張錦明，張曉軍，劉鍵，陳英茂，田嘉禾

（中國人民解放軍總醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，北京100853）

隨著PET／CT的臨床廣泛應(yīng)用，需要更多高質(zhì)量、特異性的正電子放射性藥物以滿足臨床的不同需求［1－5］。目前幾乎所有的正電子放射性藥物由模塊自動化合成，采用專用模塊或多功能模塊可以合成種類繁多的放射性藥物［6－11］。由于受場地和經(jīng)費限制，PET中心不可能配備所有的合成模塊。部分PET中心盡管有多種模塊，但仍無法合成某些放射性藥物。如國產(chǎn)分體式11C多功能模塊，沒有配備半制備的HPLC純化系統(tǒng)，不能合成需HPLC純化的11C正電子放射性藥物，如11C-PIB和11C-PK11195等。文獻［12］采用兩種模塊組合的方式合成了11C-PIB和11CRaclopride。本研究將國產(chǎn)的11C模塊中的碘代甲烷（或三氟甲基磺酰基甲烷）和國產(chǎn)18F多功能模塊聯(lián)合使用，利用氟多能模塊上第二反應(yīng)系統(tǒng)和半制備HPLC純化系統(tǒng)，合成臨床研究常用的11C放射性藥物。

1 實驗材料

H M-20回旋加速器：日本住友重機械株式會社；分體式11C多功能合成模塊：由碘代甲烷（Triflate在線轉(zhuǎn)換）及11C多功能模塊組成；PET-MV-2-IT-1氟多功能模塊，配有兩個反應(yīng)系統(tǒng)及Alltech半制備HPLC系統(tǒng)：派特（北京）科技公司；HPLC分析儀，配Biocan Flow Count放射性檢測器和2487紫外檢測器，Sep-Pak C-18：美國 Waters公司；1 mol／L的氫化鋰鋁四氫呋喃溶液：美國Sig ma公司；57%HI（AR）：美國Acros公司；乙醇（USP級）：美國 Milenniu m公司；丙酮（AR）：美國 Sig ma公司；Nor-Ralopride、PIB-0、Nor-DASB、Nor-PK11195前體：江蘇華益科技有限公司。

2 實驗方法

2.1 11 C-CH3I的合成及轉(zhuǎn)換

國產(chǎn)碘代甲烷模塊和氟多功能模塊的第二反應(yīng)管系統(tǒng)示于圖1。在第一個熱室內(nèi)完成（圖1中的Hot Cell 1），由H M-20回旋加速器經(jīng)14N（p，α）11C反應(yīng)在靶內(nèi)生成11CO2，將11CO2傳到合成器的LOOP環(huán)上，LOOP環(huán)浸于液氮內(nèi)。將LOOP環(huán)脫離液氮后經(jīng)空氣加熱，用40 mL／min的氮氣將LOOP環(huán)內(nèi)11CO2送入到含0.2 mL 1 mol／L的氫化鋰鋁四氫呋喃溶液中，此時11CO2與氫化鋰鋁生成復(fù)合鹽，通入氮氣并加熱除THF。加入0.2 mL 57%氫碘酸，復(fù)合鹽水解并與氫碘酸反應(yīng)生成11C-碘代甲烷，加熱并通入氮氣將11C-碘代甲烷蒸出到11C-CH3－Triflate轉(zhuǎn)化爐，11C碘代甲烷在線轉(zhuǎn)換成11CCH3－Triflate。

將11C-CH3－Triflate通入到 PET-MV-2-IT-1氟多功能模塊的第二反應(yīng)管中（圖1中的Hot Cell 2），根據(jù)合成不同的藥物，在反應(yīng)管中加不同的前體、溶劑和輔料，并根據(jù)需要加熱，反應(yīng)完畢將反應(yīng)液體轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶，并用流動相稀釋反應(yīng)液后用半制備HPLC進行分離、純化。

2.2 藥物的合成及HPLC純化

2.2.111C-Ralopride的合成

合成11C-Ralopride的條件［14］。在第二反應(yīng)管中加入0.1 mg的 Nor-Racl opride和0.3 mL的丙酮及10μL 1 mol／L Na OH。常溫下通入11C-CH3－Triflate，加 熱 反 應(yīng) 管 到 80 ℃，反 應(yīng)1 min，4 mL 30%的乙腈將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶經(jīng)HPLC純化。HPLC流動相為V（30% 乙腈）∶V（0.1 mol／L 甲酸銨溶液）＝1∶1，流速為6 mL／min.半 制 備 柱 為 Grace Allti ma C-18 HPLC柱，10 mm×250 mm以下相同。

2.2.211C-PIB的合成

［15］合成11C-PIB，在第二反應(yīng)管中加入2 mg的PIB-0和0.3 mL的乙腈／丙酮混合液（1∶1），常溫下通入11C-CH3－Triflate，4 mL 50%的乙腈將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶，并HPLC純化。HPLC流動相為V（50% 乙腈）∶V（0.5%乙酸）＝1∶1，流速為6 mL／min。

