孫慧萍 周衛(wèi)華 張錦明 張曉軍 劉 健 田嘉禾

1 (中國人民武裝警察總醫(yī)院 北京 100039)

2 (中國人民解放軍總醫(yī)院 北京 100853)

在線合成心肌灌注顯像劑: 碳-11三苯甲基磷

孫慧萍1周衛(wèi)華1張錦明2張曉軍2劉 健2田嘉禾2

1 (中國人民武裝警察總醫(yī)院 北京 100039)

2 (中國人民解放軍總醫(yī)院 北京 100853)

99mTc-MIBI是常用的心肌灌注顯像劑，肝攝取高，臨床應(yīng)用有一定的影響。11C-三苯甲基磷(11C-TPMP)為脂溶性正一價陽離子，用于心肌顯像能得到更好的分辨率。以11CH3-Triflate為甲基化試劑，采用LOOP法在線合成了11C-TPMP，研究了11C-TPMP在正常小鼠的分布，正常大鼠行Micro PET顯像，并與4位18F-苯基三苯基磷(18F-FTPP)比較。結(jié)果顯示，LOOP法合成11C-TPMP效率大于90%(校正)，放化純度大于98%。正常小鼠心肌有高的攝取，注射后5 min和60 min，心肌攝取分別為(71.9±19.9)%ID·g–1和(12.87±0.81)%ID·g–1，肝攝取低，注射后5 min和60 min心肝攝取比分別為11.57 和 3.2。正常大鼠micro PET顯像顯示，從20 min到60 min，心肌顯像清晰，肝未顯像。表明LOOP法可高效合成11C-TPMP，11C-TPMP是一個很有希望的心肌灌注顯像劑。

心肌灌注顯像，PET，11C-TPMP，LOOP法合成

脂溶性的陽離子能夠通過被動擴散穿過細胞膜進入細胞，再利用跨膜電位富集于線粒體中從而在心肌攝取。99mTc-MIBI和99mTc-tetrofosmin是最常用的親脂性陽離子，可迅速進入細胞和線粒體結(jié)合，用于心肌灌注顯像及腫瘤顯像劑[1,2]。但99mTc-MIBI在肺和肝內(nèi)有較高的攝取，影響了部分臨床的診斷。近年來報道了幾種新型PET心肌灌注顯像劑[3]，如4位-18F-芐基三苯基磷(18F-FBnTP)和4位-18F-苯基三苯基磷(18F-FTPP)等均為親脂性陽離子化合物，但這些化合物的合成效率低。11C-Triphenylmethylphosphonium(11C-三苯甲基磷，11C-TPMP)是一個三苯磷的衍生物，文獻[4,5]證實了11C-TPMP作為心肌和腫瘤顯像劑的價值，但進一步的報道很少，原因之一是采用碘代甲烷作甲基化試劑標記三苯磷效率低[4]，產(chǎn)量不高，影響了進一步的研究。本研究采用高活性的Triflate-CH3作甲基化試劑，并用在線LOOP法高效合成了11C-TPMP，為臨床研究奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1設(shè)備與試劑

HM-20回旋加速器(日本住友重機械株式會社)，PET 自動化碳-11多功能合成模塊：內(nèi)置液相碘代甲烷、Triflate在線轉(zhuǎn)換、甲基化和HPLC純化(配紫外和放射性檢測器)及固相萃取[派特(北京)科技公司]；反應(yīng)LOOP環(huán)，自制(φ2 mm的聚四氟乙烯管，長度為2 m，繞成φ50 mm的圓環(huán)，兩端接接頭)；分析HPLC儀，配Biocan Flow Count放射性檢測器和2487紫外檢測器(美國Waters公司)；eXPlore Vista小動物PET/CT成像系統(tǒng)(美國GE公司)。

Sep-Pak C-18、Sep-Pak CM柱(美國Waters公司)；1 mol/L的氫化鋰鋁四氫呋喃溶液(德國，ABX公司)；57%HI(AR，美國Acros公司)；乙醇(USP級，美國Milennium公司)；丙酮(AR，美國Sigma公司)；三苯基磷(AR，上海阿拉丁試劑有限公司)；甲基三苯基磷(AR，江蘇常熟華益化工有限公司)。

