Ｅｘｐｌｏｒａ　ＦＤＧ４制備^１８Ｆ－ＦＤＧ、質量控制及影響因素探討

謝　強　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的制備與質量控制以及影響¹⁸F-FDG合成效率的因素。方法 使用醫用回旋加速器，通過¹⁸O(p，n) 18 F 核反應，采用Explora FDG4全自動合成系統制備了¹⁸F-FDG靜脈注射液，對于制備的藥物進行質量控制與影響因素分析。結果 Explora FDG4合成效率65%，¹⁸F-FDG放化純度99%¹⁸F-FDG其他指標符合藥典質量要求，反應體系中殘留的水等影響合成效率。結論 制備的¹⁸F-FDG靜脈注射液使用臨床PET-CT檢查。

【關鍵詞】¹⁸F-FDG ；PET-CT；自動化合成 ；質量控制；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行成像的一種新型技術，將發射正電子的藥物標記在示蹤物上，這些標記的放射性同位素藥物用于顯像人體的生理和生化過程，以達到研究人體病理生理過程的目的。近年來，PET-CT在國內發展迅猛，對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。醫用回旋加速器生產的正電子放射性核素主要用于制備正電子顯像劑。而現如今¹⁸F-FDG是目前應用最廣的發射正電子的放射性藥物，已廣泛應用于腫瘤、冠心病及神經精神疾病的研究和臨床診斷^[1]。 利用本中心最新引進的Siemens Eclipse RD型回旋加速器加速器，Explora FDG4全自動合成系統制備了¹⁸F-FDG靜脈注射液，并進行了全面的質量控制^[2]并且對Explora FDG4全自動合成系統在合成¹⁸F-FDG所受的影響因素進行初步的探討。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 儀器設備 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(Bioscan 公司)；HPLC系統(Alltech，公司) ；Radioflow Detector (Bioscan 公司)；活度計(CRC-15R，美國Capintec公司)。

1.1.2 反應試劑 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分析純。

1.2¹⁸F-FDG的制備^[3]

1.2.1¹⁸F-的生產 采用RDSEclipse RD回旋加速器通過¹⁸O(p，n)¹⁸F核反應，應用小體積(1.2 ml)靶，用11.MeV、36 μA的質子束流連續轟擊靶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-淋洗至反應瓶中并加熱除去 乙腈與水的共沸物；并在反應體系中加入1.5 ml無水乙腈并加熱蒸干。

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

1.2.5¹⁸F-FDG前體水解 加入1N HCL至反應瓶水解乙酰化¹⁸F- FDG，去除乙酰保護基團。生成最終產物¹⁸F- FDG和一些雜質的混合物。

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

1.2.7 獲得最終產物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抽入最終產物瓶中^[4]。

2¹⁸F- FDG的質量控制

2.1 形態外觀 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 把已經制備的¹⁸F- FDG注射液放置活度計測定15 min內不同時間點的活度值(單位：mGi)用半對數法計算半衰期，結果應在(109.8±5)min之間。

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

2.4 放射化學純度 用在1 cm(總長度10 cm)處點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系統的放射化學純度應不小于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，觀察結果，必要時進行解剖看昆明小鼠觀察主要臟器的情況。

2.6 細菌內毒素檢查 取¹⁸F-FDG注射液0.5 ml 稀釋10 倍后進行細菌內毒素檢查，反應時間分別為20 min 和60 min。

2.7 無菌檢查 按文獻，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基和真菌培養基中，并按規定進行觀察。

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，在¹⁸F-標記三氟甘露糖之前反應體系中殘留的任何極其微量的水分都會明顯降低合成效率，如果近期合成效率不穩定，可以在生產之前做一下冷試驗，看看第二步乙腈加入蒸發之后，停止反應，看看反應管中有無液體殘留如果有殘留，調整相關的數據，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 日常生產之后，需要經常清洗反應管，并且在第二次合成之前仔細檢查反應管中有無液體殘留，有無焦化物帖附在管壁上，插入反應管中的塑料管有無接觸反應管底部，如果發現異常及時調整，保持合成效率不下降。

3.3 經常檢查各個部分的密封圈，各個管線接口，仔細觀察計算機上合成過程的圖譜，從圖譜中發現問題，Explora FDG4全自動合成系統采用真空負壓抽吸各種試劑，觀察負壓的最低值是否在-35psi(鎊/平方英寸)以下，或者近期合成負壓狀況有無很大幅度的波動，如果出現異常，及時檢查各個管道接口，各種電子閥，真空泵，真空膜片等及時更換，保持負壓穩定，確保反應過程中可以準確抽吸試劑。

4 結果

4.1¹⁸F- FDG注射液的制備 用36 μA 的質子束流連續轟擊¹⁸O 水60 min 后，按上述合成方法合成的¹⁸F- FDG注射液活度達550 mCi，經時間衰變校正后，其放化產率約65%。

4.2¹⁸F- FDG注射液的質量控制¹⁸F- FDG注射液為無色、澄清溶液。用半對數法計算的半衰期為108 min；HPLC系統測定的化學純度大于99%；TLC法測定的放射化學純度大于95%。小鼠給藥后24 h內，無任何不良反應或死亡發生，解剖未見主要臟器有異常。反應時間分別為20 min 和60 min，兩種試驗的結果相同，均符合要求。無菌檢查3 d 后觀察細菌培養，5 d 后觀察真菌培養，均未見菌落生長。使用精密pH儀測定pH 5.5。

5 討論

¹⁸F-的生產有幾種核反應，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核反應產生氟離子。該法優點是使用回旋加速器，有較高的產額，缺點是靶材料¹⁸O -水價格昂貴，但是近年來¹⁸O -水的價格有了一定幅度的下降。實驗所使用的是德國西門子公司RDS Eclipse RD回旋加速器，靶內填充1.2 ml體積的¹⁸O - 水，撞擊質子的能量為11 MeV，30 μA 的質子束流轟擊1 h產生的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，HCL酸性環境下水解合成出¹⁸F- FDG。有些PET-CT中心采用的是堿性環境下常溫水解，筆者采用德國西門子公司最新的Explora FDG4合成系統，是目前合成效率最高的自動化合成裝置，經時間衰變校正后的合成效率可達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合成的標記反應中是最關鍵的步驟：甘露糖三氟甲基磺酸鹽前體、乙腈、氮氣、陰離子交換柱或試劑盒上的任何痕量水分或雜質都可能導致標記產量下降。因此，必須確保合成模塊的清潔、干燥。實驗中所使用的合成模塊及試藥全部使用一次性無菌產品，并在最終產物瓶中使用了Millipore 0.22 μm的無菌濾器，保證了合成產品的質量。¹⁸F- FDG注射液已經收入《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量控制的指導原則中記錄了¹⁸F- FDG的質量控制的原則和細則。參考《美國藥典》和《歐洲藥典》以及《中國藥典》中附錄ⅪⅩG^[7]進行¹⁸F- FDG。本中心結合自身的實際情況配制的此注射液，制定的自己中心的質控標準可完全保證¹⁸F- FDG注射液的安全使用。現在已經應用于臨床PET-CT檢查并且獲得了滿意效果。

參 考 文 獻

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[3] 李軍，李廣義，等.新型¹⁸F- 脫氧葡萄糖注射液的制備與質量控制 .華西藥學雜志，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價.福建醫藥雜志，2006，28 (1)：1-3.

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[7] 中華人民共和國國家藥典委員會.中國藥典.化學工業出版社，2000：附.