王治國(guó) 左 峰 張國(guó)旭 石慶學(xué) 張宗鵬 吳銳先

11C-乙酸鹽FXC合 成器的改進(jìn)及產(chǎn)率因素研究

王治國(guó)①左 峰①?gòu)垏?guó)旭①石慶學(xué)①?gòu)堊邬i①吳銳先①

目的：改進(jìn)美國(guó)GE公司11C-乙酸鹽(11C-AC)FXC合成器，用以提高合成11C-AC的產(chǎn)量，并對(duì)其產(chǎn)率影響因素進(jìn)行研究。方法：對(duì)FXC合成器管路線路改進(jìn)后進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響11CAC產(chǎn)率的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。結(jié)果：改進(jìn)后的FXC合成器完全可以滿足合成11C-AC的需求，11C-AC合成正常，合成后其質(zhì)量控制檢測(cè)合格。結(jié)論：FXC合成器的改進(jìn)使四氫呋喃(THF)溶液中的CO2、水分等雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)率影響極大，在反應(yīng)前進(jìn)行溶劑除水及惰性氣體填充干燥保存可提高產(chǎn)率。

正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；11C-乙酸鹽；合成器；產(chǎn)率

[First-author’s address]Nuclear Medicine Department, General Hospital of ShenYang Military Area Command, ShenYang 110016, China.

近年來(lái)，11C標(biāo)記的PET顯像劑被大量合成，一些常用PET顯像劑被深入研究[1-6]。乙酸鹽可用于評(píng)測(cè)心肌組織活性和心臟代謝貯備功能，鑒別急性缺血和慢性冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病時(shí)的活性或壞死組織，也可用于多種腫瘤的鑒別診斷，如前列腺癌、肝細(xì)胞癌等[7-10]。

11C-乙酸鹽(11C-AC)的合成是利用格氏試劑(Grignard reagent，如溴甲基鎂)與回旋加速器中生產(chǎn)的11C-CO2反應(yīng)，然后用水或稀酸水解并蒸干所有溶劑，固體用緩沖溶液溶解，使該溶液通過(guò)氧化銀-陽(yáng)離子交換柱，并通過(guò)0.22 μm無(wú)菌過(guò)濾器，獲得11CAC注射液。

1 材料與方法

1.1 主要試劑

溴化甲基鎂和四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)溶液1 mol/L(美國(guó)ACROS ORGANICS公司)；THF：super dry，99.5%(百靈威化學(xué)試劑)；氫氧化鈉，分析純(德國(guó)Merck公司)；檸檬酸、檸檬酸鈉，優(yōu)級(jí)純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；冰醋酸，分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 儀器與材料

CRC-15R型活度檢測(cè)器(美國(guó)Capintec公司)；分析型高效液相色譜(HPLC)系統(tǒng)(北京UNION公司)；反向C18柱，XB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)(美國(guó)Welch Materials公司)；1000型放射性薄層析掃描儀(TLC，美國(guó)BioScan公司)；Minitrace加速器及FXC-pro合成器(美國(guó)GE公司)。PS-H+、PS-Ag+、PS-OH-柱分離柱(德國(guó)CMACHEREY-NAGEL)；無(wú)菌濾膜Mellex-GS(美國(guó)Millipore公司)。

1.3 合成方法

11C-CO2由MIMItrace加速器生產(chǎn)，由含1%氧氣的氮?dú)饨?jīng)由14 N(p，a)反應(yīng)制得，靶內(nèi)質(zhì)子能量范圍為11 MeV，使用束流為20～30 uA，經(jīng)分子篩吸附，惰性氣體吹走水分雜氣后加熱釋放至合成器。合成器通過(guò)冷阱捕獲11C-CO2，經(jīng)再次去除雜氣后，加熱60 ℃釋放到反應(yīng)瓶，反應(yīng)瓶?jī)?nèi)加入0.15 mol/L溴化甲基鎂THF溶液，與CO2反應(yīng)后醋酸水解得中間產(chǎn)物。產(chǎn)物經(jīng)醋酸清洗后，經(jīng)過(guò)PS-H+、PS-Ag+柱過(guò)濾金屬雜質(zhì)后，吸附于PS-OH-柱，經(jīng)蒸餾水洗滌后，用檸檬酸緩沖液淋洗至收集瓶得到11C-AC產(chǎn)物。

1.4 合成器改造

11C-合成器(如圖1所示)無(wú)法直接進(jìn)行11C-AC生產(chǎn)，需要進(jìn)行相應(yīng)改造。首先將合成器的NaOH柱短接掉，即V15接V29；而后將V9鏈接至V7，即將I2爐與MeI爐和MeI trap短接掉，V7與V17短接，將Me-TF去掉。將V7至Fluid線改為V7連接至圓底燒瓶，圓底燒瓶至V11線加裝公母頭，中間由圓底燒瓶至V11依次為PS-H+、PS-Ag+柱，而V11與V12之間加PS-OH-柱(如圖2所示)。

