^(18)F-FAPI-42的自动化合成及小动物PET/CT显像研究

成纤维细胞活化蛋白(fibroblast activation protein,FAP)在多数上皮来源恶性肿瘤中高度表达,FAP抑制剂(FAPI)经核素标记后已用于肿瘤的早期诊断。为实现PET显像剂^(18)F-FAPI-42的自动化合成并进行质量控制,本研究基于Allinone合成器及其配套的空白试剂盒,通过一锅反应自动化制备^(18)F-FAPI-42,并在荷胶质母细胞瘤U87-MG模型鼠行小动物PET/CT(positron emission tomography/computed tomography)动态显像对其进行评价。结果显示,^(18)F-FAPI-42的自动化合成时间在60 min以内,放化产率为(15.8±3.2)%(n=10,未经衰变校正),放化纯度>95%,比活度14~52 GBq/μmol。小动物PET/CT动态显像显示,^(18)F-FAPI-42对肿瘤显影清晰,放射性滞留时间长,具有较高的肿瘤与肌肉摄取比,活度与时间曲线显示其主要通过肾脏排泄。以上结果表明,Allinone合成器能够稳定高效地合成符合药物质控标准的^(18)F-FAPI-42,所得产品质量满足临床要求。该合成方法可为NOTA类修饰化合物的^(18)F标记提供参考和借鉴。

自动化合成生物技术在DNA组装与微生物底盘操作中的应用

基于绿色生物制造进行物质能量生产,有望减少对天然植被、耕地、石化等资源的依赖,而微生物细胞工厂是绿色生物制造过程的“芯片”。合成生物学为微生物细胞工厂的研究提供了重要的使能技术,但目前仍面临生命系统高度复杂、实验过程需要反复试错、实验通量较低等限制因素。自动化合成生物技术借助高通量、自动化和智能化的软硬件设施平台,基于标准化、模块化的生物元件库和合成生物工艺,可低成本、高通量、快速、多循环地完成海量工程试错性实验,加速特定性能人工细胞工厂的设计和优化,支撑相关研究和应用。本文主要针对细胞工厂“设计-构建-测试-学习”循环中最关键、最耗时的“构建”环节,对DNA组装和底盘细胞操作自动化工艺和设施平台进行了总结,对自动化合成生物技术应用于生物合成基因簇挖掘、代谢通路优化和底盘细胞优化的最新进展进行了介绍。最后展望了微生物细胞工厂自动化构建面临的挑战和未来发展,讨论了包括非模式微生物在内的全流程自动化的发展趋势,而自动化装备的国产化自主研发将为此做出重要贡献。

乳腺癌雌激素受体分子影像探针16α-[^(18)F]氟-17β-雌二醇的自动化合成

采用改进的Explora FDG4模块,基于"两步-两锅"式的放射化学反应处理过程和简便的固相萃取(SPE)方式分离纯化,成功发展了18F-FES的快速、可靠的自动化合成方法。第一步是前体3-O-(甲氧甲基)-16,17-O-磺酰基-16-表雌二醇(MMSE)与活化的18F离子间的亲核放射氟化反应,100℃加热回流反应10min,生成标记中间体,使用基于硅胶柱的SPE方式分离该标记中间体,除去未反应的起始物。第二步是标记中间体的酸性水解反应,90℃加热反应10min,生成目标产物18F-FES,使用基于C18和Al2O3组成的串联柱的SPE方式分离、纯化所得的18F-FES。总合成时间～70min,放射化学产率为35%(衰变校正后),放射化学纯度>95%。

肿瘤分子显像剂^(18)F-氟乙基胆碱的自动化合成

18F-氟标记的胆碱衍生物18F-氟乙基胆碱(18F-FeCH)对前列腺癌等多种肿瘤的显像诊断均比较敏感,具有良好的临床应用前景。本文基于"两步-一锅法",经过对商品化Explora FDG4合成模块进行合理的改装发展了18F-FeCH的自动化合成方法。第一步是18F离子与1,2-二对甲苯磺酰基乙烷的亲核取代反应,90℃反应5min,生成标记中间体18F-氟乙基对甲苯磺酰酯。第二步是18F-氟乙基对甲苯磺酰酯与N,N-二甲基-2-羟乙基铵之间的烷基化反应,100℃反应8min,经过Sep-pak硅胶柱分离,获得目标产物18F-FeCH。总合成时间约65min,放射化学产率为30%(未衰变校正),放射化学纯度大于99%。

