-8],“RO系列”(包括18F-RO6958548、11C-RO6931643、11C-RO6924963)[9-11],“T系列”(包括18F-T807、18F-T808)[12]以及11C-PBB3[13]等。其中“T系列”18F-T807和18F-T808是由Simens公司开发的tau蛋白的分子探针。

    课题组在参考相关文献的基础上[14-15],使用GE公司的TRACERlab FXFN氟多功能合成模块(图1),以18F-T807前体(BOC保护)NPPI-95(1)为原料,使用改进一锅法自动合成了18F-T807(2),提高了产品产率,并开展初步的正常大鼠生物分布实验,探索其分布特征。

    图  1  18F-T807(2)的合成方程式

    • 18F-T807前体(BOC保护)NPPI-95(江苏华益公司);强阴离子交换固相萃取柱(QMA柱)、K222、碳酸钾水溶液、乙腈、(德国ABX公司);乙醇(国药化学试剂);盐酸(国药分析质检中心);DMSO(北京百灵威);Ultimate C18柱(美国Waters: 4.6 mm×250 mm,5 μm);富18O水(日本大阳日酸株式会社);0.22 μm MILLEX-GS液体滤膜、0.2 μm Millex-25空气滤膜(德国默克);0.7 mm×40 mm针头(西班牙BD Microlance);Wistar大鼠(北部战区总医院实验动物科)。溶剂乙醇为色谱纯,其余均为分析纯。

      TRACERlab FXFN(美国GE)配备半制备VP 250×16高效液相色谱(德国MN)和紫外检测器及放射性检测器;正电子示踪剂质量控制薄层扫描仪(美国Bioscan),配塑料闪烁体晶体探测器;分析用HPLC(北京优联);GC-7900气相色谱(北京天美);CRC 25R活度计(美国Capintec),合成条件满足药品生产质量管理规范(GMP)的要求。

    • 合成开始前,合成器各溶剂瓶预装溶剂如表1图2所示。

      表 1  TRACERlab FXFN合成器各溶剂瓶预装溶剂

      溶剂瓶溶剂
      1号瓶(V1)1.5mg K2CO3溶于0.5 ml水
      2号瓶(V2)1.5 mg K222溶于1ml乙腈
      3号瓶(V3)1 mg前体溶于1.2 ml DMSO溶剂
      5号瓶(V5)1.5 ml HPLC流动相
      6号瓶(V6)1.5 ml HPLC流动相
      圆底烧瓶2 ml 84%NaHCO3水溶液和30 ml水
      7号瓶(V7)9 ml 0.9%生理盐水
      8号瓶(V8)1 ml 乙醇
      9号瓶(V9)10 ml 水

      图  2  TRACERLAB FXFN合成器示意图

      18F-T807自动化合成主要有以下几步:①18F-离子的柱分离纯化及蒸馏干燥。②T807前体的18F-离子亲核取代反应。③18F-T807的HPLC分离纯化。④18F-T807 C18柱溶剂转换与再纯化。

      自动合成的具体步骤如下:

      (1)共2.5 ml含18F-离子的18O水由MINItrace加速器经由18O(p, n)18F反应制备,轰击束流45μA,轰击时间40 min,18F-离子混合液由氦气作为载气经过TARGET管线传输到TRACERlab FXFN合成模块的锥形瓶内。

      (2)V10、V11号阀门开启,18F-离子及18O水混合液中的18F-离子在真空泵抽取下被QMA柱(由1 ml乙醇,2 ml水活化)捕获滞留,18O水回收进入18O水回收瓶。

      (3)V1、V13、V24号阀门开启,V1号瓶内的K2CO3溶液流经V1、V10、QMA柱、V11、V13,将18F-离子交换抽入反应瓶。

      (4)关V1、V13号阀门,开启V2号阀门将V2号瓶内穴醚K222乙腈溶剂抽入反应管,18F-离子进入穴醚形成复合物。

      (5)关V2号阀门,开启V20号阀门混合液在氦气吹拂下于85 ℃共沸蒸馏8 min,然后加热到110 ℃,在氦气吹拂下共沸蒸馏4 min除水。

      (6)开启V3、V19号阀门,在氦气推动下V3号瓶内的前体流入反应管,V3、V19、V24号阀门关闭,反应管加热到140 ℃,反应10 min。

      (7)反应瓶降温到50 ℃,开V24、V25号阀门恢复大气压。

      (8)反应后混合液经由V5、V6号瓶内的共3 ml HPLC流动相(25%乙醇水溶液,调整pH至2.0)冲洗到V26号阀门下的中转瓶内,然后打开V26、V12号阀门,在氦气压力下经由Fluid进入HPLC进样环,在Fluid控制下进样环旋转,产物进入HPLC半制备柱,Eluent1号瓶内流动相以5 ml/min的流速通过柱子分离。流动相以紫外(UV,λ=254 nm)和放射计数器监测。图318F-T807的HPLC及UV图。