圖1 FXC合成器外觀圖

圖2 FXC合成器結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié)果

采用改裝后的FXC模塊，可全自動(dòng)化合成11C-AC，耗時(shí)21 min，總校正放射化學(xué)合成產(chǎn)率為(57±8)%，合成10次均成功。

2.1 質(zhì)量控制

利用分析型HPLC系統(tǒng)和放射性檢測(cè)器檢測(cè)防化純度，檢測(cè)條件為流動(dòng)相：0.5 N(0.25 M)硫酸溶液；流速：1.0 ml/min；UV=220 nm；RT=7.0 min。使用TLC法時(shí)為堿性硅膠板，展開(kāi)劑為甲醇，Rf=0.6～0.8。

HPLC顯示產(chǎn)品保留時(shí)間為8.4 min，pH值為6.2，Rf=0.64，TLC結(jié)果表明，該方法合成的11C-AC放射化學(xué)純度＞95%，無(wú)菌及細(xì)胞內(nèi)毒素檢測(cè)均符合要求。

2.2 產(chǎn)率影響因素

初步確定溶劑是否除水為關(guān)鍵影響因素，以除水和未除水溶劑分別做5組實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)率。除水方法為鈉苯甲酮蒸餾法。

實(shí)驗(yàn)證明，傳輸氣體中和溴化甲基鎂THF溶液中雜質(zhì)均對(duì)產(chǎn)率有影響，其中溶液中雜質(zhì)含量影響至關(guān)重要，生產(chǎn)前進(jìn)行溶液的除水操作，放入充滿氮?dú)獾母稍锲恐斜４婢狗派浠瘜W(xué)純度增加(見(jiàn)表1)。

表1 未除水溶劑與除水溶劑合成11C-AC結(jié)果

3 討論

作為三羧酸循環(huán)代謝(TCAC)的底物原料，被心肌細(xì)胞攝取后，在線粒體內(nèi)被合成酶轉(zhuǎn)變?yōu)?1C-乙酰輔酶A，而后經(jīng)TCAC氧化生成11C-CO2，其量反映TCAC流量，與心肌氧耗量呈正相關(guān)，因而可用PET無(wú)創(chuàng)傷地評(píng)價(jià)TCAC流量和局部心肌的氧化代謝循環(huán)。11C-AC在正常人體內(nèi)隨時(shí)間變化最大的臟器是心臟，其次是腎，腎內(nèi)放射性清除速度慢于心臟，表明腎對(duì)11C-AC的利用與心臟類似，即兩者細(xì)胞內(nèi)的11C-AC均參與三羧酸循環(huán)，但又不盡相同，腎內(nèi)11C-AC還參與脂肪和氨基酸合成，11C-AC不經(jīng)腎排泄。近年來(lái)，又將11C-AC用于腫瘤顯像，特別是肝癌、前列腺癌和腎癌的顯像[11-13]。

11C-AC最早采用HPLC方法制備，但11C半衰期短，HPLC純化耗時(shí)、產(chǎn)率低；其后采用了蒸餾法，即在蒸餾溶劑THF后加入酸并加熱，將11C-AC從溶液中蒸餾出，該法的缺點(diǎn)是最終產(chǎn)品中含有丙酮和正丁醇等雜質(zhì)。目前最新方法是固相萃取法，即用萃取柱先將粗產(chǎn)品中的金屬離子和溴(氯)離子分離除去，產(chǎn)品吸附于另一固相萃取柱上，用大量水沖洗該柱，最后用淋洗液洗脫。固相萃取的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約時(shí)間，放射化學(xué)純度和化學(xué)純度高，因此是目前合成11C-AC最常用的方法[14]。

FXC合成器正常條件下能滿足11C-蛋氨酸，11C-膽堿等藥物生產(chǎn)，在進(jìn)行11C-AC的生產(chǎn)時(shí)其成功的關(guān)鍵因素是前體溴化甲基鎂的有效性[15-16]。溴化甲基鎂對(duì)水和CO2非常敏感，普通操作極易使之失效，為保證11C-AC合成成功，應(yīng)注意：①保證惰性載氣純凈，無(wú)雜質(zhì)；②采用較高濃度的前體，使用1.5 mol/ L格式試劑；③應(yīng)對(duì)THF溶劑進(jìn)行除水，對(duì)原料干燥抽真空保存。

合成器改造完成注意清潔測(cè)漏，氣密性檢查合格方可進(jìn)行合成；合成過(guò)程中液氮使用量大，需加至4/5左右；碘易升華，拆下碘爐管線后注意碘爐的密封；五氧化二磷易吸潮，拆下的干燥管也需密封保存。

4 結(jié)論

對(duì)GE的FXC合成器進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，用以11C-AC的生產(chǎn)，其改進(jìn)過(guò)程簡(jiǎn)便易行，節(jié)約成本，改進(jìn)后合成時(shí)間短，放射化學(xué)純度高，制備的藥物可以滿足臨床的需求。改造后對(duì)乙酸鹽產(chǎn)率影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)判斷，確定溶液中雜質(zhì)含量影響至關(guān)重要，通過(guò)進(jìn)行除水操作和干燥器保存等方法使其產(chǎn)率得到提高。

[1]Kanazawa M，F(xiàn)uruta K，Doi H，et al.Synthesis of an acromelic acid A analog-based11C-labeled PET tracer for exploration of the site of action of acromelic acid A in allodynia induction[J].Bioorg Med Chem Lett，2011，21(7)：2017-2020.

