李云鋼， 張曉軍， 劉 健， 田嘉禾， 張錦明

(中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，北京 100853)

正電子放射性藥物18F-FDG已廣泛用于腫瘤、心血管疾病及神經(jīng)疾病的診斷及療效評(píng)價(jià)[1-2]；其他正電子放射性藥物由于其特異性也已成為18F-FDG的重要補(bǔ)充，逐步應(yīng)用于臨床[3-7]。正電子放射性藥物的制備與SPECT藥物有一定的區(qū)別，它們大多通過(guò)有機(jī)合成、半制備HPLC純化或柱色層及再純化等步驟，有機(jī)合成及半制備HPLC均使用有機(jī)溶劑，如乙腈、乙醇、DMSO等，正電子藥物產(chǎn)品中有機(jī)溶劑殘留不可避免，因此藥物中有機(jī)殘留量的質(zhì)量控制尤為重要[8]。乙腈為二類(lèi)限制使用的溶劑，乙醇和丙酮為三類(lèi)低毒性溶劑。為此，歐美藥典對(duì)正電子藥物中的有機(jī)溶劑均作了明確要求，如美國(guó)USP 36-NF 30版藥典規(guī)定，18F-FDG中乙腈的含量≤0.04%(0.4 g/L)，乙醚≤0.5%(5 g/L)，乙醇≤0.5%(5 g/L)[9]。2001年,Channing MA[10]采用氣相色譜(GC)分析了18F-FDG中丙酮、乙醇和乙腈的含量，何山震[11]在此基礎(chǔ)上采用GC分析了18F-FDG中三者的含量，結(jié)果表明，含量均低于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。正電子放射性藥物中有機(jī)溶劑的殘留與其合成和純化工藝密切相關(guān)，本研究通過(guò)測(cè)定明確合成工藝的幾種正電子放射性藥物中有機(jī)溶劑殘留量，分析可能影響有機(jī)溶劑殘留的原因。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 儀器

GC 7890型氣相色譜儀和SS420X 工作站：上海天美公司；GHL-300型氫氣發(fā)生器：北京匯佳精儀公司；AB104型電子天平：瑞士METTLER TOLEDO公司產(chǎn)品。

1.2 試劑

乙腈(色譜純)、N,N二甲基乙醇胺(色譜純)：美國(guó)Aldrich 公司；乙醇(分析純)：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司；DMSO(色譜純)：英國(guó)Alfa Aesar 公司；色譜級(jí)去離子水：石家莊四藥有限公司。

待分析的正電子放射性藥物及制備工藝：18F-FDG，固相萃取后堿水解再經(jīng)柱色層純化[12]；18F-FLT，經(jīng)半制備HPLC純化后直接使用[13]；18F--甲氧基-2(6-氟-18吡啶-3-yl)咪唑[2,1-β]-8-吡啶噻唑(18F-W372)和2-(4-N-[11C]苯甲胺基-6-羥基苯并噻唑(11C-PIB)，由半制備HPLC純化后再經(jīng)固相萃取備用[14-15]；11C-膽堿、11C-DTBZ和11C-CFT，親核反應(yīng)后經(jīng)固相萃取備用[16-18]。

1.3 GC分析條件

分離柱:石英毛細(xì)管柱AT-624(30 m×0．53 mm×3.0 μm)，進(jìn)樣量為1 μL， 柱溫45～120 ℃，進(jìn)樣溫度180～220 ℃,檢測(cè)器(FID)溫度 200～240 ℃，載氣(N2)流速30 mL/min，氫氣流速40 mL/min，空氣流速50 mL/min。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立

用精密電子天平各稱(chēng)取乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO，用去離子水分別配制成系列濃度待用。

配制的系列濃度乙醇、乙腈、DMSO和N,N二甲基乙醇胺的標(biāo)準(zhǔn)品溶液分別進(jìn)行GC分析，乙醇、乙腈檢測(cè)的毛細(xì)管柱溫45 ℃，進(jìn)樣器溫度180 ℃，檢測(cè)器溫度200 ℃；DMSO檢測(cè)的毛細(xì)管柱溫120 ℃，進(jìn)樣器溫度220 ℃，檢測(cè)器溫度240 ℃;N,N二甲基乙醇胺檢測(cè)的毛細(xì)管柱溫80 ℃，進(jìn)樣器溫度180 ℃，檢測(cè)器溫度200 ℃。檢測(cè)后得到標(biāo)準(zhǔn)峰面積，并以其為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)品的濃度為橫坐標(biāo)，計(jì)算出各自的回歸方程和線性工作曲線。

