Kassette (1) zur Synthese einer Mehrzahl von Chargen eines [18F]-markierten Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-Tracers, wobei die Kassette Folgendes umfasst:
(i) eine Anionenaustauschersäule (3, 4) für jede der Mehrzahl von Chargen;
(ii) ein Reaktionsgefäß (5);
(iii) ein Fläschchen (2) mit einem Aliquot eines Elutionsmittels für jede der Mehrzahl von Chargen;
(iv) ein Fläschchen (6) mit einen Aliquot einer Vorläuferverbindung für jede der Mehrzahl von Chargen;
(v) Reagenzfläschchen (7, 8, 9), wobei jedes Reagenzfläschchen ein Reagenzienaliquot für jede der Mehrzahl von Chargen enthält;
(vi) gegebenenfalls eine Festphasenextraktionssäule (SPE) zur Schutzgruppenentfernung (10) und/oder eine oder mehrere SPE-Säulen zur Aufreinigung (11, 12); und
(vii) Einrichtungen zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen.
Kapitel 7 des "Handbook of Radiopharmaceuticals: Radiochemistry and Applications" (2003 John Wiley & Sons Ltd., Wench & Redvanly, Eds.
Theorodora W. Greenes und Peter G. M. Wuts' Buch "Protective Groups in Organic Synthesis" (Fourth Edition, John Wiley & Sons, 2007)
Quelle: Aigbirhio et al 1995 J Fluor Chem; 70: 279-87
(i) eine Anionenaustauschersäule (
(ii) ein Reaktionsgefäß (
(iii) ein Fläschchen (
(iv) ein Fläschchen (
(v) Reagenzfläschchen (
(vi) gegebenenfalls eine Festphasenextraktionssäule (SPE) zur Schutzgruppenentfernung (
(vii) Einrichtungen zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen.
2. Kassette nach Anspruch 1 wobei der PET-Tracer ausgewählt wird aus [18F]Fluorodeoxyglukose ([18F]FDG), [18F]Fluoromisonidazol ([18F]FMISO), [18F]Fluorothymidin ([18F]FLT), [18F]Fluorazomyzinarabinofuranosid ([18F]FAZA), [18F]Fluorethylcholin ([18F]FECH), [18F]Fluorcyclobutan-1-carbonsäure ([18F]FACBC), [18F]Flumanezil ([18F]FMZ), [18F]Tyrosin, [18F]Altanaserin, 4-[18F]Fluoro-3-iodobenzylguanidin ([18F]FIBG), meta-[18F]-Fluorobenzylguanidin ([18F]mFBG) und [18F]5-Fluorouracil.
3. Kassette nach Anspruch 2 wobei der PET-Tracer ausgewählt wird aus [18F]FDG [18F]FLT, [18F]FMISO und [18F]FACBC.
4. Kassette nach Anspruch 3, wobei der PET-Tracer [18F]FDG ist.
5. Kassette nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Anionenaustauschersäule (
6. Kassette nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Elutionsmittel ein kationisches Gegenion, gelöst in einer organisch-wässrigen Lösung, umfasst.
7. Kassette nach Anspruch 6, wobei das kationische Gegenion ausgewählt ist aus Rubidium, Caesium, Kalium komplexiert mit einem Kryptanden, und einem Tetraalkylammoniumsalz.
8. Kassette nach Anspruch 7, wobei das kationische Gegenion Kalium ist, welches mit einem Kryptanden komplexiert ist.
9. Kassette nach Anspruch 8, wobei der Kryptand 4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]-hexacosan (Kryptofix 2.2.2) ist.
10. Kassette nach einem der Ansprüche 6–9, wobei die organisch-wässrige Lösung eine wässrige Acetonnitril- oder Methanollösung ist.
11. Kassette nach Anspruch 10, wobei die organisch-wässrige Lösung eine wässrige Acetonnitrillösung ist.
12. Kassette nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die SPE-Säule (
13. Kassette nach Anspruch 12, wobei die Umkehrphasen-SPE-Säule eine C18-Säule ist.
14. Kassette nach einem der Ansprüche 1–13, wobei die eine oder mehreren SPE-Säule(n) zur Reinigung (
15. Kassette nach Anspruch 14, wobei die Normalphasen-SPE-Säule eine Aluminiumoxid-SPE-Säule ist.
16. Kassette nach einem der Ansprüche 1–15, wobei die eine oder mehreren SPE-Säule(n) zur Reinigung (
17. Kassette nach Anspruch 16, wobei die Umkehrphasen-Säule eine HLB-SPE-Säule ist.
18. Kassette nach einem der Ansprüche 1–17, wobei das Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Wasserquelle umfasst, die mit dem Reaktionsgefäß und den SPE-Säulen fluid verbunden ist.
19. Kassette nach Anspruch 18, wobei das Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Acetonnitrilquelle umfasst, die mit der SPE-Säule zur Schutzgruppenentfernung (
20. Kassette nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei das Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Ethanolquelle umfasst, die mit der SPE-Säule zur Aufreinigung fluid verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft Geräte für die automatisierte Synthese von [18F]-markierten Verbindungen, insbesondere solche, die in vivo als Kontrastmittel für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) genutzt werden können. Der Fokus der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere auf der automatisierten Synthese von mehr als einer Charge einer [18F]-markierten Verbindung unter Einsatz einer einzigen Einweg-Kassette.