[2]Celen S，Cleynhens J，Deroose C，et al.Synthesis and biological evaluation of11C-labeled b-galactosyl triazoles as potential PET tracers for in vivo LacZ reporter gene imaging[J]. Bioorg Med Chem Lett，2009，17(14)：5117-5125.

[3]Morita M1，Sone T，Yamatsugu K，et al.A method for the synthesis of an oseltamivir PET tracer[J].Bioorg Med Chem Lett，2008，18(2)：600-602.

[4]van der Aart J，Hallett WA，Rabiner EA，et al.Radiation dose estimates for carbon-11-labelled PET tracers[J].Nucl Med Biol，2012，39(2)：305-314.

[5]Roeda D，Dollé F，Crouzel C.An improvement of11C acetate synthesis--non-radioactive contaminants by irradiation-induced species emanating from the11C carbon dioxide production target[J].Appl Radiat Isot，2002，57(6)：857-860.

[6]Li FM，Nie Q，Wang RM，et al.11C-CHO PET in optimization of target volume delineation and treatment regimens in postoperative radiotherapy for brain gliomas[J].Nucl Med Biol，2012，39(3)：437-442.

[7]霍力，周前，傅喆.11C-乙酸鹽制備方法的改進(jìn)及生物體內(nèi)分布[J].國(guó)際放射醫(yī)學(xué)核醫(yī)學(xué)雜志，2008，32(4)：193-196.

[8]陳燕，毛新遠(yuǎn)，蒲朝煜，等.11C-乙酸鹽PET/CT顯像診斷肝臟腫瘤[J].中華保健醫(yī)學(xué)雜志，2010，12(5)：358-360.

[9]Yoshimoto M，Waki A，Yonekura Y，et al.Characterization of acetate metabolism in tumor cells in relation to cell proliferation：acetate metabolism in tumor cells[J].Nucl Med Biol，2001，28(2)：117-122.

[10]Vavere AL，Kridel SJ，Wheeler FB，et al.11C-acetate as PET radiopharmaceutical for imaging fatty acid synthase expression in prostate cancer[J].J Nucl Med，2008，49(21)：327-334.

[11]Nomori H，Shibata H，Uno K，et al.11C-Acetate can be used in place of 18F-fluorodeoxyglucose for positron emission tomography imaging of non-small cell lung cancer with higher sensitivity for well-differentiated adenocarcinoma[J].J Thorac Oncol，2008，3(12)：1427-1432.

[12]Ho CL，Yu SC，Yeung DW.11C-acetate PET imaging in hepatocellular carcinoma and other liver masses[J].J Nucl Med，2003，44(2)：213-221.

[13]Abiko T，Koizumi S，Takanami I.Dual primary subclavicular angiosarcoma and lung cancer imaging with C-11 acetate PET and FDG PET[J]. Clin Nucl Med，2009，34(5)：302-304.

[14]梁秀艷，于麗娟，胡玉民.Tracerlab FXC合成11C標(biāo)記藥物過(guò)程中問(wèn)題詳析[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2008，23(17)：83-84.

[15]張錦明，田嘉禾，陳燕，等.11C-膽堿模塊合成11C-乙酸鹽的研究[J].中華核醫(yī)學(xué)雜志，2008，28(5)：319-322.

[16]Matarrese M，Soloviev D，Toddle S，et al.Preparation of [11C] radioligands with high specific radioactivity on a commercial PET tracer synthesizer[J].Nucl Med Biol，2003，30(1)：79-83.

The Improvement and yield factors of 11C-acetate on FXC

WANG Zhi-guo, ZUO Feng, ZHANG Guo-xu, et al// China Medical Equipment,2014,11(3):31-33.

Objective:FXCSynthesizer was improved to gain higher11C-CA yield.Methods:Yield experiment was done after line transformation and experimental data was analyzed.Results:Improved FXCsynthesizer fully meet the requirements of the11C-CA synthesis. The production proceeded smoothly, QC passed.Conclusion:Impurities such as CO2and moisture have great impaction on the yield, the reaction solvent drying and storage in inert gas makes higher yied.

Positron-emission tomography;11C-acetate; Synthesizers transformation; Yield factors

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.011

1672-8270(2014)03-0031-03

R814.42

A

2013-08-19

①沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 遼寧 沈陽(yáng) 110016

王治國(guó),男,(1974- ),碩士，副主任技師。沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，研究方向：核醫(yī)學(xué)技術(shù)。