Ｅｘｐｌｏｒａ　ＦＤＧ４制備^１８Ｆ－ＦＤＧ、質(zhì)量控制及影響因素探討

謝　強(qiáng)　汪世存　謝吉奎　方　雷　潘　博　展鳳麟

【摘要】 目的 研究正電子藥物¹⁸F-FDG的制備與質(zhì)量控制以及影響¹⁸F-FDG合成效率的因素。方法 使用醫(yī)用回旋加速器，通過¹⁸O(p，n) 18 F 核反應(yīng)，采用Explora FDG4全自動(dòng)合成系統(tǒng)制備了¹⁸F-FDG靜脈注射液，對(duì)于制備的藥物進(jìn)行質(zhì)量控制與影響因素分析。結(jié)果 Explora FDG4合成效率65%，¹⁸F-FDG放化純度99%¹⁸F-FDG其他指標(biāo)符合藥典質(zhì)量要求，反應(yīng)體系中殘留的水等影響合成效率。結(jié)論 制備的¹⁸F-FDG靜脈注射液使用臨床PET-CT檢查。

【關(guān)鍵詞】¹⁸F-FDG ；PET-CT；自動(dòng)化合成 ；質(zhì)量控制；影響因素

Preparation quality control and influential factor of¹⁸F-FDG using Explora FDG4 XIE Qiang，WANG Shi-cun，XIE Ji-kui，et al.PET-CT center，An hui provincial hospital，Hefei，230001，China

【Abstract】 Objective To develop the preparation quality control and influential factor of¹⁸F-FDG synthesis，a positron emission tomography imaging agent.Methods¹⁸F-FDG was synthesis automatically via nuclear¹⁸O(p，n) 18 F by medical cyclotron and Explora FDG4 automatic synthesis system .To develop influential factor of¹⁸F-FDG preparation.Results The corrected yield was about 65% and radiochemical purity was over 99%.The rudimental water in reaction system affect the yield of¹⁸F-FDG.Conclution¹⁸F-FDG for intravenous injection was suitable for PET-CT scan.

【Key words】¹⁸F-FDG；PET-CT；Automatic synthesis；Quality control；Influential factor

PET-CT是利用正電子藥物進(jìn)行成像的一種新型技術(shù)，將發(fā)射正電子的藥物標(biāo)記在示蹤物上，這些標(biāo)記的放射性同位素藥物用于顯像人體的生理和生化過程，以達(dá)到研究人體病理生理過程的目的。近年來，PET-CT在國內(nèi)發(fā)展迅猛，對(duì)于正電子藥物的需求在量和品種方面要求越來越大。PET-CT顯像的先決條件是制備各種正電子顯像劑或稱為正電子藥物。醫(yī)用回旋加速器生產(chǎn)的正電子放射性核素主要用于制備正電子顯像劑。而現(xiàn)如今¹⁸F-FDG是目前應(yīng)用最廣的發(fā)射正電子的放射性藥物，已廣泛應(yīng)用于腫瘤、冠心病及神經(jīng)精神疾病的研究和臨床診斷^[1]。 利用本中心最新引進(jìn)的Siemens Eclipse RD型回旋加速器加速器，Explora FDG4全自動(dòng)合成系統(tǒng)制備了¹⁸F-FDG靜脈注射液，并進(jìn)行了全面的質(zhì)量控制^[2]并且對(duì)Explora FDG4全自動(dòng)合成系統(tǒng)在合成¹⁸F-FDG所受的影響因素進(jìn)行初步的探討。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 儀器設(shè)備 回旋加速器(RDS Eclipse RD，德國西門子公司) ；FDG合成模塊(Explora FDG4，德國西門子公司) ；TLC系統(tǒng)(Bioscan 公司)；HPLC系統(tǒng)(Alltech，公司) ；Radioflow Detector (Bioscan 公司)；活度計(jì)(CRC-15R，美國Capintec公司)。

