正电子药物11C-β-CFT的合成及质量控制

李毓斌，张奇洲，秦永德

(新疆医科大学第一附属医院核医学科，乌鲁木齐　830054)

正电子药物11C-β-CFT的合成及质量控制

李毓斌，张奇洲，秦永德

(新疆医科大学第一附属医院核医学科，乌鲁木齐830054)

摘要:目的通过对GE公司多功能碳合成器Tracerlab FXC进行改造，实现11C-β-CFT稳定地自动化合成，并对11C-β-CFT的合成进行了质量控制。方法改造合成器上不参与反应的装置，以11CO2为起始原料在催化剂作用下与I2生成11CH3I，再转化成Triflate-11CH3，最后与nor-β-CFT进行甲基化反应，采用固相萃取法分离纯化制得11C-β-CFT。通过性状检查、pH值检查、放射化学纯度测定、细菌内毒素检查、无菌检查和放射性浓度检查对11C-β-CFT注射液进行质量控制。结果经改造后连续5次合成11C-β-CFT，所得11C-β-CFT注射液为无色透明的无菌无热原的溶液，其放射化学纯度>95%，均符合规定。用制备的11C-β-CFT对正常志愿者与帕金森患者进行PET显像，PET显像显示正常对照者双侧纹状体显像清晰，帕金森病患者双侧纹状体不对称性和摄取性降低。结论系统改造后操作简单，可安全、快速地合成11C-β-CFT，所得产品放化纯度高，产率稳定，可满足临床应用要求。

关键词：11C-β-CFT；质量控制；化学合成

中图分类号：R914

文献标识码：A

文章编号：1009-5551(2018)05-0581-0584

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2018.05.014

基金项目：新疆医科大学第一附属医院自然科学基金(2015ZRQN06)

作者简介：李毓斌(1983-)，男，硕士，药师，研究方向：放射性药物的合成与质量控制。

通信作者：秦永德(1965-)，男，博士，主任医师，教授，博士生导师，研究方向：核医学诊断与治疗，E-mail:qyd199013@163.com。

本文引用：李毓斌，张奇洲，秦永德.正电子药物11C-β-CFT的合成及质量控制[J].新疆医科大学学报，2018,41(5):581-584.doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2018.05.014

Synthesisandqualitycontrolofpositrondrug11C-β-CFT

LIYubin,ZHANGQizhou,QINYongde

(DepartmentofNuclearMedicine,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,China)

Abstract:ObjectiveThrough the transformation of Tracerlab FXC manufactured by GE′s multifunctional carbon synthesizer,to achieve a stable and automated synthesis of11C-β-CFT,and perform the necessary quality control of11C-β-CFT.MethodsThe device that does not participate in the reaction was reconstructed on the synthesizer.11C-CO2was used as the starting material to generate11CH3I with I2under the action of the catalyst,and then converted into Triflate-11CH3.Finally,the methylation reaction with nor-β-CFT was performed using solid-phase extraction.Then it was separated and purified to obtain11C-β-CFT.The quality control of the11C-β-CFT injection was performed by character check,pH check,radiochemical purity measurement,bacterial endotoxin test,sterility test,and radioactive concentration test.Results11C-β-CFT was synthesized successively after five times modification.The resulting11C-β-CFT injection was a colorless,transparent and sterile pyrogen-free solution with a radiochemical purity of >95%.PET imaging was conducted on normal volunteers and Parkinson's disease using prepared11C-β-CFT.PET imaging revealed bilateral striatum imaging in normal controls and bilateral striatum asymmetry and reduced uptake in patients with Parkinson's disease.ConclusionThe modified system is simple in operation and can safely and rapidly synthesize the11C-β-CFT.The resulting product has high radiochemical purity and stable yield,which can meet the requirements of clinical application.