Radioaktiv markierte Verbindungen für die Verwendung als in vivo Kontrastmittel werden derzeit typischerweise mithilfe einer automatisierten Syntheseplattform (auch „Radiosynthesizer”) hergestellt. Derartige automatisierte Syntheseplattformen sind im Handel erhältlich, unter anderem von Anbietern wie GE Healthcare, CTI Inc., Ion Beam Applications S. A. (Chemin du Cyclotron 3, B-1348 Louvain-La-Neuve, Belgien), Raytest (Deutschland) und Bioscan (USA). Die Radiochemie erfolgt in einer „Kassette” oder „Kartusche”, die so gestaltet ist, dass sie abnehmbar und austauschbar auf der Plattform angebracht werden kann, und zwar derart, dass die mechanischen Bewegungen der beweglichen Teile der Plattform den Betrieb der Kassette steuern. Geeignete Kassetten können als Bausatz aus mehreren Teilen bereitgestellt werden, die in mehreren Schritten auf der Plattform angebracht werden, oder als einzelnes Teil, welches in nur einem Schritt auf der Plattform angebracht wird, wodurch das Risiko menschlicher Fehler reduziert wird. Das einzelne Teil besteht normalerweise aus einer Einweg-Kassette, welche sämtliche Reagenzien, Reaktionsgefäße und Vorrichtungen aufweist, die für die Herstellung der jeweiligen Charge von Radiopharmazeutika notwendig ist.
Die im Handel erhältliche GE Healthcare FASTlabTM-Kassette ist ein Beispiel für eine mit Reagenzien vorgeladene einteilige Einweg-Kassette, welche linear angeordnete Ventile aufweist, die jeweils mit einem Anschluss verbunden sind, an dem Reagenzien oder Fläschchen angebracht werden können. Jedes Ventil verfügt über eine Steckverbindung, welche mit einem entsprechenden beweglichen Arm der automatisierten Syntheseplattform verbunden ist. Somit steuert die externe Rotation des Arms das Öffnen bzw. Schließen des Ventils, wenn die Kassette auf der Plattform angebracht ist. Weitere bewegliche Teile des Geräts sind so gestaltet, dass sie an das Ende von Spritzenkolben geklemmt werden können, um dadurch die Spritzenkolben zu heben oder zu senken. Die FASTlabTM-Kassette verfügt über 25 identische Dreiwegeventile in linearer Anordnung; Beispiele sind in den
Die Synthese von [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) auf den in
Im Falle der beiden bekannten [18F]FDG-Kassetten in den
Eine typische [18F]FDG-Produktionsanlage produziert ein Minimum von 2 Chargen [18F]FDG pro Tag. Wegen der Restaktivität auf der FASTlabTM-Kassette, der Transferleitung und dem Schatteneffekt der Abfallflasche nach Fertigstellung einer Charge ist es aus Sicherheitsgründen jedoch unmöglich, das oben beschriebene Verfahren mit dem gleichen Gerät mehrmals direkt hintereinander durchzuführen. Aus diesem Grund, und weil das FASTlabTM-Gerät relativ groß ist, wäre es zur Herstellung einer zweiten Charge [18F]FDG am gleichen Tag unter Anwendung dieses Verfahrens notwendig, ein zweites Gerät in einer zweiten Heißzelle zu verwenden.
Eine Möglichkeit, durch Verwendung des FASTlabTM am selben Tag und in nur einer Heißzelle mehr als eine Charge [18F]FDG herstellen zu können, wäre wünschenswert. Bei beiden der oben beschriebenen, im Handel erhältlichen FASTlabTM [18F]FDG-Kassetten sind 23 der insgesamt 25 Positionen belegt. Somit ist es nicht möglich, Komponenten in doppelter Ausführung für die Herstellung von zwei Chargen auf derselben Kassette anzubringen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kassette (
- (i) eine Anionenaustauschersäule (
3 ,4 ) für jede der Mehrzahl von Chargen; - (ii) ein Reaktionsgefäß (
5 ); - (iii) ein Fläschchen (
2 ) mit einem Aliquot eines Elutionsmittels für jede der Mehrzahl von Chargen; - (iv) ein Fläschchen (
6 ) mit einem Aliquot einer Vorläuferverbindung für jede der Mehrzahl von Chargen; - (v) Reagenzfläschchen (
7 ,8 ,9 ), wobei jedes Reagenzfläschchen ein Reagenzienaliquot für jede der Mehrzahl von Chargen enthält; - (vi) gegebenfalls eine Festphasenextraktions(SPE)-Säule zur Schutzgruppenentfernung (
10 ) und/oder eine oder mehrere SPE-Säulen zur Aufreinigung (11 ,12 ); und, - (vii) Einrichtungen zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen.
Mit der erfindungsgemäßen Kassette kann die Synthese einer Mehrzahl von Chargen eines [18F]-markierten PET-Tracers durchgeführt werden, wobei die Synthese Folgendes umfasst:
- (a) Abscheidung eines ersten [18F]Fluorid-Aliquots an einer ersten Anionenaustauschersäule (
3 ); - (b) Bereitstellung eines ersten Aliquots einer Vorläuferverbindung in einem Reaktionsgefäß (
5 ); - (c) Hindurchleitung eines ersten Aliquots eines Elutionsmittels durch die erste Anionenaustauschersäule (
3 ), um das erste [18F]Fluorid-Aliquot in das Reaktionsgefäß (5 ) hinein zu eluieren; - (d) Erhitzung des Reaktionsgefäßes (
5 ) für einen vorab bestimmten Zeitraum zur Gewinnung eines rohen [18F]-markierten PET-Tracers; - (e) gegebenenfalls Entfernung von Schutzgruppen des rohen [18F]-markierten PET-Tracers an einer SPE-Säule (
10 ); - (f) gegebenenfalls Aufreinigung des rohen [18F]-markierten PET-Tracers an einer oder mehreren SPE-Säule(n) (
11 ,12 ); - (g) Reinigung des Reaktionsgefäßes (
5 ) und der SPE-Säulen (10 ,11 ,12 ); - (h) ein- oder mehrfache Wiederholung der Schritte (a)–(g), wobei jeweils ein nachfolgendes [18F]-Fluorid-Aliquot, eine nachfolgende Anionenaustauschersäule (
4 ) und ein nachfolgendes Aliquot einer [18F]FDG-Vorläuferverbindung verwendet wird;
Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein nichtflüchtiges Speichermedium mit einem computerlesbaren Programmcode bereit, wobei die Ausführung des computerlesbaren Programmcodes einen Prozessor dazu veranlasst, die Synthese-Schritte wie oben definiert durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die aufeinanderfolgende Herstellung mehrerer Chargen eines [18F]-markierten PET-Tracers mit nur einem Synthesegerät in einer einzigen Heißzelle. Es wird hier gezeigt, dass für beide der nacheinander hergestellten [18F]FDG-Chargen gute Ausbeuten erzielt werden und dass die zufließende Aktivität gut eingefangen und eluiert wird. Analysen der beiden Chargen zur Qualitätskontrolle, wie nachfolgend in Beispiel 1 beschrieben, zeigen, dass beide Chargen die Anforderungen der Pharmakopöe für [18F]FDG erfüllen.