1.1.2 反應(yīng)試劑 97%¹⁸O-H₂O(美國劍橋同位素公司)；1，3，4，6-四-O -乙酰基-2-O- 三氟甲烷磺酰基-β-D- 吡喃甘露糖(三氟甘露糖)(ABX公司)；乙腈(Aldrich公司)；碳酸鉀(Aldrich公司)；K222(Aldrich公司)；鹽酸(Aldrich公司)；滅菌注射用水(Baxter公司)QMA，C-18，Alu柱均為Waters公司；AG11A8，AG50W純化樹脂均為BIO-RAD公司，其它普通試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2¹⁸F-FDG的制備^[3]

1.2.1¹⁸F-的生產(chǎn) 采用RDSEclipse RD回旋加速器通過¹⁸O(p，n)¹⁸F核反應(yīng)，應(yīng)用小體積(1.2 ml)靶，用11.MeV、36 μA的質(zhì)子束流連續(xù)轟擊靶60 min。

1.2.2¹⁸F-的捕獲 從回旋加速器中傳出來的¹⁸F-通過4-(4-甲基哌啶) 吡啶陰離子交換樹脂(簡稱：QMA分離柱。使用0.5M K2CO3溶液5 ml，無菌注射用水5 ml，20 ml空氣分別并將QMA分離柱激活)，¹⁸F-被吸附在QMA柱子上；

1.2.3¹⁸F-的洗脫 用1.6 ml K222/K₂CO₃溶液(無水乙腈和水以19：1的比例溶解)將吸附在QMA柱上的¹⁸F-淋洗至反應(yīng)瓶中并加熱除去 乙腈與水的共沸物；并在反應(yīng)體系中加入1.5 ml無水乙腈并加熱蒸干。

1.2.4¹⁸F- FDG前體的標(biāo)記 加入無水乙腈溶解的三氟甘露糖 (25 mg/ml)1.9 ml 至反應(yīng)瓶，在90℃進(jìn)行標(biāo)記反應(yīng)，加熱除去反應(yīng)體系中的乙腈，此步驟反應(yīng)生成乙酰化的¹⁸F- FDG。

1.2.5¹⁸F-FDG前體水解 加入1N HCL至反應(yīng)瓶水解乙酰化¹⁸F- FDG，去除乙酰保護(hù)基團(tuán)。生成最終產(chǎn)物¹⁸F- FDG和一些雜質(zhì)的混合物。

1.2.6¹⁸F- FDG純化、pH 和滲透度的調(diào)節(jié) 水解完成后，得到的¹⁸F-FDG溶液按下列步驟進(jìn)行純化：先通過AG50W樹脂吸附反應(yīng)體系中的K222，再通過AG11A8除部分水解化合物和非極性副產(chǎn)品以及平衡PH值；然后通過氧化鋁柱，去除最后殘余的未反應(yīng)的¹⁸F- 氟化物離子，最后通過C-18，柱純化。

1.2.7 獲得最終產(chǎn)物¹⁸F- FDG 用10 ml 滅菌注射用水淋洗純化柱水淋洗出¹⁸F- FDG最后通過孔徑為0.22 μm 的過濾器將¹⁸F- FDG抽入最終產(chǎn)物瓶中^[4]。

2¹⁸F- FDG的質(zhì)量控制

2.1 形態(tài)外觀 透過肉眼觀察，¹⁸F- FDG注射液必須澄清、無色或者淡黃色、無顆粒、無絮狀物。

2.2¹⁸F- FDG半衰期的鑒定 把已經(jīng)制備的¹⁸F- FDG注射液放置活度計(jì)測定15 min內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的活度值(單位：mGi)用半對(duì)數(shù)法計(jì)算半衰期，結(jié)果應(yīng)在(109.8±5)min之間。

2.3 化學(xué)純度 用HPLC系統(tǒng)測定¹⁸F- FDG注射液的化學(xué)純度，以C18-柱為層析柱，以乙腈- 水(85∶15) 為流動(dòng)相，流速1.0 ml/min，測得化學(xué)純度為99%。

