18F Radioizotóp előállítása Siemens Eclipse ciklotronnal

A nagy tisztaságú hidrogén gázból az ionforrás segítségével egyszeresen negatív töltésű hidrogén iont állítunk elő. A kész ionokat a mágnesek segítségével gyorsítja a gép. A változó frekvenciás áram segítségével a rendszer a negatív töltésű részecskéket gyorsítja és körpályára kényszeríti.

  1. 1. ábra A radioizotóp előállításához használt Siemens Eclipse típusú ciklotron

A körpálya végén a hidrogén ionokat a céltárgy felé irányítjuk, miközben egy szénfólia segítségével elvesztik felesleges elektronjaikat és belőlük proton képződik. A protonnal a céltárgyban lévő 18O-nel dúsított vizet sugarazzuk be, melynek során olyan p,n típusú magreakció játszódik le, amiben 18F képződik. A ciklotron helyiség alatt elhelyezkedő ólomárnyékolt vezeték segítségével az elkészült 18F tartalmú oldatot a 18F-FDG előállítására szolgáló szintén ólomárnyékolt szintézisfülkébe juttatjuk.

Az FDG

Hatóanyag: 2-Radiofluor-[18F]-dezoxiglükóz szinonim név: Fludezoxiglükóz (18F)
Kémiai név: 2-18F fluoro-2-dezoxi-D-glükóz

Szerkezeti képlet:

Általános tulajdonság

2-18F fluoro-2-deoxi-D-glükóz (18F FDG, FDG) radioaktív izotópot tartalmazó hatóanyag (hozzáadott hordozót nem tartalmaz).

A 18F radionuklid előállítására alkalmazott magreakció: 18O(p,n)18F

[18F] radionuklid fizikai jellemzői:

[18F] fizikai felezési idő: 109,7 perc

[18F] izotóp bomlása 635 keV energiájú pozitron kibocsájtásával (97%) illetve elektron befogással (EC: 3%) megy végbe.

A pozitronok annihilálódásakor keletkező γ-sugárzás energiája: 511 keV.

Az FDG oldatos injekció szintézisének lépései

Első lépésben a szintézishez használt kazetta öblítése zajlik. Az első öblítést azért végzi el a rendszer, hogy kondícionálja a kazettát.

2. ábra Az FDG oldatos injekció előállításához használt Trasis All in One 18 szintézis panel

  1. 2. ábra Az FDG oldatos injekció előállításához használt Trasis All in One 18 szintézis panel

Előkészítő lépések

A Sep-Pak oszlopok aktiválása acetonitrillel, valamint a prekurzor feloldása vízmentes acetonitrilben. Az alumina oszlopot ezután átöblíti a rendszer a citrát puffer oldattal. A Sep-Pak oszlopok öblítése vízzel történik.

18F aktivitás fogadása a ciklotronból: Az operátor kinyitja a radioaktivitást fogadó fojtószelepet ahhoz, hogy a radioaktív oldat áthaladhasson a ciklotronból a szintézispanelre. Amennyiben az összes aktivitás megérkezett, indítható a kémiai szintézis.

3. ábra Az FDG oldatos injekció szintéziséhez használt Trasis Dual Run szintézis kazetta

  1. 3. ábra Az FDG oldatos injekció szintéziséhez használt Trasis Dual Run szintézis kazetta

A dúsított víz visszanyerése: A besugárzott víz a QMA oszlopon keresztül áramlik át, amely megköti a [18F]-fluoridot. A [18F]F-fluoridot a QMA-ról a reaktor ampullába eluáljaa Kryptofix oldat, amit vízmentes acetonitrillel öblít le a reakciós ampullába. A dúsított víz a megfelelő gyűjtőedénybe kerül.

Bepárlás: Az eluált [18F]-fluorid oldatot enyhe nitrogénáramban bepároljuk.