^(18)F-FMISO的自动化合成改进及其肿瘤乏氧Micro-PET/CT显像

1-H-1-(3-[18F]氟-2-羟基丙基)-2-硝基咪唑(18F-FMISO)是特异性肿瘤乏氧分子影像探针,其PET/CT显像指导肿瘤放疗靶区的勾画具有重要的临床应用价值。本文旨在建立18F-FMISO的改进的自动化合成方法,开展其肿瘤乏氧Micro-PET/CT显像研究。基于标记前体NITTP和简便的"一锅法",利用升级、改进的Explora GN模块,依次完成放射氟化反应(NITTP(10 mg),MeCN(1.0 mL),120 oC,5.0 min)、水解反应(HCl(1.0 mol/L,1.0 mL),130 oC,8.0 min)和HPLC分离纯化,自动化合成18F-FMISO。同时,采取分析型Radio-HPLC和Radio-TLC等方法检测各项质量控制指标,利用Micro-PET/CT进行荷SW1990胰腺肿瘤乏氧显像实验。结果表明,18F-FMISO的自动化生产时间约为65 min,放射化学产率为(30 5.0)%(未衰变校正,n=20),放射化学纯度大于99%,比活度为(2.04 0.17)×1011Bq·mol–1,化学纯度得到改善。Micro-PET/CT显像表明,18F-FMISO在荷SW1990瘤鼠体内均呈全身分布,最佳的肿瘤乏氧显像时间为注射后3.0 h,肿瘤/肌肉吸收比为3.00 0.08。本研究建立了基于HPLC分离纯化而改进的18F-FMISO的自动化合成方法,而且其Micro-PET/CT肿瘤乏氧显像对比度高,为乏氧显像研究提供了可靠的制备方法和基本的实验参考依据。

高产率自动化合成2-^(18)F-2-脱氧-D-葡萄糖

研究了2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖(18F-FDG)的高产率自动化合成工艺。以三氟甘露糖为前体,采用“一锅法”和TRACERlabFXF-N自动化合成装置,在同一反应瓶中进行亲核氟化、氢氧化钠水解两步反应,然后用小柱中和分离纯化制备了F-FDG注射液。F-FDG的总合成时间约24min,未经校正的放化产率约为60%,1818放化纯度大于99%。采用改进了的自动化工艺合成F-FDG注射液,操作简便,可望成为F-FDG较为实用1818的合成方法。

基于Explora FDG4模块的^18F-FMISO的自动化合成

乏氧是大部分实体瘤的一个固有特点,对放疗和化疗均产生很大的阻抗效应,严重影响肿瘤的治疗效果,往往导致不良预后。1-H-1-(3-[18F]氟-2-羟基丙基)-2-硝基咪唑(18F-FMISO)是一种特异性乏氧显像剂,临床上可通过PET/CT检查,评价肿瘤乏氧状况,指导放化疗治疗计划。本文基于对ExploraFDG4合成模块的合理改装发展了18F-FMISO的一种新的自动化合成方法,以1-(2’-硝基-1’-咪唑基)-2-氧-四氢吡喃基-3-氧-甲苯磺酰基-丙二醇为标记前体化合物,采用"两锅法"反应和硅胶柱分离,实现了18F-FMISO快速、可靠的自动化合成,合成时间约为50min,放射化学产率为55%左右(衰变校正之后),放射化学纯度大于98%。

简便、快速自动化合成肿瘤显像剂^(18)F-氟代乙酸盐和1-H-1-(3-^(18)F-2-羟基丙基)-2-^(18)F-硝基咪唑

用“一锅法”和TRACERlab FXF-N自动化合成仪系统合成了18F-氟代乙酸盐(18F-FAC)和1-H-1-(3-18F-2-羟基丙基)-2-硝基咪唑(18F-FMISO)。以溴代乙酸苄酯为前体,在同一反应瓶中经亲核氟化、NaOH水解两步反应及Sep Pak小柱分离纯化制备了18F-FAC注射液,总合成时间小于40min,未经校正的放化产率和放化纯度分别大于45％和99％。以1-(2’-硝基-1’-咪唑基)-2-O-四氢吡喃基-3-O-甲苯磺酰基丙二醇为原料,用类似方法制备了18F-FMISO注射液,总合成时间小于40 min,未经校正的放化产率和放化纯度分别大于40％和95％。采用“一锅法”自动化合成18F-FAC和18F-FMISO注射液,操作简便,该工艺可用制备2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖(18F-FDG)的全自动化合成模块来制备18F-FAC和18F-FMISO注射液。

在CPCU上自动化合成^(18)FMISO

通过调节参数,在CPCU上实现了18FMISO的自动化合成,合成时间约为55 min,放化产率46.2%(EOS),放化纯度>99%。在原有的18FDG专用型合成模块上实现其他亲核氟代药物的自动化合成,必将推动国内18F标记药物的研究。