2.2 系統(tǒng)回收率

取濃度為0.1 g/L乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO的標(biāo)準(zhǔn)品溶，根據(jù)以上條件分別進(jìn)行GC分析，進(jìn)樣量為1 μL，測(cè)定10次，取平均值并用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出濃度，從而計(jì)算出回收率。再取濃度為0.1 g/L的乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO標(biāo)準(zhǔn)品溶液，相同條件下各檢測(cè)10次，檢測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性。

2.3 GC分析正電子放射性藥物樣品中有機(jī)溶劑殘留

按以上氣相色譜的分析條件，分別隨機(jī)抽取10批次的18F-FDG樣品進(jìn)行GC分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出18F-FDG溶液中乙腈、乙醇的有機(jī)殘留量；8批次的18F-FLT樣品進(jìn)行GC分析，計(jì)算出18F-FLT溶液中乙腈的有機(jī)殘留量；8批次的18F-W372樣品進(jìn)行GC分析，計(jì)算出18F-W372溶液中DMSO的有機(jī)殘留量；7批次的11C-膽堿樣品進(jìn)行GC分析，計(jì)算出11C -膽堿溶液中N,N二甲基乙醇胺的有機(jī)殘留量；6批次的11C- DTBZ樣品進(jìn)行GC分析，計(jì)算出11C- DTBZ溶液中DMSO的有機(jī)殘留量；8批次的11C-CFT和11C-PIB樣品進(jìn)行GC分析，計(jì)算出11C-CFT和11C-PIB溶液中乙腈的有機(jī)殘留量。

3 結(jié)果和討論

3.1 有機(jī)溶劑標(biāo)準(zhǔn)品的檢測(cè)

分別測(cè)量乙腈、乙醇、DMSO和N,N二甲基乙醇胺標(biāo)準(zhǔn)品在GC上的保留時(shí)間，測(cè)量結(jié)果示于圖1。乙腈的保留時(shí)間為 2.5 min，乙醇的保留時(shí)間為 1.92 min，N,N二甲基乙醇胺保留時(shí)間為4.53 min，DMSO保留時(shí)間為5.1 min。

圖1 有機(jī)溶劑在GC上的保留時(shí)間Fig.1 Retention times Organic solvent at GC

由圖1可見(jiàn)，采用GC可以檢測(cè)乙醇和乙腈及N,N二甲基乙醇胺和DMSO，且乙醇和乙腈無(wú)干擾，乙醇和乙腈與DMSO無(wú)干擾。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)品的工作曲線

乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行 GC分析，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，建立線性工作曲線。其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為y=145.5x+852.42，r=0.999 4；y=145.85x+364.31，r=0.999 9；y=52.137x-1411.9，r=0.999 7；y=15.392x+22.213，r=0.999 6；線性范圍分別為0.004～0.320、 0.004～0.320、0.010～0.120、0.010～0.120g/L。

3.3 系統(tǒng)回收率

乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO的標(biāo)準(zhǔn)品分別檢測(cè)10次，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算，乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺、DMSO的回收率分別為101.0 %、98.5 %、98.0 %、97.5 %。分別測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)品，重復(fù)性良好。

3.4 正電子放射性藥物樣品中的有機(jī)溶劑殘留

測(cè)量日常合成的正電子放射性藥物樣品，計(jì)算出待分析藥物樣品中的有機(jī)殘留量。18F和11C標(biāo)記的正電子放射性藥物產(chǎn)品中待測(cè)有機(jī)溶劑殘留的分析結(jié)果分列于表1。

由表1可見(jiàn)，18F-FDG含乙腈、乙醇分別為(0.031 3±0.043 3) g/L、(0.050 5±0.052 8) g/L，18F-FLT含乙腈(0.082 9±0.066 8) g/L，18F-W372含DMSO為(0.033 1±0.018 0) g/L，11C-膽堿含N,N二甲基乙醇胺為(0.034 8±0.002 2)g/L，11C-DTBZ含DMSO為(0.023 8±0.010 0) g/L，11C-CFT含乙腈為(0.015 6±0.005 9) g/L，11C-PIB含乙腈為(0.025 4±0.026 6) g/L，均低于美國(guó)藥典要求。

表1 正電子藥物中有機(jī)溶劑的含量

3.5 正電子藥物中有機(jī)溶劑殘留分析

正電子放射性藥物的合成溶劑及HPLC純化溶液均使用了有機(jī)溶劑，因此最終產(chǎn)品中含有極少量的有機(jī)溶劑，其含量多少與合成工藝相關(guān)。許多放射性藥物采用固相萃取(Sep-Pak)純化工藝純化，即: 將混有機(jī)溶劑的中間體或粗產(chǎn)品吸附在Sep-Pak柱上，用適量的水淋洗以清除雜質(zhì)和有機(jī)溶劑，最后用適當(dāng)溶劑將產(chǎn)品從Sep-Pak柱上洗脫。此時(shí)產(chǎn)品中有機(jī)溶劑含量與清洗Sep-Pak柱水的體積、Sep-Pak柱性質(zhì)及淋洗溶劑有關(guān)。18F-FDG的合成采用氟離子與溶于乙腈的三氟甘露糖反應(yīng)生成中間體[12]，不同的工藝處理中間體。其中固相萃取是將混有乙腈的中間產(chǎn)品吸附在Sep-PakC-18柱上，經(jīng)水清洗后向柱上加NaOH水解吸附在柱上中間體。再用水將產(chǎn)品從柱上淋下[12]，本工藝中乙腈殘留最高為0.148 6 g/L，最低為0.006 g/L，偏差可能與淋洗的水體積與次數(shù)有關(guān)。