Szubsztitúció

A prekurzor oldatot átjuttatja a reaktorba és lezajlik a szubsztitució. Ezután a nyomjelzett [18F]TAG-et hígítja vízzel, majd megköti egy tC18-as oszlopon.

Hidrolízis: Az oszlopot alaposan átöblíti vízzel, átmossa nitrogénnel majd nátrium-hidroxid oldattal hidrolizálja, amely a [18F]TAG védő acetil-csoportjait hidrolizálja. A keletkezett FDG-t citrát puffer.

Tisztítás és kihozatal: Ezt az oldatot megtisztítja az alumina oszlopon és a tC18 oszlopon keresztül a végtermék ampullába. Ugyanezt a vezetéket újra átöblíti 6 ml vízzel, hogy összegyűjtse a maradék terméket is.

Az FDOPA

 

Hatóanyag: 3,4-dihidroxi-6-radiofluor-[18F]-fenilalanin
szinonim név: Fluorodopa (18F), [18F]FDOPA
Kémiai név: 3,4-dihidroxi-6-radiofluor-[18F]-l-fenilalanin

Szerkezeti képlet:

Általános tulajdonság

3,4-dihidroxi-6-[18F]-fluoro-l-fenilalanin ([18F]FDOPA, FDOPA) radioaktív izotópot tartalmazó hatóanyag (hozzáadott hordozót nem tartalmaz).

A [18F] radionuklid előállítására alkalmazott magreakció: 18O(p,n)18F

[18F] radionuklid fizikai jellemzői:

[18F] fizikai felezési idő: 109,7 perc

[18F] izotóp bomlása 635 keV energiájú pozitron kibocsájtásával (97%) illetve elektron befogással (EC: 3%) megy végbe.

A pozitronok annihilálódásakor keletkező γ-sugárzás energiája: 511 keV

Az FDOPA oldatos injekció szintézisének lépései

A gyártó személyzet első lépésben betölti az FDOPA szintézisét vezérlő programot, majd a szoftver elvégzi a szükséges ellenőrzéseket a radiofarmakon gyártására szolgáló panelon.

2. ábra Az FDG oldatos injekció előállításához használt Trasis All in One 18 szintézis panel

  1. 4. ábra Az FDOPA oldatos injekció szintéziséhez használt Trasis AIO 30-as szintézis panel

Az ellenőrzést követően a gyártó személyzet felhelyezi az FDOPA szintéziséhez használt egyszer használatos szintézis kazettát.

A szoftver elvégzi a kazetta illetve a panel közötti csatlakozások épségét. A gyártó személyzet elkészíti a szintézishez szükséges eluenseket és felhelyezi a reagenseket a kazetta megfelelő helyeire.

5. ábra Az FDOPA oldatos injekció szintéziséhez használt Trasis szintézis kazetta

  1. 5. ábraAz FDOPA oldatos injekció szintéziséhez használt Trasis szintézis kazetta

A szoftver elvégzi a különböző fecskendők átöblítését, a reagensek feloldását és a megfelelő oszlopok kondícionálását.

18F aktivitás fogadása a ciklotronból: Az operátor kinyitja a radioaktivitást fogadó fojtószelepet ahhoz, hogy a radioaktív oldat áthaladhasson a ciklotronból a szintézispanelre. Amennyiben az összes aktivitás megérkezett, indítható a kémiai szintézis.

A dúsított víz visszanyerése: A besugárzott víz a QMA oszlopon keresztül áramlik át, amely megköti a [18F]-fluoridot. A [18F]F-fluoridot a QMA-ról a reaktor ampullába eluáljaa Kryptofix oldat, amit vízmentes acetonitrillel öblít le a reakciós ampullába. A dúsított víz a megfelelő gyűjtőedénybe kerül.

Bepárlás

Az eluátum oldószertartalmának (víz és metanol) elpárologtatása.

Szubsztitúció

A vízmentes [18F]fluorid és 6-nitroveratraldehid között koronaéter fázistranszfer (Kryptofix 2.2.2.) katalizátor és 1,1 ml DMF jelenlétében magas hőmérsékleten lejátszódik a nukleofíl szubsztitúció, amelynek során 2-[18F]fluoro-4,5-dimetoxi-benzaldehid keletkezik.