乏氧显像剂1-H-1-(3-^(18)F-2-羟基丙基)-2-硝基咪唑的自动化合成

为了制备1 H 1 (3 18F 2 羟基丙基) 2 18F 硝基咪唑(18 F FMISO),采用“一锅法”和 Tracerlab FXF N自动化合成装置,以1 (2’ 硝基 1’ 咪唑基) 2 O 四氢吡喃基 3 O 甲苯磺酰基丙二醇为原料,经亲核氟化、水解两步反应制备18F FMISO注射液。总合成时间小于60 min,放化产率和放化纯度分别大于 60%和 99%。采用“一锅法”自动化合成18F FMISO,操作简便,能满足科研和临床正电子发射断层显像的需要。

一锅法自动化合成3’-脱氧-3’-^(18)F-氟代胸苷和O-(2-^(18)F-氟代乙基)-L-酪氨酸

采用"一锅法"和TRACERlab FXF-N自动化合成装置,以3-N-t-叔丁氧羰基-1-[5’-O-(4,4’-二甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰基)-β-D-苏型阿呋喃糖基]胸腺嘧啶为前体,在同一反应瓶中经亲核氟化、盐酸水解两步反应及HPLC分离纯化制备18F-FLT注射液。以乙二醇二对甲苯磺酸酯为起始原料,在同一反应瓶中经亲核氟化和烷基化两步反应及HPLC分离纯化得18F-FET注射液。18F-FLT和18F-FET总合成时间分别约为60min和50min,未校正的放化产率均大于20%,放化纯度均大于95%。18F-FLT和18F-FET注射液质量控制指标符合放射性药物质量要求。

^18F-氟代乙酸盐自动化合成及其动物实验研究

【目的】研究肿瘤显像剂18F-氟代乙酸盐(18F-FAC)的自动化合成工艺及其临床前肿瘤显像评价。【方法】以溴代乙酸苄酯为前体,一种方法是应用商用PET-MF-2V-IT-I型氟-18多功能自动化合成仪,采用在柱水解法,经亲核氟化、在柱水解及Sep-Pak小柱分离纯化制备18F-FAC注射液;另一种方法,采用"一锅法"在同一反应瓶中经亲核氟化、NaOH水解两步反应及Sep-Pak分离纯化制备18F-FAC注射液。对荷肝细胞癌小鼠进行18F-FAC和18F-FDG PET显像。【结果】两种方法制备的18F-FAC注射液放化纯度均大于95%。采用在柱水解法自动化合成18F-FAC,未校正放化产率为50%～60%,总合成时间约28 min。采用"一锅法"自动化合成18F-FAC,未校正放化产率为15%～25%(n=5),总合成时间约26 min。荷肝细胞癌小鼠PET显像结果表明,18F-FAC静脉注射1 h后肿瘤对18F-FAC的摄取明显高于周围的正常组织,肿瘤对18F-FAC的摄取明显高于18F-FDG。【结论】采用在柱水解法自动化合成18F-FAC注射液,操作简便,能满足科研和临床正电子发射断层显像的需要。生产的18F-FAC有助于对肝细胞癌的诊断。

国产模块酸水解全自动化合成18F-FDG

FDG 18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)合成模块一般仅能采用一种工艺进行生产,改变工艺条件会对产品质量造成影响,本文旨在解决此问题,同时优化生产工艺。本研究对国产碱水解FDG合成模块进行改进,省去自动加碱装置及在柱水解部件。通过研究亲核反应时间、盐酸量、水解时间及残留溶剂等影响因素,寻求酸水解合成18F-FDG最优化的合成工艺。从淋洗18F-离子至终产品18F-FDG的总合成时间为27 min,合成效率为60.27%±2.29%(n=37,未校正效率),产品放化纯度大于98%,产量(29.15±3.09)GBq(n=37)。改进的合成工艺实现了自动化、稳定合成18F-FDG,产品满足临床需求,实现了两种不同工艺在同一模块上制备18F-FDG。

^(18)F正电子药物自动化合成装置BNU F-A2的研制及应用

为满足北京日益增长的新型18F药物研究和应用的需要,研制多功能的自动化合成装置迫在眉睫.BNU F-A2型自动化合成装置是北京师范大学研制、以"多功能"和"自动化"为设计原则、一款用于自动化合成18F-放射性药物的装置.该装置可一次加载9种溶液,通过夹管式电磁阀控制流动,反应温度可在当前室温至最高150℃的范围内任意设定,满足单步、多步法18F药物标记及纯化的需要;装置控制程序采用模块化设计,将反应流程划分为若干步骤,通过在每步中设定装置动作和反应条件,完成相应的实验操作流程.装置可通过手动、无线遥控和工作站3种方式操作,以全自动和步进2种方式运行,这样可减少对操作人员的辐射损伤、更好地保护操作人员.应用该装置,自动化合成了乏氧组织显像药物[18F]FMISO和[18F]FET.结果表明:BNU F-A2型合成装置硬件结构设计灵活、控制程序友好、操作简单,满足了新型18F药物研究的需要,正在成为新型18F标记正电子药物研究的有力工具.