1.211C-碘代甲烷的合成及在線轉(zhuǎn)換11C-CH3-Triflate[6,7]

對文獻[6]方法作部分改動，HM-20加速器質(zhì)子轟擊含0.5%氧的氮氣，經(jīng)14N(p,α)11C核反應(yīng)產(chǎn)生11C，在靶內(nèi)與氧氣反應(yīng)生成11CO2；將文獻[6]中直接將11CO2傳到自動化碳-11多功能合成模塊反應(yīng)管修改為：傳到浸于液氮內(nèi)的LOOP環(huán)(圖1中V7和V8之間)；11CO2被轉(zhuǎn)化成干冰。將Loop環(huán)脫離液氮后經(jīng)空氣加熱，40 mL/min氮氣將LOOP環(huán)內(nèi)

11CO2輸入到含0.2 mL 1 mol/L的氫化鋰鋁四氫呋喃溶液中，11CO2與氫化鋰鋁生成復(fù)合鹽，通入氮氣并加熱除THF。加入0.2 mL 57%氫碘酸，復(fù)合鹽水解并與氫碘酸反應(yīng)生成碳-11碘代甲烷，加熱并用氮氣將之蒸出(圖1中A部分，該部分為合成碘代甲烷)。蒸出的碳-11碘代甲烷氣體通過不銹鋼管(10 mm×70 mm，內(nèi)裝有0.4 g三氟甲基磺?；y(Triflate-Ag)與0.65 g石墨的混合物)，預(yù)先加熱到200oC，在不銹鋼管內(nèi)碳-11碘代甲烷被轉(zhuǎn)換成11C-CH3-Triflate (圖1中的B部分)，被氮氣載帶進入LOOP環(huán)。

1.3 LOOP法全自動化合成11C-TPMP[4]

將10 mg的三苯磷溶于200 μL的乙腈中，加入10 μL 5 mol/L NaOH，將混和液裝載于反應(yīng)LOOP環(huán)中，LOOP環(huán)裝于V21和V22之間。將上述合成的11C-CH3-Triflate氣體通入反應(yīng)LOOP環(huán)(圖1E部分，該部分為在線反應(yīng))。11C-CH3-Triflate通過LOOP環(huán)，與環(huán)內(nèi)的前體三苯基磷反應(yīng)生成11C-TPMP。待放射性傳輸完畢，將V24內(nèi)的10 mL乙醇加載到LOOP中，已生成的正一價11C-TPMP吸附在陽離子交換柱CM柱上，用V25中的10 mL純水清洗CM柱，最后用6 mL生理鹽水將產(chǎn)品從柱上洗脫(圖1中E部分)。圖2為合成11C-TPMP的線路圖。

圖1 全自動合成11C-TPMP的示意圖Fig.1 The scheme of auto-synthesis for 11C-TPMP.

圖2 合成11C-TPMP的線路圖Fig.2 The scheme of synthesis of 11C-TPMP.

1.4放射化學(xué)純度的測量

HPLC方法測量條件：Waters的HPLC，2487紫外分光光度計，檢測波長：254 nm；515雙泵，分析柱為反相Nova-Park C-18柱(3.9 mm×150 mm)，Bio-Scan的Flow-Count放射性檢測器。流動相為25%的乙醇，流速為1 mL/min，未反應(yīng)的11C-CH3-Triflate的Rt=2 min，11C-TPMP的Rt=5.2 min。

1.511C-TPMP在正常小鼠體內(nèi)的分布

取(20±2) g的NH雄性小鼠(中國人民解放軍總醫(yī)院動物中心提供)20只，編號后計算機隨機分成4組，尾靜脈注射11C-TPMP 3.7 MBq/0.1 mL，于注射后 5、15、30、60 min分別處死小鼠，取血、心、肝等主要器官，稱重并在井型計數(shù)器上計數(shù)，計算各器官的%ID·g–1。

1.611C-TPMP的Micro PET/CT顯像

取正常的SD雄性大鼠(中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物中心提供)，尾靜脈注射11C-TPMP 37 MBq/0.2 mL，異氟烷麻醉后置于eXplore Vista Micro PET/CT上掃描。掃描時間分別為注射后20、30、45、60 min。間隔2天后，采18F標記的4-18F-苯基三苯基磷(18F-FTPP)，劑量同上，18F-FTPP注射后30 min 在Micro PET/CT顯像靜態(tài)掃描。