Der Begriff „Kassette” bezeichnet eine Einwegapparatur, die so gestaltet ist, dass sie herausnehmbar und austauschbar auf einer automatisierten Syntheseplattform angebracht werden kann, und zwar der Art, dass die mechanischen Bewegungen der beweglichen Teile des Synthesizegeräts den Betrieb der Kassette von außerhalb der Kassette, d. h. extern, steuern. Wird der Begriff „Einweg-” in Zusammenhang mit einer Kassette der vorliegenden Erfindung verwendet, so bedeutet er, dass die Kassette dazu gedacht ist, vor ihrer Entsorgung einmal zur Herstellung einer Mehrzahl von Chargen eines [18F]-markierten PET-Tracers verwendet zu werden. Geeignete Kassetten weisen Ventile in linearer Anordnung auf, wobei jedes dieser Ventile jeweils mit einem Anschluss verbunden ist, an dem Reagenzien oder Fläschchen angebracht werden können, und zwar entweder durch Einstechen einer Nadel in ein umgedrehtes, septumverschlossenes Fläschchen, oder durch gasdichte Marrying-Joint-Anschlüsse. Bei einer Ausführungsform sind sämtliche Ventile Dreiwegeventile. Bei einer Ausführungsform sind sämtliche Ventile Hahnventile mit drehbarem Absperrhahn. Jedes Ventil verfügt über eine Steckverbindung, welche mit einem entsprechenden beweglichen Arm der automatisierten Syntheseplattform verbunden ist. Somit steuert die externe Rotation des Arms das Öffnen bzw. Schließen des Ventils, wenn die Kassette auf der automatisierten Syntheseplattform angebracht ist. Weitere bewegliche Teile der automatisierten Syntheseplattform sind so gestaltet, dass sie an das Ende eines Spritzenkolbens geklemmt werden können, um dadurch den Spritzenkolben zu heben oder zu senken. Die Kassette ist vielseitig einsetzbar und verfügt gewöhnlich über mehrere Positionen, an denen Reagenzien angebracht werden können, sowie über mehrere Positionen, die für die Anbringung von Durchstechfläschchen mit Reagenzien oder Chromatografiesäulen geeignet sind. Die Kassette umfasst stets ein Reaktionsgefäß, das meist so gestaltet ist, dass mindestens 3 der Anschlüsse der Kassette hiermit verbunden sind, um die Weiterleitung von Reagenzien oder Lösungsmitteln von verschiedenen Anschlüssen der Kassette zu ermöglichen. Die Kassetten müssen so gestaltet sein, dass sie für radiopharmazeutische Herstellungsverfahren geeignet sind, und werden deshalb aus Materialien gefertigt, die von pharmazeutischer Qualität und radiolyse-resistent sind. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Einwegkassette um eine FASTlabTM-Kassette, d. h. um eine Kassette, die mit einer automatisierten FASTlabTM-Syntheseplattform verwendet werden kann.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen Elemente der Kassette selektiv fluid verbunden. Der Begriff „selektiv fluid verbunden” bedeutet, dass festgelegt werden kann, ob Flüssigkeiten von dem jeweiligen Bauteil an ein anderes Bauteil der Erfindung zu- bzw. abfließen können, bspw. durch Verwendung eines geeigneten Ventils. Bei einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem geeigneten Ventil um ein Dreiwegeventil mit drei Anschlüssen und der Möglichkeit, zwischen zweien dieser drei zusammenhängenden Anschlüsse eine Fluidverbindung herzustellen und dabei den dritten Anschluss vom Flüssigkeitsaustausch auszuschließen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem geeigneten Ventil um ein Hahnventil mit drehbarem Absperrhahn. Bei einer Ausführungsform sind die Komponenten der Kassette entlang eines gemeinsamen Weges selektiv fluid verbunden. Der Begriff „gemeinsamer Weg” ist zu verstehen als ein Fließweg, mit dem die anderen Komponenten des Systems oder der Kassette der vorliegenden Erfindung selektiv fluid verbunden sind. Bei einer Ausführungsform ist der gemeinsame Weg ein linearer Fließweg. Bei einer Ausführungsform ist der gemeinsame Weg aus einem starren Polymermaterial von pharmazeutischer Qualität gefertigt, das strahlenresistent ist. Nicht-einschränkende Beispiele solcher geeigneten Materialien sind Polypropylen, Polyethylen, Polysulfon und Ultem®. Bei einer Ausführungsform ist der besagte gemeinsame Weg aus Polypropylen oder Polyethylen hergestellt.
