正电子类阿尔茨海默病显像剂18F-AV45的自动化合成及影响因素

万 强，刘 楠

（西南医科大学附属医院核医学科，四川泸州 646000）

阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种原因未明、以渐进性记忆减退、认知障碍及人格改变为主要临床特征的中枢神经系统退行性变性疾病，主要发生于老年人，其病理特征主要为患者全脑萎缩，大脑皮质和海马区神经元细胞外出现β淀粉样蛋白（amyloid beta，Aβ）沉积形成老年斑（senile plaques，SP）以及大脑皮质和海马区神经元细胞内异常磷酸化tau蛋白形成神经纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）。随着人类预期寿命的延长，AD的发病率和死亡率呈逐年上升趋势。我国是AD患者人数最多的国家，随着我国人口老龄化趋势的进一步加快，AD患者已成为我国医疗卫生事业的重大负担和公共卫生难题，AD的早期诊断有利于尽早通过药物干预的形式延缓该病进程[1]。（E）-4-(2-(6-(2-(2-(2-18F-氟乙氧基)乙氧基)乙氧基)吡啶-3-基)乙烯基)-N-甲基苯胺((E)-4-(2-(6-(2-(2-(2-18F-fluoroethoxy)ethoxy)ethoxy)pyridin-3-yl)vinyl)-N-m ethyl benzenamine，18F-AV45）是一种由放射性核素氟-18（18F）标记的苯乙烯基吡啶衍生物，是美国食品与药品管理局(FDA)批准的首个用于AD诊断的正电子类药物，通过与Aβ特异性结合进而达到诊断目的，实现无创方式在体内实现对Aβ沉积变化的观察，临床上已广泛应用于Aβ相关疾病研究[2-11]。目前，国内外对18F-AV45的合成研究报道较少[12-14]，本文在参考相关文献的基础上，使用国产氟多功能合成模块实现对18F-AV45的合成与标记，并考察不同因素对于合成效率的影响以获得高质量、高产率的18F-AV45来满足科研与临床的需求。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

德国SIEMENS公司Eclipse HP/RD医用回旋加速器；派特(北京)科技有限公司PET-MF-2V-IT-I氟多功能合成模块：配有放射性检测器、半制备HPLC、UV IS200紫外分光光度计(Alltech公司)；美国CAPINTEC公司CRC-15R放射性活度仪；天津兰博公司Lab Alliance高效液相色谱仪。无水乙腈；4，7，13，16，21，24-六氧杂-1，10-二氮杂双 环［8，8，8］二十六碳烷（Kryptfix2．2．2，K222）；无水二甲亚砜；(E)-2-(2-(2-(5-(4-(叔丁氧基羰基)苯乙烯基)吡啶-2-基氧基)乙氧基)乙氧基)乙基-4-甲基苯磺酸酯（AV105）：西南医科大学附属医院核医学科自行合成；Sep-Pak QMA、Sep-Pak C18小柱，美国 Waters公司产品；对照品19F-AV45：江苏原子能研究所；其余试剂均为国产分析纯试剂。

1.2 实验方法

1.2.118F-AV45的合成方法

在18F-多功能自动化合成模块上完成18F-AV45的合成。即以AV105为前体，与18F-发生亲核反应后，再经酸水解，碱中和后，产品经过HPLC纯化后获得18F-AV45（合成路线见图1）。

图1 18F-AV45合成路线图

1.2.218F-多功能自动化合成模块合成步骤

1.2.2.118F-多功能自动化合成模块的主要组成

主要包括18F-的捕获、18F-的标记水解和产品的纯化和分离等部分。由管路系统、负压泵系统、气液传输系统、风加热冷却系统、HPLC系统（流动相，进样环，HPLC泵，C18制备柱，紫外探测器，放射性γ射线探测器）及计算机控制系统等组成（见图2）。

图2 18F-AV45自动化合成系统示意图

1.2.2.218F-AV45合成前准备

18F-多功能自动化合成模块分别用水、乙腈进行双管清洗。HPLC系统平衡基线。在终产品导出管路上安装0.22 μm无菌滤膜和无菌针头，针头插入无菌真空接收瓶中，接收瓶另接一只带有滤膜的无菌排气针头。

1.2.2.318F-的制备

由Eclipse HP/RD回旋加速器通过18O（p，n）18F反应生产，生产的18F-经传输管线传入六通球阀2号口。

1.2.2.4 ［18F］化物的分离

在六通球阀3号口连接活化后的阴离子捕获柱（QMA）。在He气作用下先将加速器生产的18F-传至QMA柱捕获，18O-H2O被收集于回收瓶中。使用1号瓶内 1 mL溶液（K2.2.2/K2CO313 mg/1.1 mg，CH3CN∶H2O=4∶1)淋洗QMA柱，将［18F］氟化物洗脱入反应管RV1中。

1.2.2.5 亲核取代反应前系统除水

打开V8、V9，加热反应瓶中混合溶液至105℃3 min，减压蒸发干燥至反应管RV1内无明显液体。加入2号瓶内2 mL乙腈溶液继续减压蒸发干燥，得到干燥的［K／K2.2.2］+18F-复合物。

