11C/18F-乙酸盐在CFN-MPS200上的自动合成

程 亮，陈尚东，崔夫新，刘 丹，何 爽，朴永男

(1.沈阳化工大学 应用化学学院，沈阳 110142；2.北京安迪科电子有限责任公司，北京 100021；3.延边大学附属医院 核医学科， 延吉 133000)

11C-乙酸盐(11C-Acetate)作为正电子发射断层(postiron emission tomography, PET)显像剂，在肺癌、前列腺癌特别是肾癌和肝细胞癌的显像上可弥补18F-FDG的不足，具有很好的临床价值[1]。由于11C-乙酸盐的半衰期短(20.4 min)，只能在配备医用回旋加速器的医疗机构使用，临床应用具有局限性。Sykes等[2-4]最先报道了11C-乙酸盐的类似物—18F-乙酸盐，并证实两种化合物生物学分布类似，已经应用在测定心肌氧化代谢和诊断前列腺癌、肝细胞癌的PET研究中。11C-乙酸盐的合成采用强反应活性的CH3MgBr为反应物，对该反应物的保存、添加操作及反应容器的干燥和洁净度都有很高要求，稍有不慎即造成合成失败[5]。而18F-乙酸盐的制备反应温和[6]，所有试剂容易保存，合成效率稳定。国内报道中，多采用改造18F-FDG专用合成仪的方法进行18F-乙酸盐的标记合成，如邓怀福等[7]报道了改造IBA公司18F-FDG合成仪、张锦明等[8]报道了改造国产商用18F-FDG模块、张勇平等[9]报道了利用改造后的Explora FDG4合成仪合成18F-乙酸盐。这样不仅容易导致合成18F-FDG和18F-乙酸盐发生冲突，而且存在不同药物的交叉污染，不符合药品生产质量管理规范(GMP)要求。本研究在CFN-MPS200合成仪上探索实验条件，合成符合GMP要求的18F-乙酸盐，并将11C/18F-乙酸盐两种化合物进行质控对照分析，不仅直观体现了两种化合物的理化性质，也拓展了乙酸盐类化合物的临床应用。

1 实验材料

1.1 仪器

HM-10HC回旋加速器、CFN-MPS200型合成仪：日本住友重工业株式会社；高效液相色谱仪：日本岛津制作所分析计测事业部；气相色谱：上海天美公司； 放射性薄层色谱仪：美国BIOSCAN公司。

1.2 试剂

1 mol/L甲基溴化镁四氢呋喃溶液：日本KANTO公司产品；分子筛13X：日本GL公司；H218O(丰度97%)：上海化工研究院；溴代乙酸苄酯、无水乙腈、碳酸钾：美国Sigma公司；Kryptofix2.2.2(K2.2.2)：德国ABX公司； QMA柱、CM柱、PS-2柱、N-氧化铝柱：美国Waters公司；ON Grad-Ag、ON Grad-H：美国DIONEX公司；PS-OH柱：Macherery-Nagel公司；可裁硅胶板、乙醇(95%分析纯)、盐酸、氢氧化钠：北京化学试剂厂；注射用水、生理盐水：日本大冢公司；抗坏血酸溶液：1.0 g抗坏血酸与10 mL水配制成溶液，过无菌滤膜备用。

2 实验方法

2.1 11C-乙酸盐的合成

① 启动HM-10HC回旋加速器生产11CO2，设置打靶束流45 μA，由离子源电离氢气生产的H-在交变电场中加速，经碳膜剥离后轰击到填充0.80 MPa氮氧混合气(VN2∶VO2=99.5∶0.5)的碳靶上，发生14N(p，α)11C反应，轰击15 min后传靶。② 用加热到70 ℃的13X分子筛吸附11CO2，待13X分子筛的RI-U放射性测量探头示数不再增长时，加热13X分子筛到220 ℃,释放11CO2至0.5 mL 1 mol/L甲基溴化镁的四氢呋喃溶液中，当RI1示数不再增大并开始有下降趋势时，被分子筛吸附的11CO2释放已经完成。③ 加热反应液到30 ℃并反应120 s，然后加入0.5 mL 1 mol/L的HCl进行水解，此步骤反应剧烈，反应液为上下两层。④ 将反应液依次通过ON Guard Ag柱、ON Guard H柱和PS-OH柱。⑤ 分别用酒精和水淋洗PS-OH柱，洗脱杂质。最后用10 mL生理盐水淋洗PS-OH柱，用Cl-将11CH3COO-置换下来，再过CM柱去除可能存在的Mg2+，经过无菌滤膜得到产品。

2.2 18F-乙酸盐的合成

图1 18F-乙酸盐在CFN-MPS200模块上的合成路线

2.3 质量控制分析

2.3.1产物澄明度和pH

目测通过无菌滤膜后的产品为无色澄清溶液，用pH试纸测量pH。

2.3.2薄层色谱法

用毛细管蘸取微量的11C-乙酸盐和18F-乙酸盐的生理盐水溶液，在2 cm×10 cm的硅胶板上点样，以95%的乙腈水溶液做为展开剂(V∶V)，在密闭的试管或者展开缸里进行展开，用放射性薄层色谱仪检测放化纯度。