Der Begriff „automatisierte Syntheseplattform” bezeichnet ein automatisiertes Modul, welches auf dem von Satyamurthy u. a. (
Der Begriff „Mehrzahl”, der hier im Zusammenhang mit Chargen eines [18F]-markierten PET-Tracers verwendet wird, bezieht sich auf mehr als eine Charge, wobei diese mehr als eine Charge auf einer einzigen Einwegkassette synthetisiert wird. In einem Aspekt bezieht sich der Begriff Mehrzahl auf zwei Chargen, d. h. eine erste Charge und eine zweite Charge. Die Begriffe „erste Charge” und „zweite Charge” stehen für zwei getrennte, aufeinanderfolgende Synthesen eines [18F]-markierten PET-Tracers, die auf derselben Kassette hergestellt werden, wobei die zweite Charge erst hergestellt wird, nachdem die Herstellung der ersten Charge abgeschlossen ist, d. h. nachdem das Produkt im Sammelfläschchen aufgefangen wurde. Der Begriff „Charge” bezieht sich auf eine fertig synthetisierte Charge des [18F]-markierten PET-Tracers. Es soll ermöglicht werden, eine Mehrzahl von Chargen am gleichen Tag zu produzieren, ohne dass es notwendig ist, die Heißzelle zu öffnen, in der sich die Kassette und die automatisierte Syntheseplattform befinden.
Ein „[18F]-markierter PET-Tracer” ist eine chemische Verbindung, die ein 18F-Atom enthält und sich für den Einsatz als PET-Tracer eignet Nicht einschränkende Beispiele für [18F]-markierte PET-Tracer sind [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG), [18F]Fluoromisonidazol ([18F]FMISO), [18F]Fluorothymidin ([18F]FLT), [18F]Fluorazomyzinarabinofuranosid ([18F]FAZA), [18F]Fluorethylcholin ([18F]FECH), [18F]Fluorcyclobutan-1-carbonsäure ([18F]FACBC), [18F]Flumanezil ([18F]FMZ), [18F]Tyrosin, [18F]Altanaserin, 4-[18F]Fluoro-3-iodobenzylguanidin ([18F]FIBG), meta-[18F]-Fluorobenzylguanidin ([18F]mFBG) und [18F]5-Fluorouracil. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die 18F-markierte Verbindung aus [18F]FDG, [18F]FMISO, [18F]FLT und [18F]FACBC ausgewählt. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die 18F-markierte Verbindung [18F]FDG.
Ein „Reaktionsgefäß” im Kontext der vorliegenden Erfindung ist ein Behälter der Kassette der Erfindung, in den die für die Synthese erforderlichen Reaktanten und Reagenzien hineingeleitet und dem das/die Produkt/e in der erforderlichen Reihenfolge entnommen werden kann/können. Das Reaktionsgefäß hat ein inneres Volumen, das für die Aufnahme der Reaktanten und Reagenzien geeignet ist, und wird aus strahlenresistenten Materialien pharmazeutischer Qualität gefertigt.
Ein „Aliquot” im Kontext des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist eine ausreichende Menge einer bestimmten Reagenzie zur Verwendung bei der Synthese einer Charge eines PET-Tracers.
Unter einer „Vorläuferverbindung” ist in diesem Zusammenhang ein nicht-radioaktives Derivat einer radioaktiv markierten Verbindung zu verstehen, das so konzipiert ist, dass eine chemische Reaktion mit einer geeigneten chemischen Form der detektierbaren Markierung positionsspezifisch in einer minimalen Anzahl von Schritten (idealerweise in einem einzigen Schritt) stattfindet, woraus dann die erwünschte radioaktiv-markierte Verbindung hervorgeht. Um eine positionsspezifische Markierung zu gewährleisten, kann eine Vorläuferverbindung mit Schutzgruppen versehen sein. Solche Vorläuferverbindungen sind synthetisch und können ohne großen Aufwand in guter chemischer Reinheit hergestellt werden. Bei einigen Vorläuferverbindungen ist die Eignung für die Synthese von [18F]-markierten Verbindungen allgemein bekannt, wie zum Beispiel
Der Begriff „Schutzgruppe” bezieht sich auf eine Gruppe, die unerwünschte chemische Reaktionen unterbindet oder unterdrückt, die jedoch so konzipiert ist, dass sie eine ausreichende Reaktivität aufweist, um sie von der jeweiligen funktionellen Gruppe abspalten zu können, damit das erwünschte Produkt unter Bedingungen gewonnen werden kann, die mild genug sind und den verbleibenden Teil des Moleküls nicht verändern. Schutzgruppen und Methoden zu ihrer Entfernung (d. h. zur „Entschützung”) sind Fachleuten wohlbekannt und werden in
Der hier verwendete Begriff „Reagenzie” bezieht sich auf Lösungsmittel und Reaktanten, die bei der Synthese eines bestimmten [18F]-markierten PET-Tracers eingesetzt werden. Als geeigneter Aufbewahrungsort hierfür bietet sich ein Reagenzfläschchen an. Der Begriff „Reagenzfläschchen” wird zur Bezeichnung eines Fläschchens verwendet, das eine oder mehrere der Reagenzien zur Verwendung bei der Herstellung des [18F]-markierten PET-Tracers enthält, und zwar in einer für die Produktion der gewünschten Mehrzahl von Chargen ausreichenden Menge. Der Begriff „ausreichend” bezeichnet eine geeignete Menge einer Reagenzie, um sicherzustellen, dass die Mehrzahl von Chargen erzeugt werden kann. Im Allgemeinen ist dies eine Menge, die die exakt benötigte Menge geringfügig übersteigt. Ein typisches Reagenzfläschchen besteht aus einem starren Polymermaterial von pharmazeutischer Qualität, das strahlenresistent ist. Zu den geeigneten Reagenzien, die sich in solchen Reagenzfläschchen befinden können, zählen unter anderem Ethanol, Acetonitril, Mittel zur Schutzgruppenentfernung sowie Puffer. Bei einer Ausführungsform wird besagtes Mittel zur Schutzgruppenentfernung aus HCl, NaOH und H3PO4 ausgewählt. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Mittel zur Schutzgruppenentfernung um NaOH. Bei einer Ausführungsform basiert besagter Puffer auf einer schwachen Säure, wahlweise zum Beispiel Citrat, Phosphat, Acetat oder Ascorbat. Handelt es sich zum Beispiel bei der [18F]-markierten Verbindung der vorliegenden Erfindung um [18F]FDG, so enthält die Einwegkassette ein mit Ethanol gefülltes Reagenzfläschchen, eines mit Acetonitril, ein weiteres mit NaOH und eines mit einem Puffer, der auf einer schwachen Säure, wahlweise Citrat oder Phosphat, basiert.
