經由上述,分別以不同條件進行反應其實驗結果,如表 4-1 及圖 4-1,圖 4-2 整理所示:
表 4-1 Radiochemical yield of【18F】FLT(n=3)
Precursor(mg)/ Temp(℃)
/Reaction Time(min)
Radiochemical yield
Average(%)
S D CV(%)
20mg /120℃ / 10min 27.30 5.32 19.50 20mg /120℃ / 5min 23.40 9.34 39.92 30mg /120℃ / 10min 31.27 8.07 25.83 30mg /120℃ / 5min 17.40 0.82 4.70
結果如表 4-1 所示,在每一個合成條件(20mg 前驅物反應 5 分鐘,20mg 前驅物反應 10 分鐘,30mg 前驅物反應 5 分鐘,30mg 前驅物反應 10 分鐘)各進行 3 次實驗,不同的 合成條件的產率並不相同,前驅物 30mg 反應 10 分鐘,反應溫度 120℃條件下得到的產 率最佳為 31.27±8.07%。
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Count
mm
圖 4-1:未水解前經矽膠薄層分析(TLC) (展開液條件:normal phase TLC,n-Hx/EA = 4/1, vol/vol),綠色區塊(A)即未參與反應之 Free form 18F-fluoride, 紅色區塊(B)即為未水
解前之18F FLT
Count
mm
圖 4-2:水解後經矽膠薄層分析(TLC) (展開液條件:normal phase TLC,CH2Cl2/CH3OH
= 20/1, vol/vol),圖中綠色區塊即為終產物【18F】FLT
RF % of total Free form
18F-fluoride 0.017 39.18
18F FLT
(未水解前) 0.428 42.20
RF % of total
18F FLT
(水解後) 0.992 79.68 Free form
18F-fluoride 18F FLT
(未水解前)
A BB
【18F】FLT 的合成率偏低 始終是一個影響 F-18 FLT 正子掃描例行性臨床應用的主 要障礙,一般常用的前驅物 anhydrothymidine 雖然反應步驟短,但產率只有 1.7%到 13.8%(59,60)隨後有人在 thymine 環上加上一個 nitrobenzensulfonyl (nosylate)保護基作為 前驅物但合成率仍然相似(61)。Matrin SJ 等人使用另外在 pyrimidine 環上加上 BOC 團
(butoxylcarbonyl group)作為保護基的前驅物合成 F-18 FLT,他們的合成率為 19.8%,
合成時間需 85 分鐘(62)Mikynng Yun 等人使用
51-0-dimethoxytrixyl-21-deoxy-31-0-nosyl-β-D-threo pentofuranosyl) thymine (前驅物 1)及 其 pyrimidine 加上 3-N-BOC 保護基作為與 F-18 標記之前驅物 2,在不同的前驅物重量 (10mg,20mg, 30mg,40mg),不同之反應時間(5,10, 20,30 分鐘),不同之反應溫 度(100°,110°,120°,130°),不同 PH 值(PH=3,5 ,7 )下作 HPLC 純化,結果發現以 前驅物 1 在重量為 30mg ,反應溫度 130°,反應時間 5 分鐘,HPLC 在 PH 值為 7 下進 行純化得到【18F】FLT 之產率為 40±5. 2%,放射化學純度大於 97%,前驅物 2 在重量 為 34mg,反應溫度 110°,反應時間 5 分鐘,HPLC 在 PH 值為 7 下進行純化得到之 F-18 FLT 產率為 42±5.4%,放射化學純度大於 97%(63)但中國的柴黎明等使用先驅物 2 在 110℃
下,與 F-18 離子反應 5 分鐘,再以 7N Hcl 在 50℃加熱 5 分鐘下進行水解去除保護基,
