117Snm(188Re、153Sm)-EDTMP的制备及在小鼠体内的生物分布比较

何佳恒，蒋树斌，杨玉青，王关全

中国工程物理研究院 核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900

骨无机相主要成分为磷酸配合物-羟基磷灰石，前期研究表明，磷(膦)类配体(配合物)对其有较强的趋附性[1-5]。20世纪80年代，人们合成了EDTA的膦酸衍生物乙二胺四甲基膦酸(EDTMP)，并制备了153Sm-EDTMP[6]。90年代罗顺忠等[6-7]在对153Sm-EDTMP的研究中发现该配合物有很高的亲骨性并能高度聚集在骨损伤部位。邓候富等[7]用153Sm-EDTMP成功治疗了多例转移性骨肿瘤患者。几种用于骨肿瘤核素的物理性质列入表1。镧系元素153Sm有比较优良的核性质：半衰期为46.3 h，β射线能量适合治疗(0.805 MeV(21%)、0.702 MeV(46%)、0.632 MeV(33%))，可杀死癌细胞，主要的γ射线能量适中(0.103 MeV(28.2%))，适宜于γ照相机和SPECT显像。从20世纪80年代开始，186Re和188Re就引起了人们的极大兴趣，目前研究较多的是186Re-HEDP[8-9]。现在，以膦酸配体为基础，人们正研究一系列186，188Re-膦酸配体配合物作潜在的骨肿瘤治疗药物，但研究距临床尚有一定的距离。117Snm有最低能量的电子但仍能穿透大约30个细胞直径，这对于产生疗效而又不伤及红骨髓已经足够。为了突破骨髓抑制效应，同时保持或提高骨病灶浓集比例，人们将关注热点在近十年内转向了117Snm及其标记化合物[10-14]，一系列含此核素的化合物被研究。

鉴于配体EDTMP良好的骨趋附性，本工作拟选用上述2种性质优良的亲骨核素188Re、117Snm[8,10,15]对EDTMP进行标记，比较3种配合物117Snm(188Re、153Sm)-EDTMP在小鼠体内的分布，评价188Re(117Snm)-EDTMP作为骨肿瘤治疗药物的可能性。其中117Snm-EDTMP属国内外首次研究，未见文献报道。

表1 几种用于骨肿瘤核素的物理性质Table 1 Physical characteristics of radio nuclides used for palliation of bone tumor

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

117Snm(188Re、153Sm)，中国工程物理研究院核物理与化学研究所提供；其余化学试剂均为国产分析纯或化学纯；实验所需用水均为二次蒸馏水。

FJ-2021型γ放射免疫计数器，国营二六二厂；红外光谱仪、元素分析仪、熔点测定仪由中国科学院成都有机研究所提供；CAPINTEC CRC-15R放射性活度测量仪，美国丹佛仪器公司；Helix Apex双探头SPECT仪，以色列Elscint公司。

昆明种小白鼠，一级，体重(18±2) g，雌雄各半，均由四川大学华西医学中心动物实验中心提供。

1.2 实验方法

1.2.1EDTMP的制备 在三颈瓶中加入乙二胺、亚磷酸、浓盐酸，在回流搅拌下，水浴加热至95 ℃左右，经恒压进样器缓慢滴加36%甲醛水溶液，体系经如下Mannich反应[16]制得EDTMP：

产品经红外、元素分析表征。

1.2.2153Sm-EDTMP的制备 采用文献[17]报道的直接标记法。在反应器中，加入一定量的EDTMP和153SmCl3,调节体系pH,使反应在一定的温度环境(室温或沸水浴)下进行。

1.2.4117Snm-EDTMP的制备 采用文献[3-4]报道的方法制备。将EDTMP溶于水，调节pH值至7左右，然后加入117Snm(Ⅱ)，加入配体和117Snm(Ⅱ)的摩尔比为10∶1。充分反应后，加入H2O2(n(H2O2)∶n(117Snm(Ⅱ))=10∶1)，待其完全氧化后，加热以赶走多余的H2O2。

1.2.5117Snm(188Re、153Sm)-EDTMP的稳定性及亲脂性

(1) 标记化合物的稳定性

将制备好的配合物分别置于室温(约25 ℃)、37 ℃，用纸层析法检测放化纯度随时间的变化。

(2) 标记化合物的亲脂性

采用文献[20]中水/正辛醇法测定各配合物的脂水分配系数。将标记配合物用生理盐水缓冲液(pH=7)稀释至3 mL，再加入3 mL正辛醇，振荡离心后，取2 mL下层的水相至测量管中放置测量计数。在有机相中再加入3 mL生理盐水振荡离心，弃去水相，如此反复不少于5次，最后取2 mL有机相测量计数。分配系数Kow=co/ca=No/Na。其中，co为配合物在正辛醇相中的浓度；ca为配合物在水相的浓度；No为正辛醇相中放射性总计数；Na为水相中放射性总计数。

1.2.6动物实验 对于每种配合物，分别取75只小白鼠，随机分成3组，每组再随机分成5批，每批5只。每组通过尾静脉注射0.1 mL相同剂量的标记物(18.5 kBq)。于不同时间将小鼠断头处死，取感兴趣脏器称量，测其放射性，计算每克组织摄入放射性占总注入剂量的百分比(%ID/g)。

2 结果和讨论

2.1 EDTMP的表征

EDTMP的熔点分析结果为201.3 ℃。

元素分析结果如下：N，5.92%；C，15.31%；H，4.71%；P，25.81%。计算值：N，6.17%；C，15.86%；H，4.83%；P，27.31%。图1是采用Gaussian优化的EDTMP结构。