Keywords:11C-β-CFT;quality control;chemical synthesis

帕金森病(Parkinson's disease,PD)又称"震颤麻痹",是一种发生于人体黑质和黑质纹状体多巴胺能神经通路变性疾病,在临床上以静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势调节障碍为主要特征[1]。2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖(2-18F-2-deoxyglucose,18F-FDG)作为最成熟的正电子发射断层显像/X线计算机体层成像(Positron Emission Tomography/X-ray Computed Tomography，PET/CT)显像用正电子药物能提供特异性的PD脑代谢模式，是PD诊断和鉴别的常用生物学指标[2-4]。在PET影像基础上，脑多巴胺转运蛋白(Dopamine Transporer，DAT)显像正电子药11C-甲基-N-2β-甲基酯-3β-(4-F-苯基)托烷(11C-β-CFT)，能够高特异性地与DAT结合来反映PD早期的病理改变[5-7]，所提供的PD患者脑内DAT信息为PD病情的严重程度评估提供重要价值[8-10]。因此，11C-β-CFT在神经系统疾病诊断应用上越来越受到学者的重视，由于11C-β-CFT前体价格昂贵、反应产率不稳定、自动化程度较低等原因[11]，影响了其在临床上的广泛应用。本研究在改造现有Tracerlab FXC自动化合成器的基础上，采用固相萃取法分离纯化合成了11C-β-CFT，进行临床应用前的质量控制，现报道如下。

1　材料与方法

1.1一般资料收集2016年2月-2017年2月在新疆医科大学第一附属医院神经内科确诊的PD患者54例，其中男性28例，平均年龄(64.82±11.35)岁，女性26例，平均年龄(62.11±9.31)岁。同时期选取年龄匹配的28名健康者为对照组，其中男性9名，平均年龄(61.44±6.21)岁，女性19名，平均年龄(60.71±8.96)岁。

1.2试剂nor-β-CFT(德国ABX公司，批号201102010)，对照品 β-CFT(德国ABX公司，含量99.5%，批号030916)，无水乙醇(德国ABX公司，批号TF-E1-171120002)，丙酮(德国ABX公司，批号TF-O1-170717001)，无菌注射用水(德国ABX公司，批号Wfl-170310002)，NaH2PO4·2H2O(天津大茂化学试剂厂，批号090911)，乙腈(色谱纯，FISHER SCIENTIFIC，批号082333)。

1.3仪器Qilin型回旋加速器(美国GE公司)，Tracerlab FXC型合成器(美国GE公司)，Plus Short tC18柱(美国 waters 公司,批号009836210A)，无菌滤膜Mellex．GS(Merk Millipor e公司)，426型泵高效液相色谱仪(美国Altech公司)，UVIS-201型紫外检测器(美国Altech公司)，InertSustainC18色谱柱(日本岛津公司)。

1.4TracerlabFXC的改造Tracerlab FXC为一台合成11C标记药物的多功能合成器，可以将加速器产生的11C-CO2转化为11C标记的放射性正电子药物注射液。该合成器包含气相生产碘甲烷系统、反应瓶系统、在线色谱系统和分离纯化系统。而合成11C-β-CFT的合成器应由冷捕获系统、反应瓶系统和分离纯化系统组成。本实验将Tracerlab FXC合成器根据合成11C-β-CFT的要求进行改造和连接，使之成为合成11C-β-CFT的专用合成器。

1.5合成器的色谱分离改造将合成器的色谱分离方法改造为固相分离,V7与圆底烧瓶连接，使反应容器中的产品可以直接转入稀释圆底烧瓶，将装置的色谱分离改为固相萃取法分离纯化，在V11与V12之间装一个Plus C18柱用于吸附产品。

1.611C-β-CFT的合成

1.6.1合成器经改造后的检漏及测试在合成11C-β-CFT之前需对合成器进行检漏和测试。根据氦气压力及流速判断各管路及阀门是否漏气。在1、2、3号试剂瓶中加入丙酮，试剂瓶4、5、6和圆底烧瓶分别加入5mL的纯化水，在11C-CO2被引进反应容器之前，先用高纯氦气置换V29、V21、MeI捕获器、反应瓶及管路中的大气和12C-CO2。模拟合成通路，测试各阀门及系统是否正常运行。