Der Begriff „Festphasenextraktion (SPE)” bezieht sich auf einen Probenaufbereitungsprozess, bei dem Verbindungen in einer Lösung voneinander getrennt werden, und zwar basierend auf ihrer jeweiligen Affinität zu einem Feststoff (die „Festphase” oder „stationäre Phase”) durch den die Probe hindurchgeleitet wird, und zu dem Lösungsmittel (die „mobile Phase” oder „Flüssigphase”), in dem sie gelöst sind. Im Ergebnis verbleibt eine interessierende Verbindung entweder in der Festphase oder in der mobilen Phase. Der Teil, der durch die Festphase hindurchfließt, wird aufgefangen oder entsorgt, je nachdem, ob er die interessierende Verbindung enthält. Enthält der in der Festphase verbleibende Teil die interessierende Verbindung, so kann diese in einem zusätzlichen Schritt von der Festphase heruntergelöst und aufgefangen werden, indem man die stationäre Phase mit einer weiteren, als „Elutionsmittel” bezeichneten Lösung spült. In der vorliegenden Erfindung wird die SPE zweckmäßigerweise unter Verwendung einer „SPE-Säule” (häufig auch als „SPE-Kartusche” bezeichnet) durchgeführt, die im Handel ohne weiteres erhältlich ist und gewöhnlich aus einer spritzenförmigen, mit Festphase befüllten Säule besteht. Die meisten bekannten Festphasen basieren auf Kieselgel, das mit einer bestimmten funktionellen Gruppe verbunden wurde, z. B. Kohlenwasserstoffketten variabler Länge (geeignet für Umkehrphasen-SPE), quaternäre Ammonium- oder Aminogruppen (geeignet für den Anionenaustausch) und Sulfonsäure- oder Carboxylgruppen (geeignet für den Kationenaustausch).
Der Begriff „eluieren” bezieht sich auf das Hindurchleiten einer Lösung durch eine SPE-Säule mit dem Ziel, eine oder mehrere interessierende Verbindung/en herauszulösen, die an die Festphase gebunden wird/werden.
Der oben allgemein in Zusammenhang mit SPE verwendete Begriff „Elutionsmittel” wird speziell in Zusammenhang mit der Einwegkassette der vorliegenden Erfindung als Bezugnahme auf das Elutionsmittel verwendet, das genutzt wird, um an der Anionenaustauschersäule abgeschiedenes [18F]Fluorid zu eluieren. Für die Verwendung bei der Synthese einer [18F]-markierten Verbindung geeignetes [18F]Fluorid wird normalerweise als wässrige Lösung aus der Kernreaktion 18O(p,n)18F gewonnen. Um die Reaktivität des [18F]Fluorid zu erhöhen und um hydroxylierte Nebenprodukte zu reduzieren bzw. zu minimieren, die bei der Gegenwart von Wasser entstehen, wird [18F]Fluorid vor der Reaktion gewöhnlich von Wasser befreit und die Fluorierungsreaktionen werden unter Verwendung wasserfreier Reaktionslösungsmittel durchgeführt (
Eine „SPE-Säule zur Schutzgruppenentfernung” im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine SPE-Säule mit einer Festphase, an der eine Vorläuferverbindung mit Schutzgruppen nach der Reaktion zur [18F]-Markierung gebunden wird, um die Schutzgruppen zu entfernen und den erwünschten [18F]-markierten PET-Tracer zu erhalten. Bei einer Ausführungsform ist die genannte SPE-Säule zur Schutzgruppenentfernung eine Umkehrphasen-SPE-Säule wie hier definiert.
Die ”Umkehrphasen-SPE” bedient sich einer unpolar modifizierten Festphase und einer polaren mobilen Phase. Verbindungen werden durch hydrophobe Wechselwirkungen zurückgehalten und, um die Kräfte zu durchbrechen, die die Verbindung an die Festphase binden, mithilfe eines unpolaren Elutionsmittels eluiert. Nicht einschränkende Beispiele für Umkehrphasen-SPE-Säulen sind unter anderem C18-, tC18-, C8-, CN-, Diol-, HLB-, Porapak-, RDX- und NH2-SPE-Säulen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Umkehrphasen-SPE-Säule eine tC18- oder HLB-SPE-Säule. Bei einer Ausführungsform ist die genannte Umkehrphasen-SPE-Säule eine HLB-SPE-Säule. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Umkehrphasen-SPE-Säule eine tC18-SPE-Säule. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die tC18-Säule eine Environmental-tC18-Säule, manchmal auch als lange tC18-Säule oder tC18-plus-Säule bezeichnet. Bei einer Ausführungsform ist die zur Schutzgruppenentfernung verwendete Umkehrphasen-SPE-Säule eine Environmental-tC18-Säule.