Redukció

Az előző lépésben keletkezett 2-[18F]fluoro-4,5-dimetoxi-benzaldehid-t a reakcióedényből egy tC18 oszlopra visszük, és ott nátrium-borohidrid hozzáadásával szoba hőmérsékleten, normál nyomáson az intermedier aldehid csoportját hidroxil csoporttá redukálja.

Halogénezés

Az előző lépésben keletkezett (2-[18F]fluoro-4,5-dimetoxifenil)-metanolt halogenizáljuk két lépcsőben, 3 és 5±0,5ml 57%-os jódsavval.  Nukleofil szubsztitúció játszódik le, amelynek során 1-[18F]fluoro-4,5-dimetoxi-benzén keletkezik. A keletkezett intermediert DCM-al leeluálja a tC18-as oszlopról és két darab kálcium-karbonát tartalmú szárító oszlopn keresztül a 2. számú reaktorba kerül.

Alkilezés

A második reaktorban levő 1-[18F]fluoro-4,5-dimetoxi-benzénhez  hozzáadja az alkilező ampulla tartalmát (1,6 ml DKM-ben oldott 30±10 mg N,N defenil-metilén-glicin-tercbutil-észter és 8±2 chinconidin), majd 0,4±0,1ml kálium-hidroxidot. A lejátszódó reakció eredményeként terc-butil 2-((difenil(metilén)amino)-3-(2–[18F]fluoro-4,5-dimetoxifenil)-propaonát keletkezik. Az elegyből a DKM-et bepárlással eltávolítja a rendszer.

Védőcsoport eltávolítás

Az előző lépésben keletkezett 2-((difenil(metilén)amino)-3-(2–[18F]fluoro-4,5-dimetoxifenil)-propaonátot 2±0,2 ml 57%-os jódsavval reagáltatjuk magas hőmérsékleten és vákuum alatt.   Ez alatt a lépés alatt megtörténik a védőcsoportok eltávolítása, s megkapjuk kívánt [18F]-L-FDOPA-t.

HPLC tisztítás és kihozatal

A kémiai és radiokémiai tisztaság elérének céljából a kapott [18F]-L-FDOPA-t egy félpreparatív HPLC oszlopon tisztítjuk. Az osztóberendezés gyűjtőampullájába a tisztítás vége előtt citrátpufferben feloldott aszkorbinsavas elegyet küld a rendszer, a pH beállítása és a végtermék stabilizálásának érdekében. A tisztítás végeztével a [18F]-L-FDOPA a végtermék kivezetésen keresztül távozik a szintézismodulról az osztóberendezés gyűjtőampullájába, majd a vezetékszakaszt átfújatja. Ezt követően több lépésben ad a gyűjtőampulla tartalmához hozzá aszkorbinsavat és citrát puffert.

Az elkészült FDG illetve FDOPA oldatos injekció letöltése

A letöltést egy CRP5 típusú osztóberendezéssel és a hozzá kapcsolódó cserélhető osztószerelékkel végezzük.

6. ábra Az osztáshoz használt TEMA CRP5-ös berendezés

  1. 6. ábra Az osztáshoz használt TEMA CRP5-ös berendezés

Az injekciós oldatot steril ampullákba töltjük steril, 0.22 μm pórusátmérőjű membránszűrőn keresztül. Az ampullákat az osztást megelőzően matricákkal látjuk el, névnek és a letöltött térfogatnak megfelelően.

7. ábra Az oldatos injekció letöltéséhez használt steril ampulla

  1. 7. ábra Az oldatos injekció letöltéséhez használt steril ampulla

A diagnosztikai ampullákat és a minőségellenőrzés mintáit egyidőben (közvetlenül egymás után) azonos típusú 10 mL-es ampullákba töltjük le.