2.4 放射化學(xué)純度 用在1 cm(總長度10 cm)處點(diǎn)樣的硅膠薄層層析板在乙腈- 水的混合溶劑(85∶15) 中展開，¹⁸F-FDG通過TLC系統(tǒng)的放射化學(xué)純度應(yīng)不小于95%。

圖1

2.5 急性毒性檢查 取健康合格的昆明小鼠10只，分別尾靜脈注射¹⁸F- FDG注射液0.5 ml，觀察24 h，觀察結(jié)果，必要時(shí)進(jìn)行解剖看昆明小鼠觀察主要臟器的情況。

2.6 細(xì)菌內(nèi)毒素檢查 取¹⁸F-FDG注射液0.5 ml 稀釋10 倍后進(jìn)行細(xì)菌內(nèi)毒素檢查，反應(yīng)時(shí)間分別為20 min 和60 min。

2.7 無菌檢查 按文獻(xiàn)，取0.2 ml¹⁸F- FDG注射液分別接種于7.5 ml 硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基和真菌培養(yǎng)基中，并按規(guī)定進(jìn)行觀察。

2.8 pH值 用精密pH試紙測定¹⁸F- FDG注射液的pH值，pH應(yīng)在4.5～8.5之間。

3 影響合成效率因素

3.1 由于三氟甘露糖親水性特別強(qiáng)，在¹⁸F-標(biāo)記三氟甘露糖之前反應(yīng)體系中殘留的任何極其微量的水分都會(huì)明顯降低合成效率，如果近期合成效率不穩(wěn)定，可以在生產(chǎn)之前做一下冷試驗(yàn)，看看第二步乙腈加入蒸發(fā)之后，停止反應(yīng)，看看反應(yīng)管中有無液體殘留如果有殘留，調(diào)整相關(guān)的數(shù)據(jù)，直至乙腈和水的混合物正好共沸蒸干，這樣有利于提高合成效率。

3.2 日常生產(chǎn)之后，需要經(jīng)常清洗反應(yīng)管，并且在第二次合成之前仔細(xì)檢查反應(yīng)管中有無液體殘留，有無焦化物帖附在管壁上，插入反應(yīng)管中的塑料管有無接觸反應(yīng)管底部，如果發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整，保持合成效率不下降。

3.3 經(jīng)常檢查各個(gè)部分的密封圈，各個(gè)管線接口，仔細(xì)觀察計(jì)算機(jī)上合成過程的圖譜，從圖譜中發(fā)現(xiàn)問題，Explora FDG4全自動(dòng)合成系統(tǒng)采用真空負(fù)壓抽吸各種試劑，觀察負(fù)壓的最低值是否在-35psi(鎊/平方英寸)以下，或者近期合成負(fù)壓狀況有無很大幅度的波動(dòng)，如果出現(xiàn)異常，及時(shí)檢查各個(gè)管道接口，各種電子閥，真空泵，真空膜片等及時(shí)更換，保持負(fù)壓穩(wěn)定，確保反應(yīng)過程中可以準(zhǔn)確抽吸試劑。

4 結(jié)果

4.1¹⁸F- FDG注射液的制備 用36 μA 的質(zhì)子束流連續(xù)轟擊¹⁸O 水60 min 后，按上述合成方法合成的¹⁸F- FDG注射液活度達(dá)550 mCi，經(jīng)時(shí)間衰變校正后，其放化產(chǎn)率約65%。

4.2¹⁸F- FDG注射液的質(zhì)量控制¹⁸F- FDG注射液為無色、澄清溶液。用半對(duì)數(shù)法計(jì)算的半衰期為108 min；HPLC系統(tǒng)測定的化學(xué)純度大于99%；TLC法測定的放射化學(xué)純度大于95%。小鼠給藥后24 h內(nèi)，無任何不良反應(yīng)或死亡發(fā)生，解剖未見主要臟器有異常。反應(yīng)時(shí)間分別為20 min 和60 min，兩種試驗(yàn)的結(jié)果相同，均符合要求。無菌檢查3 d 后觀察細(xì)菌培養(yǎng)，5 d 后觀察真菌培養(yǎng)，均未見菌落生長。使用精密pH儀測定pH 5.5。