2.2.311C-DASB的合成

參考文獻［16］合成11C-DASB，在第二反應(yīng)管中加入1 mg的去甲基DASB前體和的500μL DMSO溶液，加熱反應(yīng)管到80℃，反應(yīng)2 min后用4 mL 40%的乙腈將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶，并HPLC純化。HPLC流動相為V（40% 乙腈）∶V（0.1 mol／L甲酸銨）＝1∶1，流速為6 mL／min。

圖1 國產(chǎn)碘代甲烷模塊（左）和氟多功能模塊的第二反應(yīng)管系統(tǒng)（右）Fig.1The methyl iodide module and the second reactor in home made PET-MV-2-F module

2.2.411C-PK11195的合成

參考文獻［17］合成11C-PK11195，在第二熱室中加入1 mg的去甲基PK11195前體、9 mg KOH和500μL DMSO溶液，加熱反應(yīng)管到100℃，反應(yīng)2 min后用3 mL 60%的乙醇和1 mL 1 mo L／L HCl混合液轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶，并HPLC純化。HPLC流動相為60% 乙醇，流速為5 mL／min。

2.3 11 C放射性藥物的質(zhì)量控制

采用HPLC分析檢測藥物放化純度，2487紫外分光光度計，檢測波長：254 n m；515雙泵，分析柱為反相 Nova-Par k C-18柱（3.9 mm×150 mm），Bio-Scan的Flo w-Count放射性檢測器。流動相同半制備HPLC，流速為1 mL／min。

3 結(jié)果和討論

3.1 氟多功能模塊合成11 C-Raclopride

為了提高甲基化效率，用11C-CH3－Triflate替代11C-CH3I通入裝有前體的第二反應(yīng)管中，在堿性條件下11C-CH3－Triflate與前體反應(yīng)，經(jīng)HPLC分離，其結(jié)果示于圖2。

由圖2可見，有三個放射性峰，3 min左右的第一個峰為未反應(yīng)11C-CH3－Triflate，收集保留時間在17.5 min的峰為11C-Racl opride，在保留時間為11 min處的峰可能是11C-CH3－Triflate與前體上的叔胺反應(yīng)生成季胺，是丙酮溶劑特有的副反應(yīng)，如果將溶劑換成DMSO后HPLC上該峰不出現(xiàn)，原因不詳。由11C-CH3－Triflate合成11C-Raclopride共耗時20 min，校正合成效率為（38.2±4.5）%（n＝10）?？梢赃m當(dāng)提高半制備HPLC流動相中乙腈的含量到35%以縮短合成時間。半成品經(jīng)固相萃取后，分析產(chǎn)品的放化純度。

圖2 11 C-Raclopride的半制備HPLC分離放射性圖譜Fig.2Semipreparative radioactive of HPLC traces for 11 C-Raclopride

11C-Racl opride的分析 HPLC放射性圖譜示于圖3。從圖3可見，僅一個放射性峰，經(jīng)與共進標(biāo)準(zhǔn)品的紫外對比，該峰即為11C-Raclopride，其放化純度大于99%。

3.2 氟多功能模塊合成11 C-PIB

由于PIB-0上有二個可甲基化的基團，為了防止苯酚的甲基化，在中性條件下用11C-CH3－Triflate作甲基化試劑。11C-CH3－Triflate通入第二反應(yīng)管的丙酮與乙腈混合液中，中性、室溫下11C-CH3－Triflate與前體的氨基反應(yīng)，經(jīng) HPLC分離，其結(jié)果示于圖4。

圖3 11 C-Raclopride的分析HPLC放射性圖譜Fig.3 11 C-Raloprid quality control of radiochemical purity

圖4 11 C-PIB的半制備HPLC分離放射性圖譜Fig.4 HPLC purification of 11 C-PIB

從圖4可見，有兩個放射性峰，保留時間在3.5 min的為未反應(yīng)的11C-CH3－Triflate，保留時間為7.8 min為產(chǎn)品11C-PIB。與文獻相比，雖然是采用兩種模塊合成，但放射性峰的保留時間一致，文獻中11C模塊一體機測量放射性探頭屏蔽較好，基線幾乎為零［15］。本研究中放射性基線受合成劑量影響較大，但不影響產(chǎn)品的鑒別與收集，因氟模塊中反應(yīng)管無法冷卻到室溫以下。常溫下合成效率為（68.4±3.2）%（n＝12），從11C-CH3－Triflate到產(chǎn)品11C-PIB 共需10 min。產(chǎn)品的HPLC分析示于圖5。

