自动化合成11C-Raclopride及质量控制

张锦明，张晓军，李云钢，刘 健，徐白萱，王瑞民，田嘉禾

(中国人民解放军总医院 核医学科，北京 100853)

11C-Raclopride为经典的多巴胺D2受体显像剂，临床用于帕金森氏病(PD)的鉴别诊断和研究[1-2]。通常采用11C-CH3I或11C-CH3-Triflate与去甲基Raclopride前体化合物芳香环上的氧-碳甲基化反应合成11C-Raclopride，合成效率为5%～60%[3-5]，由于采用气相法合成11C-CH3I的效率低(20%～30%)，以及没有选择合适的甲基化反应方式等，致使最终产品的放射性活度较低[6]，通常合成产物的放射性活度低于2 GBq。试尝用18F-Fallypride取代11C-Raclopride，但18F-Fallypride为D2和D3受体显像剂，其对D2的亲和力远高于11C-Raclopride[7]。18F-Fallypride在早期PD患者时，由于纹状体摄取放射性很高，不容易区别单侧纹状体的上调，因此临床诊断仍依赖11C-Raclopride。

11C-Raclopride已经成功应用于PET/CT显像，文献也报导了多种11C-Raclopride的合成方法，每种方法均有优缺点。合成原料采用高活性的11CH3-Triflate替代11CH3I，可以提高合成效率，降低前体用量[8-10]。仍有文献[11]用11CH3I作为标记前体，直接合成11C-Raclopride，其不校正合成效率为9%～14%(从有11CO2计)，该方法效率高于Ishiwata 等的采用11CH3-Triflate合成效率11%～14%(从11CH3I计)，但采用11CH3I合成时前体用量为11CH3-Triflate 的4倍。合成方法有三种：1) 溶液法，即将前体溶于合适溶剂，放射性气体通入到溶剂中，该方法的优点是溶剂对放射性气体的捕获效率高度，由于接触面小，导致合成效率偏低；2) SEP-PAK柱上反应法[12]，即将前体溶于微量溶液后装载于SEP-PAK柱上，放射性气体通过SEP-PAK柱，在柱上反应，放射性的捕获效率与溶剂种类相关，效率同样不高；3) LOOP法[12]，即将溶有前体的溶剂装载于HPLC的LOOP环中，将放射性气体通过LOOP环，通过增加接触面提高反应效率，放射性气体的捕获效率与溶剂有关，其中以2-丁酮和环已烷效率最高，但该方法需制备特殊的前体[13]。Shaw等[14]为了减少有机溶剂在产品中残留，采用乙醇作溶剂合成11C-Raclopride，合成效率仅为3.7%，与实际应用有较大的差距。因此，在临床实际应用中，必须选择一种合适的方法，以保证产品的放化纯度和比活度达到要求，产品的活度和放射性浓度要较高，注射体积不宜过大，产品中乙醇浓度低于10%。目前文献报导合成总活度及浓度均偏低，有的仅合成1.1 GBq[15]，导致注射体积大或乙醇浓度高。

本研究选择液相法合成11CH3I，合成效率达60%，并将之转化为高活性11CH3-Triflate，以丙酮为溶剂，采用分析型HPLC分离产品，提高11C-Raclopride浓度，减小体积。采用国产商品化的碳-11多功能合成模块，通过提高液相法合成11C-CH3I的效率，并优化合成流程及纯化工艺，使产品可满足PET/CT检查的需求。

1 实验材料

HM-20 回旋加速器：日本住友重机械株式会社；自动化碳-11多功能合成模块：内置液相法碘代甲烷合成仪、 Triflate在线转换、半制备HPLC系统(配紫外和放射性检测器)，派特(北京)科技有限公司；分析型HPLC仪：配Biocan Flow Count放射性检测器和2487紫外检测器，美国Waters公司；Endosafe-PTS细菌内毒素快速检测仪：美国 Charles River公司；Sep-Pak C-18柱和CM柱：美国Waters公司；1 mol/L的氢化锂铝四氢呋喃溶液：美国Aldrich公司；57%HI(AR), 百灵威J&K公司，乙醇(USP级)：美国Milennium公司；丙酮(AR)：美国Sigma公司； 去甲基Raclopride和2-丁酮：江苏常熟华益化工有限公司产品；Raclopride氢溴酸盐标准品和1 mol/L 四丁基铵水溶液：美国Aldrich公司。