多巴胺D_2受体正电子示踪剂——[^(11)C]雷氯必利的自动化合成及质量控制

目的实现正电子放射性示踪药物——[11C]雷氯必利(raclopride)注射剂的全自动化生产,建立质量控制方法,以满足临床研究需要。方法首先采用全新的气相反应法制备出[11C]碘代甲烷(CH3I),然后[11C](CH3I)被氦气推动进入反应器与前体在80℃发生反应,反应混合液经高效液相色谱分离纯化后组方得到[11C]雷氯必利注射液。结果合成时间从加速器轰击结束开始共20 min,放化产率经过衰减校正后为20%,化学纯度大于97%,放化纯度大于99%。产品的无菌及无热原要求均符合规定。结论通过计算机远程控制实现[11C]雷氯必利注射液的全自动合成,简化了操作步骤,而且保证了生产的可靠性和重现性,可完全满足临床需要。

在柱水解法自动化合成^18F-氟代乙酸盐

采用TRACERlab FXF-N自动化合成仪,以溴代乙酸苄酯为前体,经亲核氟化、在柱水解两步反应及Sep-Pak小柱分离纯化制备18F-FAC注射液。总合成时间<20 min,未校正放化产率达60%,放化纯度>95%。在柱水解法适于商售2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖(18F-FDG)全自动化合成模块自动化合成18F-FAC。

多巴胺转运蛋白显像剂^(11)C-β-CFT的全自动化合成

通过对反应条件的优化及合成模块的改进,探索了一种高效、全自动化合成11C-β-CFT的方法。以11CO2为起始原料与LiAlH4、HI或HBr反应生成11CH3I(或11CH3Br),再转化成Triflate-11CH3,最后与nor-β-CFT进行甲基化反应合成11C-β-CFT。整个合成工艺实现了全自动化,产品校正放化产率为70.2%±1.8%,放化纯度大于95%。用新方法合成的11C-β-CFT无菌注射液经pH测定、HPLC检测、内毒素检查、细菌培养及异常毒性检查,均符合注射液要求。用制备的11C-β-CFT对正常志愿者与帕金森病患者进行PET显像,PET显像显示正常对照者双侧纹状体影像清晰,帕金森病患者双侧纹状体不对称性摄取减低。该工艺实现了11C-β-CFT全自动化,放化产率高,工艺简单,有利于工作人员放射防护,显像效果良好,可满足临床需要。

^(11)C-乙酸盐自动化合成改进工艺及PET/CT显像

采用国产碳-11胆碱/蛋氨酸自动合成模块,研究简单、快速、自动化合成11 C-乙酸盐(11 C-AC)的工艺流程。11 C-CO2与溴化甲基镁(MeMgBr)在改进的Loop环内反应生成中间体乙酰溴化镁加合物,中间体经在柱水解和SEP-PAK小柱纯化后制备11 C-AC注射液。总合成时间约8min,校正放化产率为(40.5±4.6)%,放化纯度大于95%。该改进法适于多种商用全自动化模块自动化生产11 C-AC。生产的11 C-AC注射液安全、有效,有望用于动物和人体PET显像研究。

柱分离法自动化合成^(18)F-FLT

使用PET-MF-2V-IT-I型氟-18多功能合成模块,以3-N-t-叔丁氧羰基-1-[5’-O-(4,4’-二甲氧基三苯甲基)-2’-脱氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰基-β-1)-苏戊呋喃糖]胸腺嘧啶为前体,经氟化、水解后小柱分离制得18F-FLT注射液。对荷肝细胞癌小鼠进行18F-FLTPET/CT显像,结果显示,柱分离法合成18F-FLT耗时～35min,放化产率为12%-15%,放化纯度>95%。表明18F-FLT静脉注射1h后肿瘤对18F-FLT的摄取明显高于周围正常组织。该法合成简单、反应时间短、产率高,可满足临床应用。

肿瘤显像剂^(18)F-氟代乙酸盐的自动化合成

为研究肿瘤显像剂18F-氟代乙酸盐(18F-FAC)的自动化合成工艺,采用“一锅法”和TRACERlabFXF-N自动化合成装置,以溴代乙酸苄酯为前体,在同一反应瓶中经亲核氟化、NaOH水解两步反应及HPLC系统分离纯化制备18F-FAC注射液。总合成时间约50min,未校正放化产率和放化纯度分别大于45%和99%。采用“一锅法”自动化合成18F-FAC,操作简便,能满足科研和临床正电子发射断层显像的需要。