EDTMP的红外光谱示于图2。

图1 经过Gaussian优化的EDTMP结构Fig.1 Optimized structure by Gaussian program

图2 EDTMP的红外光谱图Fig.2 IR spectrum of EDTMP

2.2 配合物的制备

在生理盐水中，水解Sn在原点，四价Sn配合物在前沿(Rf为0.8～0.95)；在丙酮中，水解Sn和四价配合物都在原点。

在153Sm-EDTMP的合成中，弱碱性介质有利于配合物的生成，但碱性过高会造成Sm3+的水解而使配合物不稳定，要达到98%的标记率，pH≥5即可，考虑动物实验的需要，选择pH=8～9。标记选择在沸水浴中进行。在选择配体量时发现，在pH≈8时，如果配体量较少，标记率会随配体量的增加而上升，当标记率已较高(大于96%)时，配体的增加几乎不会提高配合产率。

EDTMP与117Snm(Ⅳ)的标记条件温和，在常温下反应15 min即可获得标记率大于95%的配合物。配体量和酸度对溶液的外观影响很大，为了避免Sn的水解，需要配体与117Snm的摩尔比大于10，待充分反应后缓慢调节溶液的酸度至7左右。否则配体量不足容易导致多余的Sn水解。调节溶液的酸度要尽量避免将溶液的酸度调到碱性，需要缓慢从酸性调节到7左右备用。因为在碱性条件下，Sn的配合物也很容易水解，并且随着碱性增大，配合物的水解程度加剧。水解形成的微小胶状物(117SnmO2·xH2O·yEDTMP(x≥0，y≥0))很容易滞留在动物的肝部，对非靶组织造成不必要的损伤，使靶向组织的疗效受到影响。

2.3 配合物的稳定性和亲脂性

153Sm-EDTMP的稳定性结果表明，在pH=4时，放化纯在7 d时略有下降，但仍不低于96%；而在pH=7和9时，即使放置了7 d放化纯也在98%左右，说明153Sm-EDTMP在较宽的pH范围内有很高的体外稳定性；可适当增加配体用量来提高标记物的稳定性；配合物在37 ℃的恒温水浴中放置7 d后测得其放化纯仍大于95%。

将117Snm-EDTMP在室温下放置5 d后放化纯仍高于95%；将标记率大于95%的标记物放置在37 ℃的恒温水浴槽中，8 h后测其放化纯仍大于95%。

188Re-EDTMP在室温下放置5 d后放化纯由95%降到93.2%；放置在37 ℃的恒温水浴槽中，8 h后测得其放化纯保持在90%左右。

以上结果显示，3种配合物较好的体外稳定性为进一步的生物性质研究提供了保证。

配合物153Sm-EDTMP、117Snm-EDTMP和188Re-EDTMP的Kow分别为2.6×10-3、1.3×10-3和1.8×10-3，表明三者都是亲水性的，利于它们在骨骼上的吸附。

2.4 117Snm(153Sm、188Re)-EDTMP

153Sm-EDTMP、117Snm-EDTMP、188Re-EDTMP的小鼠体内分布分别列于表2—表4。经过比较，可以看出，153Sm-EDTMP在骨骼上的摄取极高，在其它组织中的摄取趋于本底；117Snm-EDTMP的小鼠体内分布与153Sm-EDTMP趋势比较一致，在靶向组织(脑骨和四肢骨)上的浓集率较高，但在肝脏上有一定的浓集，可能是由于有部分胶体形成。

表2 153Sm -EDTMP在小鼠体内分布Table 2 Biodistribution of 153Sm -EDTMP in normal mice

注(Note)：n=5

表3 117Snm-EDTMP在小鼠体内分布Table 3 Biodistribution of 117Snm-EDTMP in mice

注(Note)：n=5

表4 188Re-EDTMP在小鼠体内分布Table 4 Biodistribution of 188Re-EDTMP in mice

注(Note)：n=5

188Re-EDTMP在小鼠体内骨摄取率在0.5 h就达到最高值(12.50±0.91)%ID/g，而后下降较快，在48 h时仅为7.13%ID/g，说明188Re-EDTMP的体内稳定性较差，容易被洗脱；血清除较快，6 h时血液残余为(0.42±0.14)%ID/g，48 h残余为(0.05±0.01)%ID/g；药物主要通过肾排泄，但药物在肾的摄取仍不是很高，24 h时为(0.71±0.31)%ID/g，为骨摄取的8.93%。

表5列出了几类配合物在进入小鼠体内不同时相下在骨上的摄取率数据。从表5可以看出，本工作研究的117Sn(Ⅳ)-EDTMP在靶组织(骨)上的摄取率在相同时相上虽然不及目前临床应用的153Sm-EDTMP，但平均水平均高于国外正在进行临床研究的117Sn(Ⅳ)-DTPA，表现出潜在研究的价值。当然，为了减少实验误差，117Sn(Ⅳ)-DTPA的数据也是通过本次实验与117Sn(Ⅳ)-EDTMP在相同实验条件下获得的，其在小鼠体内的分布趋势与文献[21]报道一致。

表5 骨上的浓集率Table 5 Bone uptake in mice of various compounds

注(Note)：n=5

3 结 论

本工作通过合成得到配体EDTMP，制备出标记率较高的117Snm(188Re、153Sm)配合物。3种配合物的体外稳定性均较好，属于亲水性配合物。小鼠体内分布结果表明，3种配合物均主要被骨摄取，但是188Re-EDTMP的体内稳定性较差，容易被洗脱；117Snm-EDTMP的小鼠体内分布与153Sm-EDTMP趋势比较一致，在靶组织(脑骨和四肢骨)上的浓集率较高，表现出可用于骨肿瘤治疗的可能性，值得进一步研究，但需要解决胶体形成问题。

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