      图  3  18F-T807放射性HPLC(A)及UV(B)分离图(峰2为产物峰)

      (9)18F-T807溶液通过V18号阀门进入圆底瓶,圆底瓶内装有2 ml 84% NaHCO3水溶液和30 ml无菌注射用水。然后经V21、V15、V17号阀门,产物溶液通过V15、V17号阀门间的C18柱(以5 ml乙醇和10 ml水活化),产物会被捕获滞留在柱子上,然后打开V9阀门,用V9号瓶内10 ml水冲洗柱子到废液瓶(WASTE)内,然后C18柱经由V8号瓶内的1 ml乙醇冲洗进入V15阀门下的产品瓶,再经由V7号瓶内装有9 ml生理盐水再次冲洗。

      (10)手动打开V22和V16号阀门,18F-T807在氦气压力下经过0.22μm液体滤膜过滤进入分装热室的收集瓶。

    • 对3批连续生产的产物进行了质量控制。质控项目包括澄明度、pH、核素半衰期、核素纯度、放化纯度、K222和残留溶剂、细菌内毒素、无菌测试,测试结果均符合标准要求。

    • 选择健康雄性Wistar大鼠30只,分为6组,每组5只,实验前6 h禁食禁水,每只通过尾静脉注入0.2 ml(约7.4 MBq)的18F-T807后,分别在5、15、30、60、90、120 min断头处死,取出脑、心、肝、肺、肾、肌肉、骨和血,去污、称重、计数,数据经衰减校正后计算放射性摄取率(每克组织的放射性摄取剂量占注射剂量的百分比)。

    • 18F-T807有多种合成方法,本文在参考相关文献报道基础上,优化反应条件,改变前体用量为1 mg,同时使用HPLC分离条件为25%乙醇水溶液, pH调整至2.0,在线脱BOC保护。C18柱溶剂转换与再纯化,应用经改进的合成方法使合成产率由(20.5±6.1)%提高到(25.7±5.8)%,总反应时间为70 min。

      连续3批产品,其质量控制结果如下:肉眼观察溶液无色透明,6 h后pH值为7,半衰期满足要求,不包含长半衰期核素(t1/2>5天),核素纯度大于99.5%,HPLC和TLC分析结果,即化学纯度和放化纯度合格,流动相是50%甲醇/水(HCl调节pH至2,),流速1.3 ml/min,紫外检测波长为254 nm,TLC条件为NH3H2O-甲醇-CH2Cl2 (1∶5∶94),气相色谱结果显示残留的丙酮、乙腈、DMSO等溶剂均在检测线下,细菌内毒素实验(鲎试剂法)合格,无菌检查合格。各项结果表明产品符合人体使用标准。

      正常大鼠18F-T807在体内的生物分布如表2所示,可见大部分器官在给药5 min后摄取率最高,其中肾、肝、血的摄取率较高,超过5.56%ID/g(%ID/g为放射性摄取率,即各器官的每克放射性摄取值),在肌肉、骨骼摄取率相对较低,因此推断18F-T807主要是经过肝肾排出体外。18F-T807的脑、心、肺摄取率最低,120 min已降低至本底水平(1.08% ID/g),各器官的放射性摄取率随时间的推移逐渐降低,但清除较慢,在120 min 时大部分器官仍有较高的摄取率。

      表 2  18F-T807在正常大鼠体内的分布($ \bar x \pm s $n=5)

      器官放射性摄取率(% ID/g)
      5 min15 min30 min60 min90 min120 min
      2.25±0.182.03±0.861.81±0.541.59±0.621.20±0.571.11±0.38
      2.05±0.581.99±0.661.78±0.311.55±0.251.19±0.741.08±0.36
      5.79±2.585.95±1.175.48±0.665.29±0.714.83±0.844.27±0.86
      2.12±0.912.01±0.561.91±0.191.57±0.731.21±0.521.09±0.23
      7.36±4.015.11±1.213.89±1.993.63±1.823.17±1.682.99±0.98
      肌肉2.34±0.862.57±1.182.44±0.952.19±1.362.04±1.031.51±0.89
      2.58±0.912.67±0.752.02±0.681.99±0.821.52±0.461.27±0.55
      5.56±0.355.41±0.564.73±0.744.57±1.314.22±0.374.01±0.45
    • 在TRACERlab FXFN合成器上使用优化条件的一锅法自动合成了18F-T807,提高了产品产率。合成后进行的各种质量控制检测均显示产品符合质控标准。初步的正常大鼠生物分布实验,显示了其不同时间放射性摄取率的分布情况,为应用该产品开展人体显像提供了重要基础。

参考文献 (15)

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