1.2.2.6 亲核取代反应

3号瓶中的前体（溶于1 mL无水DMSO/乙腈=1∶1）溶液在N2的作用下进入反应管RV1中，130℃加热反应10 min完成标记。

1.2.2.7 水解反应

将4号瓶中的HCl（3 mol／L，1 mL）溶液压入反应管RV1中，130℃加热反应10 min，进行水解。

1.2.2.8 酸碱中和反应

（8）将5号瓶中NaOH（3 mol／L，1 mL）和6号瓶中5 mL 4%醋酸铵分别加入反应管RV1，中和混匀，转移至反应管RV2；

1.2.2.9 固相柱纯化

（9）将反应管RV2中液体转移过V15、V17间的Sep-Pak C18柱，弃去废液，用V11瓶中10 mL生理盐水冲洗Sep-Pak C18柱，用V12瓶中2 mL乙腈溶液将Sep-Pak C18柱上粗产品洗入装有3 mL 0.1 mol/L醋酸铵溶液的G0瓶中。

1.2.2.10 半制备柱分离

（10）将G0瓶中的产品用semi HPLC进行纯化，流动相为乙腈/水（体积比为 55∶45），流速6 mL/min，收集产品至装有20 ml注射用水的收集瓶中，并混匀。

1.2.2.11 终产品纯化

（11）打开V19，将收集瓶中产品转移过V22、V23间已活化的Sep-Pak C18柱，用10 mL注射用水冲洗Sep-Pak C18柱上残留的乙腈溶液，用G4瓶中2 ml乙醇溶液将产品冲入装有20 mL注射用水（含抗换血酸钠）的产品瓶即得。

1.2.318F-AV45纯度分析

采用Waters分析性HPLC分析其化学纯度和放射化学纯度，HPLC内配515泵，2487紫外检测器，VisionHT C18 HL 5 μ柱（250 mm × 4.6 mm），流动相为45%的乙腈水溶液，流速为1 mL/min，检测波长254 nm。

18F-AV45 的 tR=12.3 min，未 见 游 离18F-，radio-HPLC检测放化纯大于98%（见图3）。

图3 18F-AV45紫外吸收图谱和放射性检测图谱

1.3 反应条件筛选

为了获得更高的合成效率，我们对反应前体量、反应温度、反应时间和前体溶剂进行了筛选，摸索出这些因素间最佳匹配关系，以获得更高质量的18F-AV45。

2 结 果

2.1 前体量对合成效率的影响

选择不同化学量的AV-45前体，固定K2.2.2与K2CO3的质量比为13 mg/1.1 mg，亲核反应及水解温度为130℃，55%乙腈水溶液为流动相，观察AV-45前体用量对合成效率的影响（见表1）。

表1 前体量对18F-AV45合成效率的影响

从实验结果可以看出，随前体量增加，产率也在不断升高，但当前体量超过8 mg时，收率变化不明显，从合成效率上考虑，前体用量为4 mg时，即可获得较为理想的合成效率。

2.2 溶剂对合成效率的影响

固定AV-45前体用量为4 mg，前体溶剂为二甲亚枫（DMSO）、50%二甲亚枫/乙腈（DMSO/CH3CN）溶液和乙腈（CH3CN）。CH3CN为溶剂合成效率较低，另外两种不同溶剂下合成效率无明显区别，分别为25.6%±3.3%(n=3)和26.4%±2.7%(n=3)。从溶剂性质方面考虑，由于DMSO黏度较大，溶剂转移过程中容易出现黏附管线的情况，造成前体不必要的浪费，而加入一定量的乙腈可在不影响产率的基础上保证前体的足量加入，因此确定溶剂为50%DMSO/CH3CN溶液（见表2）。

表2 前体溶剂对18F-AV45合成效率的影响

2.3 反应温度对合成效率的影响

固定AV-45前体用量为4 mg，前体溶剂为50%DMSO/CH3CN溶液，55%CH3CN水溶液为流动相，观察反应温度对合成效率的影响（见表3）。

表3 反应温度对18F-AV45合成效率的影响

标记反应温度和18F-AV45合成效率之间有很大关系，过高或者过低的标记反应温度都会明显得影响18F-AV45的合成效率，130℃是我们选择的最佳反应温度。

2.4 反应时间对合成效率的影响

固定AV-45前体用量为4 mg，前体溶剂为50%DMSO/CH3CN溶液，反应温度为130℃，55%乙腈水溶液为流动相，观察反应时间对合成效率的影响。结果（见表4）。

表4 反应时间对18F-AV45合成效率的影响

在不影响正常标记反应过程的前提下，尽可能得缩短反应时间可以减少不必要的衰变损失，减少副反应的发生，从上表结果中可以看出，标记反应10 min最佳。

3 讨 论

18F-AV45是一种能与β淀粉样蛋白特异性结合并显示其在脑内变化的新型正电子类显像剂。本研究以AV105为前体，进行18F标记，获得满足临床科研需求的18F-AV45，该标记方法简单，标记率高，重复性好，radio-HPLC检测放化纯大于98%。

在18F标记过程中发现前体的用量与收率成正比，当前体的用量大于4 mg后产率趋于稳定，因此前体量为4 mg。研究发现，反应温度对反应有较大的影响，温度过高或者过低会导致反应收率降低，最终选用130℃作为亲核反应温度。反应溶剂选择了乙腈和二甲亚砜两种极性非质子溶剂，根据实验数据和溶剂性质选用50%二甲亚砜/乙腈溶液作为反应溶剂。反应时间的选择主要考虑反应尽量完全和衰变损失之间的平衡，选择了10 min作为最佳反应时间。由于该放射性药物易被氧化，在最终产品中加入了少量抗坏血酸钠用于抗氧化。

4 结 论

我们在PET-MF-2V-IT-I氟多功能合成模块上一步反应完成18F-AV45合成，整个合成过程简单、快捷，合成出的18F-AV45质量和产量均满足临床科研需求，为国内AD早期诊断与科学研究提供一定基础。

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