Die ”Normalphasen-SPE” bedient sich einer polar modifizierten Festphase und einer unpolaren mobilen Phase. Verbindungen werden durch hydrophile Wechselwirkungen zurückgehalten und mithilfe eines Lösungsmittels eluiert, das eine höhere Polarität als die ursprüngliche mobile Phase aufweist, um den Bindungsmechanismus zu durchbrechen. Nicht einschränkende Beispiele für Normalphasen-SPE-Säulen sind unter anderem Aluminiumoxid-, Diol- und Kieselgel-SPE-Säulen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die genannte Normalphasen-SPE-Säule eine Aluminiumoxid-SPE-Säule.
Die „Anionenaustauscher-SPE” nutzt die elektrostatischen Anziehung zwischen einer geladenen Gruppe der Verbindung und einer geladenen Gruppe an der Oberfläche des Sorbenten und kann für gelöste, geladene Verbindungen verwendet werden. Der primäre Retentionsmechanismus der Verbindung basiert hauptsächlich auf der elektrostatischen Anziehung zwischen der geladenen funktionellen Gruppe an der Verbindung und der geladenen Gruppe, die an die Kieselgeloberfläche gebunden ist. Um die interessierende Verbindung zu eluieren, wird eine Lösung mit einem pH-Wert verwendet, der entweder die funktionelle Gruppe der Verbindung oder die funktionelle Gruppe an der Oberfläche des Sorbenten neutralisiert. Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Anionenaustauscher-SPE-Säule ist die quaternäre Anionenaustauscher(QMA)-SPE-Säule.
Der Begriff „Mittel zur Reinigung” bezieht sich auf eine Reagenzienquelle, die selektiv fluid mit der zu reinigenden Komponente verbunden ist. Zweckmäßigerweise verfügt die selektive fluide Verbindung über ein Ventil und einen flexiblen Schlauch. Zu den für die Reinigung geeigneten Reagenzien gehören Ethanol und Acetonnitril, wässrige Lösungen dieser Stoffe sowie Wasser. Der Begriff „Reinigung” im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Vorgang der Durchleitung einer geeigneten Menge einer oder mehrerer Reagenzien durch eine Komponente, die gereinigt werden soll, damit sie für die Herstellung einer weiteren Charge [18F]-markierten PET-Tracers genutzt werden kann. Bei einer Ausführungsform umfasst das genannte Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Wasserquelle, die mit dem Reaktionsgefäß und den SPE-Säulen fluid verbunden ist. Eine geeignete Wasserquelle ist Wasser zur Injektion. Bei einer Ausführungsform ist die genannte Wasserquelle ein Wasserbeutel, der mit der genannten Kassette fluid verbunden ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das genannte Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Acetonnitrilquelle, die mit der genannten SPE-Säule zur Schutzgruppenentfernung fluid verbunden ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das genannte Mittel zur Reinigung des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen eine Ethanolquelle, die mit den genannten SPE-Säulen zur Aufreinigung fluid verbunden ist. Bei einer Ausführungsform liegen die genannten Reagenzquellen in Gefäßen vor, die Teil der Kassette der Erfindung sind.
Der Begriff „Einfangen” bezieht sich auf den Vorgang, bei dem sich eine oder mehrere bestimmte Verbindung/en an die Festphase einer SPE-Säule bindet/en.
Der Begriff „Hindurchleiten” bezieht sich auf die Handlung, die es einem Reaktanten, einer Reagenzie oder einer Reaktionslösung durch das selektive Öffnen von Ventilen ermöglicht, durch eine bestimmte Komponente hindurchzufließen.
Der Begriff „Erhitzung” bedeutet hier die Zufuhr von Wärme, um das Stattfinden einer bestimmten chemischen Reaktion zu fördern. Im Zusammenhang mit der hier beabsichtigten [18F]-Markierung ist als Wärme eine Temperatur im Bereich von 100–150°C für eine kurze Dauer von ca. 2–10 Minuten geeignet.
Der hier verwendete Begriff „aufreinigen” oder „Aufreinigung” kann als Vorgang zur Gewinnung einer weitestgehend reinen [18F]-markierten Verbindung verstanden werden. Der Begriff „weitestgehend” bezieht sich auf die Vollständigkeit oder annähernde Vollständigkeit des Umfangs oder Maßes einer Handlung, eines Merkmals, einer Eigenschaft, eines Zustands, einer Struktur, einer Sache oder eines Ergebnisses. Der Begriff „weitestgehend rein” kann als Bezeichnung einer vollkommen reinen [18F]-markierten Verbindung verstanden werden, was das Ideal wäre, jedoch auch als Bezeichnung einer [18F]-markierten Verbindung, die ausreichend rein ist, um für die Verwendung als PET-Tracer geeignet zu sein. Der Begriff „für die Verwendung als PET-Tracer geeignet” bedeutet, dass die weitestgehend reine [18F]-markierte Verbindung für die intravenöse Verabreichungen an einen Säugetierpatienten und eine nachfolgende PET-Bildgebung geeignet ist, um klinisch hilfreiches Bildmaterial bezüglich der Position und/oder Verteilung der [18F]-markierten Verbindung zu erhalten. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Aufreinigung mithilfe einer Umkehrphasen-SPE-Säule und/oder einer Normalphasen-SPE-Säule durchgeführt, jeweils wie oben definiert.