2 結(jié)果與討論

2.1 LOOP法全自動化合成11C-TPMP

文獻[4]采用碘代甲烷作甲基化試劑，與三苯基磷常溫下反應(yīng)，合成效率僅為9%–13% (從11C-CO2開始，校正效率)。本研究采用高活性的11CH3-Triflate, 在堿性條件下，以LOOP環(huán)方式反應(yīng)，合成效率高達90%(從11CH3-Triflate計，校正效率；n＞5)，即使從11C-CO2開始計，合成效率也達到50%以上(校正效率)。原因有二個，一是采用高活性的11CH3-Triflate，可提高反應(yīng)效率；另一方面采用合成11C-膽堿的方法，即LOOP法在線反應(yīng)和陽離子柱CM柱純化法，LOOP法在線反應(yīng)使放射性氣體增加了與前體接觸的面積，提高了反應(yīng)效率[8]，而陽離子柱純化法縮短了合成11C-TPMP的時間，純化和淋洗過程僅6 min。從11CO2開始到合成11C-TPMP結(jié)束，全過程僅16 min。HM-20加速器以40 μA質(zhì)子轟擊10 min，能合成8.9 GBq的11C-TPMP，比活度為50 GBq/μmoL，滿足臨床使用的需求。

2.2放射化學(xué)純度的測量

11C-TPMP為正一價陽離子，因此，預(yù)實驗中采用分析11C-膽堿的陽離子柱(Waters IC-Pak Cation MD，3.9 mm×150 mm)分析11C-TPMP的放化純度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)放射性全部吸附在C-18預(yù)柱上；去除C-18預(yù)柱后，5 mmol/L HCl的流動相仍不能將放射性從陽離子柱上淋洗下來。因此實驗改用反相Nova-Park C-18柱，選擇20%–35%的乙醇作流動相，最終確定25%乙醇作流動相，流速為1 mL/min，未反應(yīng)的水溶性的11C-CH3-Triflate，其Rt=2 min，第二個放射性峰的Rt=5.2 min，經(jīng)與標準品對照證實為11C-TPMP(圖3)。圖3的分析HPLC放射性結(jié)果表明，11C-TPMP的放射化學(xué)純度大于98%。

圖3 產(chǎn)品11C-TPMP的分析HPLC放射性和紫外曲線Fig.3 The analysis HPLC UV and radio-chromatogram of 11C-TPMP.

2.311C-TPMP在正常小鼠體內(nèi)的分布

經(jīng)尾靜脈注射11C-TPMP后，血液清除很快，至5 min時僅為(0.31±0.03)%ID·g–1，但血液中一直保持該值，到60 min時仍為(0.33±0.06)%ID·g–1；正常小鼠心肌有高的攝取，注射后5 min和60 min，心肌攝取分別為(71.9±19.9)%ID·g–1和(12.87±0.81) %ID·g–1。肝攝取低，5 min僅為(6.22 ±0.85)%ID·g–1，注射后5 min和60 min心肝比分別為11.57 and 3.2。腎內(nèi)放射性初時很高，但很快下降，可能該藥是經(jīng)泌尿系統(tǒng)排泄，11C-TPMP在正常小鼠體內(nèi)的分布結(jié)果如圖4所示。

2.411C-TPMP的Micro PET/CT顯像

注射11C-TPMP后20、30、45、60 min分別行Micro PET顯像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：心肌顯像在三個時間段無明顯區(qū)別，均可見正常心肌均勻攝取放射性；肝臟和肺未見顯影(圖5中的A冠狀面)，考慮碳-11的半衰期和放射性藥物在體內(nèi)的清除，11C-TPMP最佳顯像時間為注射藥物后30 min。

圖4 11C-TPMP在正常小鼠體內(nèi)的生物學(xué)分布Fig.4 The biodistribution of 11C-TPMP in normal mice.