2 实验方法

2.1 11C-CH3-Triflate(11C-CH3-SO2CF3)的合成[9]

采用HM-20加速器经14N(p,α)11C反应在靶内产生11CO2，直接将11CO2传到自动化碳-11多功能合成模块，用液氮冷却的不锈钢LOOP环捕获，随后从液氮中移出LOOP环，将LOOP环内的11CO2释放到有0.2 mL 1 mol/L的氢化锂铝四氢呋喃(THF)溶液反应管中，随后，通入氮气并加热除去THF，反应管中加入0.2 mL 57%氢碘酸，生成11C-CH3，加热并用氮气将之蒸至Triflate转化炉中，11C-CH3在线转换成11C-CH3-Triflate。

2.2 11C-Raclopride的合成与纯化

将含有0.1～0.4 mg的Nor-Raclopride溶于0.2 mL丙酮中，加入10 μL 0.1～ 5 moL/L NaOH, 通入在线转化的11C-CH3-Triflate，常温或者85 ℃加热5 min后，经半制备HPLC分离，分离柱为Alltech C-18 250×10 mm，流动相为V(乙腈)∶V(0.1 mol/L 甲酸铵溶液)=4∶6，收集7～8 min的产品，根据峰面积分析产品的标记率。

2.3 自动化合成11C-Raclopride

将11C-CH3-Triflate通入到新配制的200 μL含0.2 mg去甲基Raclopride/10 μL的0.5 mol/L氢氧化钠的丙酮溶液(图1中的C)内，观察R4的放射性计数达到最大时，停止通气。常温下反应1 min后，将V14内的流动相加到反应瓶终止反应，并转移到中转瓶，将中转瓶内溶液转移到HPLC柱上纯化(图1中D部分)，流动相为V(乙腈)∶V (0.1 mol/L 甲酸铵溶液)=4∶6，流速为6 mL/min，收集7～8 min的放射性溶液入固相萃取瓶，固相萃取瓶中预先加入60 mL水，以稀释HPLC收集液。将经稀释后溶液转移到Sep-Pak C-18柱上，用10 mL水清洗Sep-Pak C-18柱后，用1 mL乙醇将产品从Sep-Pak C-18柱上洗脱(图1中E部分)，并加生理盐水稀释，过无菌滤膜。

2.4 产品的质量控制

在铅玻璃后检查产品的澄明度， 用pH试纸检测。根据最终体积计算乙醇浓度，采用Endosafe-PTS细菌内毒素快速检测仪测注射液的热原；按中国药典 2010年版二部附录Ⅺ H进行细菌检测。

图1 全自动合成11C-Raclopride的模块Fig.1 The module of auto-synthesis for 11C-Raclopride

图2 合成11C-Raclopride线路图Fig.2 Scheme of 11C-Raclopride synthesis

采用HPLC测量放化纯度和比活度，检测波长为254 nm；分析柱为反相Nova-Park C-18柱(3.9 mm×150 mm)，流动相为V(乙腈)∶V (0.1 mol/L 甲酸铵溶液)=4∶6，流速为1 mL/min。分别采用11C-Raclopride、标准品、11C-Raclopride和标准品混合物进样，测量产品的相对保留时间，并计算产品的比活度和放化纯度。

3 结果和讨论

3.1 不同条件下的11C-Raclopride的合成及优化

将11C-CH3-Triflate通入到含有0.2 mL丙酮溶解的0.4 mg 去甲基Raclopride(游离碱)/3 μL 5 mol/L NaOH的反应瓶中，常温下反应，经半制备HPLC分离，结果示于图3，有3个主要的放射性峰。

图3 半制备HPLC纯化11C-Raclopride放射性图谱Fig.3 The radioactivity trace of 11C-Raclopride from Semi-HPLC