5 討論

¹⁸F-的生產(chǎn)有幾種核反應(yīng)，本PET-CT中心采用的方法是以豐度為97%的¹⁸O 為原料，以¹⁸O(p，n) 18 F核反應(yīng)產(chǎn)生氟離子。該法優(yōu)點(diǎn)是使用回旋加速器，有較高的產(chǎn)額，缺點(diǎn)是靶材料¹⁸O -水價(jià)格昂貴，但是近年來¹⁸O -水的價(jià)格有了一定幅度的下降。實(shí)驗(yàn)所使用的是德國西門子公司RDS Eclipse RD回旋加速器，靶內(nèi)填充1.2 ml體積的¹⁸O - 水，撞擊質(zhì)子的能量為11 MeV，30 μA 的質(zhì)子束流轟擊1 h產(chǎn)生的¹⁸F-的放射性通常在1000～1100 mCi之間。¹⁸F- FDG的合成普遍采用的是親核取代反應(yīng)，HCL酸性環(huán)境下水解合成出¹⁸F- FDG。有些PET-CT中心采用的是堿性環(huán)境下常溫水解，筆者采用德國西門子公司最新的Explora FDG4合成系統(tǒng)，是目前合成效率最高的自動(dòng)化合成裝置，經(jīng)時(shí)間衰變校正后的合成效率可達(dá)85% 以上。而且一次可以合成4批次的¹⁸F- FDG，大大滿足PET中心需求用藥量。在¹⁸F- FDG合成的標(biāo)記反應(yīng)中是最關(guān)鍵的步驟：甘露糖三氟甲基磺酸鹽前體、乙腈、氮?dú)狻㈥庪x子交換柱或試劑盒上的任何痕量水分或雜質(zhì)都可能導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)量下降。因此，必須確保合成模塊的清潔、干燥。實(shí)驗(yàn)中所使用的合成模塊及試藥全部使用一次性無菌產(chǎn)品，并在最終產(chǎn)物瓶中使用了Millipore 0.22 μm的無菌濾器，保證了合成產(chǎn)品的質(zhì)量。¹⁸F- FDG注射液已經(jīng)收入《美國藥典》^[5]和《歐洲藥典》^[6]，尚未收入中國的藥典，但是在《中國藥典》中附錄ⅪⅩG 正電子類放射性藥品質(zhì)量控制的指導(dǎo)原則中記錄了¹⁸F- FDG的質(zhì)量控制的原則和細(xì)則。參考《美國藥典》和《歐洲藥典》以及《中國藥典》中附錄ⅪⅩG^[7]進(jìn)行¹⁸F- FDG。本中心結(jié)合自身的實(shí)際情況配制的此注射液，制定的自己中心的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)可完全保證¹⁸F- FDG注射液的安全使用。現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于臨床PET-CT檢查并且獲得了滿意效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張政偉，華逢春，管一暉，等.氟¹⁸F脫氧葡萄糖的多中心臨床研究.核技術(shù)，2005，28(10)：771-775.

[2] 高曉，唐剛?cè)A，王明芳，等.正電子顯像劑¹⁸F- FDG的制備與質(zhì)量控制 .第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(5)：357-358.

[3] 李軍，李廣義，等.新型¹⁸F- 脫氧葡萄糖注射液的制備與質(zhì)量控制 .華西藥學(xué)雜志，2004，19(1)：8-10.

[4] 陳澤龍，王楷堂，等.18 F-FDG顯像劑的制備及其在腫瘤診斷中的作用評(píng)價(jià).福建醫(yī)藥雜志，2006，28 (1)：1-3.

[5] Som P，Athins H L，Bandoypadhyay D，et al.J Nucl Med，1980，21(7)：670-675.

[6] Stumpe K D M，Urbinelli M，Steinert H C，et al.Eur J Nucl Med，1998，25(7)：721-728.

[7] 中華人民共和國國家藥典委員會(huì).中國藥典.化學(xué)工業(yè)出版社，2000：附.