按文獻[3]方法合成4-18F-苯基三苯基磷(18F-FTPP)，行Micro PET顯像，對比11C-TPMP與18F-FTPP的區(qū)別。圖5顯示，兩者心肌攝取無明顯區(qū)別，心肌高攝取18F-FTPP(圖5中的B)，肝內(nèi)放射性不高。兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，生物學(xué)性質(zhì)也相似，Micro PET表明兩者在正常鼠上的心肌攝取也相似。18F-FTPP的半衰期較碳-11長，18F-FTPP 適于商業(yè)化供應(yīng)使用，但合成效率僅為2%–5%(校正)[3]。碳-11標記的放射性藥物由于標記時僅為同位素的替代，體內(nèi)的生物學(xué)性質(zhì)與底物一致，更適于研究藥物的分布及疾病的進程[9,10]，盡管碳-11半衰期短，但只要提高合成效率和合成產(chǎn)量，11CTPMP更適于有加速器的單位使用，需進一步研究11C-TMPM在心肌梗塞模型鼠上分布及臨床上的應(yīng)用價值。

圖5 正常大鼠的Micro PET心肌灌注30 min的冠狀(上)和矢狀(下)顯像 A: 11C-TPMP, B: 18F-FTPPFig.5 Micro PET myocardial perfusion imaging at 30 min with normal rats. A: 11C-TPMP, B: 18F-FTPP

3 結(jié)語

本研究以高活性的11C-CH3-Triflate作為甲基化試劑，采用LOOP法在線合成了心肌灌注顯像劑—11C-TPMP。采用陽離子柱CM柱純化，合成耗時為16 min，合成效率高達90%(校正效率，n＞5)，放化純度大于98%，比活度為50 GBq/μmol；單次合成最終產(chǎn)品活度8.9 GBq。經(jīng)Micro PET/CT顯像證實，正常心肌攝取高，而肝攝取低，60 min心肝比達到3.2 ；同時與18F-FTPP無明顯區(qū)別。本研究為臨床提供了一種可大劑量合成11C-TPMP的方法，為進一步證實11C-TPMP臨床價值奠定了基礎(chǔ)。

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CLCR445.6, R817.4

In-LOOP synthesis of11C-Triphenylmethylphosphonium for myocardial perfusion imaging

SUN Huiping1ZHOU Weihua1ZHANG Jinmin2ZHANG Xiaojun2LIU Jian2TIAN Jiahe2
1 (General Hospital of Chinese Peoples Armed Police Forces,Beijing 100039,China)
2 (The PLA General Hospital,Beijing 100853,China)

Background:99mTc-MIBI was used as myocardial perfusion SPECT. However, the high accumulation of tracers in the liver and lung may hinder the detection of flow abnormalities in myocardium.Purpose:11C-Triphenylmethylphosphonium (11C-TPMP) was a lipophilic cation, has been investigated as a positron emission tomography (PET) agent for myocardial and tumor imaging to provide a better temporal and spatial resolution than SPECT.Methods:11C-TPMP was prepared by reacting [11C]methyl trifalte with In-LOOP method. Biodistribution studies in mouse were performed. And micro PET was performed with rat, and compared with 4-[18F]fluorophenyl triphenylphosphonium ion(18F-FTPP).Results:The results showed that the11C-TPMP labeling yield was over 90%, the radiochemical purity was over 98%. The biodistribution showed high accumulation of radioactivity in the heart (71.9±19.9)%ID·g–1at 5 min and (12.87±0.81)%ID·g–1at 60 min post injection. The heart/liver ratios were 11.57 and 3.2 at 5 min, 60 min respectively. Micro PET scans showed distinct accumulation of11C-TPMP in the myocardium from 20 min to 60 min. The liver had very lower accumulation of radioactivity.Conclusions:11C-TPMP was a promise PET perfusion agent for myocardial. It would be useful in clinical with In-LOOP synthesis.

Myocardial perfusion agents, PET,11C-TPMP, In-LOOP synthesis

R445.6, R817.4

10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.020303

北京市自然科學(xué)基金(7122162)資助

孫慧萍，女，1967年出生，1993年畢業(yè)于第二軍醫(yī)大學(xué)，副主任藥師，專業(yè)：臨床藥學(xué)

張錦明，zhangjm301@yahoo.com.cn

2012-11-22，

2012-12-19