隨後在 PH 值為 7 下以 HPLC 進行純化得到的 F-18 FLT 產率為 23.2%(64)我們的研究顯示 在使用先驅物 2,重量 30mg,反應溫度 120℃(59,60,62),反應時間 10 分鐘下得到的產率 最好約為 31.27±8.07%。不同的先驅物使用量和反應時間不同,會有不同的產率。本研 究的產率 與柴黎明等人之研究結果較類似。
許多因素對【18F】FLT 的合成率有很大的影響,包括使用的前體、鹼的濃度、前體
溶劑、水解方式、殘餘的水量以及操作人員操作規範性和技巧熟練度。以下就上述因素 一一作討論如下(1)前體因素:傳統上使用的 2,3-anhydrothymidine 類前體合成率之所以 偏低被認為是 hydroxylic group 降低了【18F】fluoride 的親核性置換,導致前驅物與【18F】
fluoride 的標記反應轉化率不高。德國癌症研究中心做了大量的前驅物篩選工作,得到 了一個以 o-nosyl 為離子基團,以 BOC 和 DMTr-作為 OH group 保護基的前驅物,也就 是本研究所採用的前驅物,回溯前人與本研究之結果顯示使用這種前驅物與18F 標記能 在合理的的製備時間下得到令人滿意的【18F】FLT 合成率。(2)鹼對標記反應的影響:
康乃爾大學生物醫學影像中心的研究表明 K2CO3 及 K-222 之量對合成率有很大的影 響,在鹼性較大的環境中前驅物易發生 2′- 3′位的 C 上消除反應,形成無活度的副產物,
以致【18F】FLT 之產率降低(66),如圖 4-3。(3)溶劑對標記反應的影響:在大部分【18F】
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FLT 合 成 的 研 究 中 , 都 採 用 非 質 子 極 性 溶 劑 ( polar aprotic solvents, 如 DMF,DMSO,CH3CN)作為反應溶劑,因為【18F】fluoride 在此類溶劑中有較高的親核 性。在我們的研究中採用 CH3CN 作為溶劑,因為它的沸點較低,容易除去也易於分解。
近年來學者發現質子極性溶劑(polar aprotic solvents)叔丁醇(tert-Butanol)中配合 CS2CO3/K-222 或 TBAHCO3 也 能 得 到 較 高 的 產 率(67), 其原 因 是 叔 丁 醇 提 高 了 TBAH-F-18 或 Cs-F18 離子對的反應活性,在本研究中也使用 TBAHCO3 及叔丁醇。用 離子液體作催化劑和溶劑進行【18F】之標記也有很好的效果。主要是因為離子液體的存 在大大的降低了反應體系對水的敏感性,甚至可以將【18F】fluoride 的含少量水溶液直 接加入反應體系進行標記。(4)保護基的水解:前驅物和【18F】fluoride 的標記反應只是
合成【18F】FLT 的第一步,第二步就是將 OH group 的保護基團水解掉。ㄧ般水解方式
有酸水解和鹼水解兩種,如果使用前驅物 5′-O-Benzonyl-2,3′-anhydrothymidine(BAThy precursor)合成【18F】FLT 時則採用鹼水解,因為 BAThy precursor 的保護基團 Benzol-在鹼性條件下更容易水解,而本研究採用的前驅物上的保護基團 BOC-及 DMTr- 在酸性 條件下更容易水解,水解的程度可以通過 HPLC 曲線判斷,如果產品峰附近還有ㄧ個副 產品峰說明水解不完全,可透過適當提高水解溫度來改進。(5)殘餘水的影響:與合成
【18F】FDG 一樣,【18F】FLT 的合成也需要很高的乾燥度,甚至比合成【18F】FDG 的 要求還高,只要少量的水就會造成合成失敗或產率大幅下降,所以在標記反應中共沸除 水是一關鍵步驟。本反應既不能有水也不能太乾燥,共沸除水過於乾燥也不利於反應之 進行。但有文獻報導用離子液體作為反應溶劑進行【18F】FLT 標記則存在少量的水對反 應也沒有影響(68),這或許也是一個研究【18F】FLT 標記的方向,可以減少蒸乾水分的 時間,縮短標記時間。
圖 4-3 Elimination Reaction
資料來源 Suehiro M , Vallabhajosula S , Goldsimth SJ ,et al .(2007)
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