Der Begriff „Reinigung” im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Vorgang des Hindurchleitens einer geeigneten Menge einer oder mehrerer Reagenzien durch eine Komponente, die gereinigt werden soll, damit sie für die Herstellung einer weiteren Charge [18F]-markierten PET-Tracers genutzt werden kann. Bei einer Ausführungsform umfasst der Reinigungsschritt im Kontext des Verfahrens der vorliegenden Erfindung das Ausspülen des Reaktionsgefäßes und der SPE-Säulen mit Wasser. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfasst der genannte Reinigungsschritt das Ausspülen der SPE-Säule mit Acetonnitril vor dem Ausspülen mit Wasser. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfasst der genannte Reinigungsschritt das Ausspülen der genannten SPE-Säulen (
Ein anschauliches Beispiel für die vorliegende Erfindung ist die Synthese von [18F]FDG auf dem FASTlabTM (GE Healthcare). Die erste [18F]FDG-Synthese ähnelt dem gegenwärtigen [18F]FDG-Verfahren auf FASTlabTM; sie verwendet die gleiche Menge an Reagenzien. Am Ende des ersten [18F]FDG-Verfahrens wird die erste Charge in ein erstes Produktsammelfläschchen geleitet. In diesem Stadium sind die in den verschiedenen Gefäßen befindlichen Reagenzienreste ausreichend, um eine zweite [18F]FDG-Synthese durchzuführen. Das FASTlabTM bleibt nach der Ausgabe der ersten [18F]FDG-Charge im Wartemodus. Ab diesem Zeitpunkt ist das FASTlabTM bereit zur Aufnahme der Radioaktivität aus dem Zyklotron für eine zweite [18F]FDG-Synthese. Sobald die [18F]Fluorid-Lösung aus dem Zyklotron in dem konischen Fläschchen der Kassette ankommt, kann der Anwender das zweite [18F]FDG-Verfahren in Gang setzen, welches mit der Reinigung der tC18-Säule mit 1 ml Acetonitril und dem Ausspülen der Aufreinigungssäulen mit Wasser zur Injektion beginnt. Das Reaktionsgefäß wurde bereits während der ersten Synthese gewaschen. Der Kassette werden eine zweite QMA-Säule und entsprechende Schläuche hinzugefügt, um ein ordnungsgemäßes Einfangen und Eluieren des [18F]Fluorids vor dem Trocknungsschritt zu gewährleisten. Nach der Elution des [18F]Fluorids in den Reaktor wird der Rest des [18F]FDG-Verfahrens in der gleichen Weise durchgeführt, wie die erste [18F]-Synthese. Es wird eine separate Auslaufleitung verwendet. Die Kassette verfügt über jeweils eigene Auslaufleitungen, Sterilisationsfilter und Produktsammelfläschchen für beide [18F]FDG-Mengen, sodass die Chargen klar voneinander getrennt bleiben.
Beispiel beschreibt die Synthese zweier [18F]FDG-Chargen auf einer FASTlabTM-Kassette.
- [18F]FDG
- [18F]Fluordesoxyglukose
- [18F]FTAG
- [18F]Fluortetraacetylglukose
- GC
- Gaschromatographie
- HLB
- Verhältnis Hydrophilie zu Lipophilie
- IC
- Ionenchromatographie
- K222
- 4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo][8.8.8]-hexacosan
- MeCN
- Acetonitril
- min
- Minute(n)
- NCY
- unbereinigte Ausbeute
- ppm
- Teile pro Million Teile
- QMA
- quaternäres Methylammonium
- SPE
- Festphasenextraktion
Die in
- (i) 800 μL MeCN (aus Fläschchen
7 ) wurde zur Konditionierung der Environmental-tC18-Säule (10 ) verwendet, und 5 ml H2O wurden jeweils zur Konditionierung der HLB-SPE-Säule (11 ) und der Aluminiumoxid-SPE-Säule (12 ) verwendet. - (ii) [18F]Fluorid wurde durch Bombardierung von [18O]-H2O mit einem aus einem Zyklotron Cyclone 18/9 (IBA) extrahierten hochenergetischen Protonenstrahl gewonnen und über den konischen Sammelbehälter an Position 6 auf die Kassette übertragen.
- (iii) [18F]Fluorid wurde auf der QMA-Säule (
3 ) eingefangen und von dem angereicherten Wasser getrennt, das über den Weg durch Positionen 5-4-1 in einem externen Fläschchen aufgefangen wurde. - (iv) Elutionsmittel (aus Fläschchen
2 ) wurde in die Spritze an Position 3 gezogen und durch die QMA-Säule (3 ) geleitet, um [18F]Fluorid herauszulösen und in das Reaktionsgefäß (5 ) zu leiten. - (v) Die Verdampfung des Wassers im Reaktionsgefäß (
5 ) wurde durch Zugabe einer geringen Menge 25 mg/mL Mannose-Triflat-Vorläufer katalysiert (Fläschchen6 an Position 12 bei 120°C). - (vi) Der Mannose-Triflat-Vorläufer (aus Fläschchen
6 ) wurde in die Spritze an Position 11 gezogen und in das Reaktionsgefäß (5 ) an Position 10 überführt, wo die Markierungsreaktion bei 125°C für 2 Minuten durchgeführt wurde. - (vii) Das hierbei entstandene Zwischenprodukt zur radioaktiven Markierung, [18F]FTAG, wurde eingefangen und befand sich so, getrennt von nicht umgesetzten Fluoriden, an der Oberseite der tC18-Environmental-Säule (
10 ) an Position 18. - (viii) Natriumhydroxid (aus Fläschchen
8 ) wurde durch die Säule (10 ) hindurchgeleitet, um das [18F]FTAG in [18F]FDG umzuwandeln, welches von der Spritze an Position 24 aufgefangen wurde. - (ix) Unter Verwendung von Phosphorsäure (aus Fläschchen
9 ) wurde die Neutralisierung der hieraus hervorgegangenen basischen Lösung durchgeführt. - (x) Das Endprodukt wurde dann in ein erstes externes Sammelfläschchen (
13 ) geleitet, welches an Position 21 über die beiden Aufreinigungssäulen (11 ,12 ) in einer Reihe angeschlossen ist (d. h. HLB an Position 23 und Aluminiumoxid an Position 20). - (xi) Die tC18-Environmental-Säule wurde mit Acetonnitril aus Position 13 (Fläschchen 7) gewaschen, und der Reaktor, die Aufreinigungssäulen und die Schläuche wurden mit Wasser ausgespült, das aus dem am Dorn an Position 15 angeschlossenen Wasserbeutel stammt.