1.6.211C-β-CFT的合成启动回旋加速器，30 μA束流轰击N2/O2混合气体靶30min,通过分子筛捕获11C-CO2，380℃加热捕获器45s后，开始用100mL/min氦气流将11C-CO2传输至合成器,传输时间为1min,在线转化成11C-Triflate-CH3。11C-Triflate-CH3通入到新配制含1.0mg前体的nor-β-CFT的丙酮溶液中，通过液氮-100℃捕获11C-Triflate-CH3，待反应瓶内所测放射性达到最大，30 ℃标记3min,将注射用水注入到反应瓶稀释反应液，并将其传至Plus Short tC18柱上，产品被Plus Short tC18柱吸附，同时用20mL水淋洗tC18，最后用2mL乙醇将11C-β-CFT从Plus Short tC18柱上洗脱下来，加入18mL的注射用水，最终使乙醇含量低于10%，记录活度后，将产品从产品瓶压出，通过0.22 μm滤膜过滤进入无菌瓶接收，得到11C-β-CFT注射液,测定放化纯、pH值,留取一定体积的溶液，待衰变后进行无菌、无热原检查。

1.6.311C-β-CFT的质量控制通过性状检查、pH值检查、放射化学纯度测定、细菌内毒素检查、无菌检查和放射性浓度检查对11C-β-CFT注射液进行质量控制[12-14]。放射化学纯度测定用高效液相色谱法，配备有UV检测器(207 nm)和一个放射性活度检测器。液相条件：InertSustainC18色谱柱(5 μm，4.6mm× 250mm)，流动相：0.05 mol/L磷酸二氢钠-乙腈(78∶22)，流速：1.0mL/min，检测波长：207 nm，进样量：10μL。

1.7健康对照组与帕金森患者11C-β-CFT显像方法受试者于扫描前停用抗PD药物2d，并于检查当天禁食水8 h，空腹血糖水平控制在8mmol/L以下，注射11C-β-CFT(185～370 MBq)，平躺60min后，行脑PET/CT扫描[15]，得11C-β-CFT显像图像。

1.8统计学处理采用SPSS 22.0统计学软件进行统计学分析，两组独立样本资料采用t检验，检验水准α=0.05。

2　结果

2.1分离纯化方法对11C-β-CFT产率的影响与液相分离纯化方法比较，固相分离纯化方法11C-β-CFT产品产率增加，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1　产品的分离纯化方式对产品产率的影响

2.211C-β-CFT质量控制结果采用改造后的合成路径进行了5次11C-β-CFT全自动合成，均获得成功，所得最终产品质控指标均符合国家标准，见表2、图1、2。

表2　11C-CFT质量控制数据

2.3PET/CT显像结果对照组与实验组的11C-β-CFT PET/CT显像清晰，可见双侧基底节显像清晰，其余脑组织放射性摄取较低，提示11C-β-CFT与DAT有良好的特异性结合。对照组11C-CFT显像结果显示双侧基底节区双侧尾状核放射性分布对称均匀，双侧壳核放射性分布均匀对称，未见异常放射性分布稀疏或缺损区，见图3。实验组双侧壳核11C-β-CFT摄取较对照组减少，显示右侧基底节中度受损，见图4。

3　讨论

国内外研究机构探索的11C-β-CFT合成方法均是在不同合成器现有设施的基础上进行改造，探索出与之相适应的合成方法。本研究以合成器为基础，改造合成设备成为合成11C-β-CFT 的专用合成器，节约了成本，提高了仪器设备利用率。在整个合成器改造过程中，合成器气密性是尤为重要的，每次改造后的预实验均进行气密性测试、系统性测试，试验过程中全程监测环境放射性活度，以确保试验过程中不出现放射性事故、漏液等情况。

11C-β-CFT的纯化多采用液相法，但存在较多缺点，如操作繁琐、分析时间较长等。11C的半衰期只有20min，属短半衰期正电子药物，其有效性会随着时间而逐渐减少。因此缩短反应时间，提高反应效率是关键因素。本研究采用了固相分离的方法，大大缩短了合成时间。从质控结果来看，所得产品符合放射|性药品质量控制指导原则，实现了全程自动化制备，可方便生产11C-β-CFT注射液，放化纯度高，产率稳定，可满足临床应用要求。

[收稿日期：2018-02-09]

(本文编辑施洋)