11C-PIB分析HPLC放射性譜示于圖5。從圖5可見，放射性峰與標(biāo)準(zhǔn)品共進樣鑒定，該峰為11C-PIB，產(chǎn)品放化純度大于98%。文獻詳細討論了影響11C-PIB合成的因素，同時研究了提高產(chǎn)品純度的方法，盡管經(jīng)HPLC分離，仍有少量未反應(yīng)的雜質(zhì)，可能與流動相有關(guān)。

3.3 氟多功能模塊合成11 C-DASB

文獻一般采用11C-CH3I作DASB甲基化試劑，本研究用11C-CH3－Triflate取代11C-CH3I，以提高合成效率。11C-CH3－Triflate通入含有前體的第二反應(yīng)管的DMSO溶液中，經(jīng)加熱反應(yīng)后HPLC分離，結(jié)果示于圖6。

圖5 11 C-PIB的分析HPLC放射性圖譜Fig .5Typical r adiochemical HPLC trace of 11 C-PIB

圖6 11 C-DASB的半制備HPLC分離放射性圖譜Fig.6Semipreparative radioactive of HPLC traces f or 11 C-DASB

由圖6可見，2.5 min后的第一個峰為未反應(yīng) 的11C-CH3－Triflate 峰，收 集 保 留 時 間 在11 min的峰為11C-DASB，在保留時間為3.5 min處的小峰是11C-CH3－Triflate與前體上的副反應(yīng)，反應(yīng)機理不詳。如果將甲基化試劑換成11CH3I，在該流動相上的保留時間在13 min左右，該時間與產(chǎn)品的時間相近，干擾產(chǎn)品的收集。由11C-CH3－Triflate 制 備11C-DASB 共 耗 時15 min，校正合成效率為（52.4±5.5）%（n＝4）。產(chǎn)品的HPLC分析示于圖7。

由圖7可見，僅一個放射性峰，經(jīng)與共進標(biāo)準(zhǔn)品的紫外對比，該峰即為11C-DASB，其放化純度大于99%。

3.4 氟多功能模塊合成11 C-PK11195

將11C-CH3－Triflate通入含有前體的第二反應(yīng)管的DMSO溶液中，經(jīng)加熱反應(yīng)后HPLC分離，其結(jié)果示于圖8。

圖7 11 C-DASB的分析HPLC放射性圖譜Fig.7 11 C-DASB quality control of radiochemical purity

圖8 11 CPK11195的半制備HPLC分離放射性圖譜Fig.8Purification of 11 C-PK11195 with Semi-HPLS

由圖8可見，3.1 min后的第一個峰為未反應(yīng) 的11C-CH3－Triflate 峰，收 集 保 留 時 間 在7.9 min的峰為11C-PK11195，其質(zhì)量控制示于圖9。由于受?；挠绊懀?1C-CH3－Triflate與酰胺的甲基化較困難，需要無水條件下的強堿和加熱，校正合成效率為（45.6±7.1）%（n＝8）。

圖9 11 C-PK11195的分析HPLC放射性圖譜Fig.9 11 C-PK11195 quality control of radiochemical purity with HPLC

由圖9可見，僅一個放射性峰，經(jīng)與共進標(biāo)準(zhǔn)品的紫外對比，該峰即為11C-PK11195，其放化純度大于99%。

文獻報道最多的是利用FDG專用模塊合成其他18F放射性藥物，如利用GE的FDG模塊合成18F－FMISO、18F－FES、18F－Eth－膽堿［18－20］，利用國產(chǎn) 模 塊 合 成18F－FLT 和18F－FMISO 等［21－22］。本研究小組曾經(jīng)利用氟多能模塊上第二反應(yīng)系統(tǒng)和半制備HPLC純化系統(tǒng)，合成了超過20種11C的放射性藥物［23］。由于第二反應(yīng)管無法冷卻到室溫以下，因此較適合的溶劑是DMSO、乙腈，而不適合丙酮，如果一些必需采用丙酮作溶劑的合成，如合成11C-Raclopride時可以適當(dāng)增加反應(yīng)體積，以防止通氣和加熱中溶劑的揮發(fā)，也可以采用丙酮和乙腈混合液的方法，如合成11C-PIB時的混合溶劑［12］，以防止溶劑過度揮發(fā)。

4 小結(jié)

本研究采用國產(chǎn)的11C模塊中的碘代甲烷（三氟甲基磺?；淄椋┖蛧a(chǎn)氟多功能模塊結(jié)合的方式，成功合成了四種11C藥物：11C-Racl opride、11C-PIB、11C-DASB、11C-PK11195，經(jīng) HPLC分析放化純度均大于95%。兩種模塊組合方式，充分挖掘了模塊的價值，可為臨床提供更好的服務(wù)。

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HDFS作為識別系統(tǒng)的文件存儲模塊,存儲著關(guān)節(jié)點數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理的特征數(shù)據(jù)以及最終的行為分類結(jié)果,方便PC端調(diào)用的同時為上層Spark計算框架提供數(shù)據(jù)支撐。

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