- (xii) Eine zweite Charge [18F]Fluorid aus dem Zyklotron wurde wie in Schritt (ii) beschrieben auf die Kassette übertragen.
- (xiii) Das [18F]Fluorid wurde auf einer neuen QMA-Säule (
4 ) an Position 8 eingefangen und von dem angereicherten Wasser getrennt, das über den Weg durch Positionen 7-8-19-1 in einem externen Fläschchen aufgefangen wird. - (xiv) Mit dem [18F]Fluorid aus der QMA (
4 ) an Position 8 wurden die Schritte (iv)–(ix) ebenso wie bei der ersten Charge durchgeführt. - (xv) Die zweite [18F]FDG-Charge wurde über dieselben Säulen (
11 ,12 ) an Position 23 (HLB) und 20 (Aluminiumoxid) aufgereinigt und dann in ein neues externes Sammelgefäß (14 ) geleitet, welches durch die Schläuche an Position 22 angeschlossen ist.
Dieser Kassettenaufbau verfügt über eine Recyclingweg für angereichertes Wasser auf der linken Seite für die erste Charge (
Anfangsaktivität, Endaktivität und Restaktivität wurden mithilfe einer kalibrierten Ionisationskammer VEENSTRA (VIK-202) ermittelt.
Um die Ausbeute zu ermitteln, wurden die folgenden Berechnungen durchgeführt:
- – wenn delta Tf = abgelaufene Zeit ab Zeitpunkt des Ingangsetzens der Synthese in min
- – wenn Af = Endaktivität in mCi
- – cAf = bereinigte Endaktivität in mCi in Bezug auf das Ingangsetzen der Synthese in min = Af. Exp(ln(2)·(delta Tf/110)) wobei 110 = Halbwertszeit des [18F]Fluor in Minuten
- – wenn cAi = bereinigte Anfangsaktivität in mCi in Bezug auf das Ingangsetzen der Synthese in mCi
- – wenn delta Ts = Dauer der Synthese
- – Bereinigte Ausbeute (CY) = (cAf/cAi)·100
- – Unbereinigte Ausbeute (NCY) = CY·Exp(ln(2)·(–delta Ts/110))
Die unten angegebenen Ergebnisse bezüglich der Anfangsaktivität, Endaktivität und der Restaktivitäten wurden mit diesem Kassettenaufbau erreicht:
Zur Qualitätskontrolle wurden der pH-Wert, die Glukosekonzentration, die Essigsäurekonzentration und die K222-Konzentration gemessen.
Der pH-Wert wurde mithilfe eines Metrohm 744 pH-Meters gemessen.
Die Glukosekonzentration wurde durch Ionenchromatografie (IC) ermittelt, und zwar unter folgenden Analysebedingungen:
- – Dionex IC System
- – Column Dionex Carbopak PA10, 4,0·250mm @ 25°C
- – Lösungsmittel KOH 100 mM @ 1 mL/min
- – elektrochemischer Detektor @ 30°C
Die Zusammensetzung des Standards für das verwendete FDG war
- – Glukose = 25 μg/mL
- – FDM = 50 μg/mL
- – FDG = 50 μg/mL
- – CIDG = 50 μg/mL
Die Essigsäuremenge wurde durch Gaschromatographie (GC) ermittelt, die mit einem Varian CP-3800 mit CP-8400 Autosampler und mit den folgenden Parametern durchgeführt wurde:
- – Säule: Macherey-Nagel Optima® 624-LB Säule, 30 m·0,32 mm ID, 1,80 μm Film
- – Injektion: Volumen 1 μL, Splitverhältnis 1:10, Injektor bei 250°C
- – Trägergas: Helium 10 PSI 5 mL/min
- – Temperatur: 80°C von 0 bis 3 min, 80 bis 200°C von 3 bis 9 min bei 20°C/min und schließlich 200°C von 9 bis 10 min.
- – Detektor: FID bei 250°C (He 20 mL/min, H2 30 mL/min und Druckluft 260 mL/min)
- – Verwendete Vergleichslösung: Essigsäurelösung bei 500 ppm w/w (dies entspricht einem Zehntel des Grenzwerts, 5000 ppm).
Die K222-Menge im Endprodukt wurde ermittelt, indem die Probe auf eine mit einer Nachweislösung aus Iodoplatinat (0,5 g Hexachloroplatinsäure-Hexahydrat: H2PtCl6·6H2O (! hochgradig hygroskopisch !), 9 g Kaliumiodid: Kl, 200 ml destilliertes Wasser) getränkte DC-Platte aufgetüpfelt und das Ergebnis mit Standardlösungen von K222 1, 5, 10, 50 und 100 ppm verglichen wurde. Die Farbintensität der resultierenden Flecken ist proportional zu der in der Lösung enthaltenen K222-Menge.
Die folgenden Ergebnisse wurden erzielt:
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Quelle: 1999 Clin Positr Imag; 2(5): 233–253 [0017]
- Kapitel 7 des „Handbook of Radiopharmaceuticals: Radiochemistry and Applications” (2003 John Wiley & Sons Ltd., Wench & Redvanly, Eds. [0022]
- Theorodora W. Greenes und Peter G. M. Wuts' Buch „Protective Groups in Organic Synthesis” (Fourth Edition, John Wiley & Sons, 2007) [0023]
- Quelle: Aigbirhio et al 1995 J Fluor Chem; 70: 279–87 [0027]