采用单独进11C-CH3-Triflate样品，确认放射性峰1为未反应的11C-CH3-Triflate峰，收集放射性峰3样品与标准的Raclopride在分析HPLC上紫外对照，放射性峰3为11C-Raclopride峰，而放射性峰2为副反应峰。

结果表明，游离碱前体的稳定性不高，常温贮存会造成前体分解，合成效率下降，同时出现了多个杂峰(图4)。因此，建议低温存贮游离碱前体。

图4 常温贮存的游离碱前体合成 11C-Raclopride的产品HPLC图谱Fig.4 The radioactivity trace of 11C-Raclopride with RT stored precursor at Semi-HPLC

反应体系中NaOH的量从1 μmol到50 μmol，产品的合成效率基本不变(见图5)，低量碱时，放射性峰1量变大，而峰2变小(图5b)；加大碱量，放射性峰1量变小几乎消失，而峰2变大(图5a)。

由于前体去甲基Raclopride分子上有多个可甲基化的基团，副反应可能有两个，一是五元环上的仲胺可甲基化为季胺，用40%乙腈水溶液作流动相，单独收集放射性峰2分析，放射性峰2不能被阳离子交换树脂吸附，说明峰2为无电荷，不是季胺盐；另一是酰胺上的氮原子甲基化，该甲基化需要强碱下进行[16]，而合成体系中碱的量主要影响了副反应的效率。从图5b发现，增加碱量，放射性峰2含量增加，副反应可能为酰胺上C-N甲基化。

a—10 μL 5 moL/L NaOH；b—2 μL 0.5 moL/L NaOH; 图5 不同的碱量对11C-Raclopride合成及副反应的影响 a—10 μL 5 moL/L NaOH；b—2 μL 0.5 moL/L NaOHFig.5 Synthesis of 11C-Raclopride and by-production at different base

本研究也尝试采用LOOP法合成，采用100 μL的2-丁酮溶解1 mg的游离碱去甲基Raclopride前体，体系中加入10 μL 1 mol/L四丁基铵水溶液，将该溶液装载于HPLC的 LOOP环中，但未能得到产品。可能的原因是未合成四丁基铵的去甲基Raclopride前体，体系中含有水，可能影响了产品的合成。

3.2 11C-Raclopride的自动化合成

采用碳-11自动化合成模块，以40 μA的束流轰击气体靶15 min，可收集到含(7.4±0.6) GBq的HPLC淋洗液，再经固相萃取，可得到3.7～5.6 GBq的11C-Raclopride。放射性损失主要是产品在C-18柱上的漏穿和残留，共约20%。总合成时间从11CO2开始为28 min，校正合成效率为(55.1+8.4)%(以11CH3I计，n=40)。与文献[17]相比，本方法模块内置的固相萃取提高了合成速度。而文献中采用BioScan公司的ReForm-Plus system，不但转移速度慢，而且需要独立的热室。

3.3 11C-Raclopride的质量控制

最终产品为含10%乙醇的无色透明液体，pH为6.0～7.0。 产品无菌、无热源。

将11C-Raclopride产品与标准品混和后在HPLC上共进样，标准品的紫外保留时间为4.4 min，而样品的放射性保留时间也为4.4 min，产品的相对保留时间为 1.0。鉴定产品为11C-Raclopride。

单独将11C-Raclopride产品进样，测放化纯度和比活度，结果表明，11C-Raclopride放化纯度大于99%，比活度为1.73×1014Bq/g。产品的放射性浓度在370～550 MBq/mL，乙醇浓度低于10%。

4 小结

本研究采用液相法合成11CH3I，其优点是合成效率高，约为60%，高于气相法的20%，因此可提高终产品的总活度，降低产品中乙醇的含量。最新文献[19]研究表明，11CH3I的比活度与合成方法无关，主要是加速器靶轰击时高温、高压产生了非放射性的二氧化碳，如果通过多次预处理靶及传输管线和释放系统，可以将液相法合成11C标记化合物的比活度提高到5 700 TBq/moL[20]，远高气相法的550 TBq/moL。 本研究未采用氦气等饱和传输管线，因此比活度低于文献值，但高于美国药典规定的不低于18.5 TBq/moL标准，满足临床受体显像的要求。

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