目前合成18F-FDG的工藝除固相萃取純化外還有酸水解的柱純化和液相堿水解的柱純化工藝。酸水解柱純化工藝是采用鹽酸水解混有乙腈的中間體，反應(yīng)體系加熱到120 ℃，維持8～15 min[19]，水解的同時(shí)高溫除去乙腈，其乙腈殘留為0.097 g/L[11]，符合要求且較穩(wěn)定。液相堿水解的工藝是通過(guò)低濃度的堿加到混有乙腈的中間體水溶液中，室溫下堿水解中間體，但無(wú)法除去乙腈。為了除去乙腈，將反應(yīng)溶液加熱到100 ℃，維持3～4 min；該工藝的乙腈殘留未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，但該方法的不足是：堿性及高溫條件下FDG可能發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)換成FDM，導(dǎo)致FDG變質(zhì)。比較合成18F-FDG的三種工藝產(chǎn)品，固相萃取法的乙腈殘留低于酸水解柱純化，固相萃取和酸水解柱純化的FDM含量可能要低于液相堿水解的工藝，綜合考慮，固相萃取法合成18F-FDG是較優(yōu)的工藝之一。

第二種藥物純化的方式是半制備HPLC純化，用于分離一些雜質(zhì)多或難以分離的物質(zhì)。本研究中18F-FLT、18F-W372和11C-PIB均采用了HPLC分離，18F-FLT采用10%的乙醇作流動(dòng)相，收集產(chǎn)品后通過(guò)無(wú)菌濾膜即可直接使用，其中乙腈的殘留來(lái)自二方面，一是乙醇中含有的乙腈，二是HPLC分離時(shí)收集管線的乙腈污染；由于HPLC分離的管線可重復(fù)使用，因此使用前對(duì)HPLC分離管線的清洗程度會(huì)影響到產(chǎn)品中乙腈含量。如本研究中18F-FLT中乙腈有三次超過(guò)0.1 g/L，為更換流動(dòng)相后，收集管線部分未充分清洗所致。其他HPLC純化的藥物，如18F-W372合成時(shí)親核反應(yīng)溶劑是DMSO，HPLC純化后再經(jīng)固相萃取[14]，產(chǎn)品中DMSO的殘留為(0.033 1±0.018 0) g/L，說(shuō)明有效分離了DMSO；另一個(gè)HPLC純化的藥物11C-PIB，由于流動(dòng)相本身含有乙腈，收集含有產(chǎn)品的HPLC流動(dòng)相需再經(jīng)固相萃取純化處理[15]，因此11C-PIB乙腈的殘留量低，且波動(dòng)不大。

雖然美國(guó)FDA規(guī)定了18F-FDG中乙醇的含量，但實(shí)際上大多數(shù)脂溶性的正電子藥物是通過(guò)乙醇溶解并制備成含10%乙醇注射液，如11C-PIB、11C-CFT、18F-W372和18F-FLT等。因此，正電子放射性藥物中乙醇含量并不嚴(yán)格要求。此外，乙醇作為自由基清除劑可以提高正電子放射性藥物的穩(wěn)定性，如高濃度的18F-FDG常溫下體外穩(wěn)定性較差，為了提高18F-FDG體外穩(wěn)定性，在最終產(chǎn)品中加入0.5 g/L 的乙醇[21]，明顯提高了高濃度18F-FDG穩(wěn)定性，乙醇含量遠(yuǎn)低于美國(guó)FDA中5 g/L的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

本研究采用氣相色譜法對(duì)常用的正電子放射性藥物中有機(jī)殘留量分析，結(jié)果表明，乙腈、乙醇、N,N二甲基乙醇胺及DMSO等有機(jī)溶劑含量均符合標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果偏差小，說(shuō)明合成這些藥物的工藝可靠。少數(shù)有機(jī)溶劑含量升高是由于執(zhí)行工藝不嚴(yán)格。氣相色譜法測(cè)量正電子放射性藥物中有機(jī)殘留量快速、 準(zhǔn)確，適用于半衰期較短的 PET 示蹤劑藥物，為臨床安全用藥提供了保障。

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