2.3.3高效液相色谱法

配制0. 1 mol/L的乙酸钠标准品溶液，抽取此标准品溶液1 mL稀释至20 mL并摇匀，用微量注射器抽取20 μL，注入到岛津高效液相色谱进样器内，以乙腈(A泵)∶水(B泵)=6∶4(V∶V)做为流动相，C-18(5 μm，4.6 mm×250 mm)为分离柱，流速1 mL/min,紫外检测(UV)波长214 nm。

在相同的条件下，对11C-乙酸盐和18F-乙酸盐进行HPLC分析，采用UV和FC-3600放射性检测器(RI)同时进行检测。

2.3.4K2.2.2的含量检测

18F-乙酸盐的K2.2.2的含量测定，参考《中华人民共和国药典》2015年版第二部氟[18F]脱氧葡糖注射液中氨基聚醚(K2.2.2)的检测方法[11]。

2.3.5细菌内毒素的检测

参考《中华人民共和国药典》2015年版第四部通则1143[12]，进行细菌内毒素检测。

2.3.6溶剂残留检测

参考《中华人民共和国药典》2015年版第四部通则0861残留溶剂测定法[13]，用水定量稀释制成1 mL中约含乙腈0.4 mg、乙醇5 mg、丙酮5 mg的溶液，作为对照品溶液。以硝基对苯二酸改性的聚乙二醇为固定液的毛细管柱为色谱柱，柱温70 ℃，进样温度200 ℃，检测器温度为250 ℃，顶空瓶温度为85 ℃，平衡时间10 min，取0.5 mL样品进样进行检测。

3 结果与讨论

3.1 合成

使用CFN-MPS200合成仪进行11C-乙酸盐和18F-乙酸盐的合成，合成结束时(end of synthesis，即EOS%)不校正放化合成产率分别为(53.5±5)%和(20.2±5)%，与国内文献报道的合成产率基本吻合[8,14]。

11C-乙酸盐虽然合成时间短、成本低，但甲基溴化镁的高活性对反应器的洁净度、干燥度有较高的要求，甲基溴化镁最好用干燥的1 mL玻璃注射器抽取，带胶塞的塑料注射器遇四氢呋喃后体积会膨胀，注射试剂的阻力很大。前体甲基溴化镁的加入量不需要过多，如甲基溴化镁过多，在反应液通过ON Guard Ag柱时，生成的AgBr沉淀可能堵塞该处理柱，导致反应液无法转移出来。

11CO2从回旋加速器传出，靶气体为氮氧混合气N2∶O2=99.5∶0.5(V∶V)，为避免载气中微量的O2对甲基溴化镁造成破坏，在混合气体通入反应管前必须先富集11CO2，然后用高纯N2将11CO2载入到甲基溴化镁溶液中。本研究采用150 mg 13X分子筛吸附11CO2，合成前先将分子筛加热到220 ℃进行活化，15 min后停止加热，再让分子筛自然冷却到70 ℃备用，13X 分子筛在低温70 ℃吸附11CO2，高温220 ℃时释放11CO2。传统方法中使用液氮富集11CO2，当11CO2通过浸入液氮的Loop环时即被凝固成干冰，也有很好的捕获效率，但液氮不容易长期保存，且在倾倒液氮时容易被冻伤，而分子筛可以多次使用，方便安全。

18F-乙酸盐的合成虽然耗时较长，但反应各个步骤容易控制，18F-半衰期较长，有着很好的应用前景。合成18F-乙酸盐的关键在于用水溶解氟化后的反应液。此处操作不宜将溶剂乙腈蒸发过于完全，否则加水转移中间体时，会造成大量的活度粘附于1号反应管内无法转移出来，造成大量活度损失，从而使标记率降低。

3.2 质量控制

以95%的乙腈水溶液为展开剂(V∶V)，在可裁硅胶板上点样进行展开，TLC分析得到18F-乙酸盐和11C-乙酸盐的谱图示于图2。从图2结果可以看出，18F-乙酸盐的Rf约为0.31 min，而11C-乙酸盐的比移值Rf约为0.60 min，18F-乙酸盐的极性大于11C-乙酸盐。

用HPLC检测乙酸钠标准品，采用紫外检测器，检测波长214 nm，得到出峰时间为2.40 min(图3)。

图2 18F-乙酸盐(a)与11C-乙酸盐(b)TLC图谱

图3 乙酸钠标准品溶液HPLC的UV检测器图谱

在相同的质控条件下对11C-乙酸盐和18F-乙酸盐进行HPLC分析，采用紫外检测器和放射性检测器同时检测。18F-乙酸盐的紫外检测和放射性检测图谱(图4)均为单峰，保留时间分别为2.25 min和2.33 min。11C-乙酸盐的紫外检测图谱和放射性检测图谱(图5)也为单峰，保留时间分别为2.39 min和2.71 min，11C-乙酸盐与标准品的保留时间2.40 min基本一致，证明产物为目标产品。

用广泛pH试纸检测11C-乙酸盐和18F-乙酸盐的pH，pH约为9，偏碱性。可以用微量的抗坏血酸调节pH。用注射器抽取0.1 mL抗坏血酸溶液加入到产品瓶中，即可将pH调整到7～8之间。

细菌内毒素的检测，用内毒素检测用水稀释样品50倍，采用凝胶法进行测定，结果每1 mL细菌内毒素的含量小于15 EU，符合规定。

2.5 μL18F-乙酸盐产品滴在氯铂酸和碘化钾溶液处理的硅胶G板上，产生的蓝色颜色浅于25 μg/mL的K2.2.2标准品溶液，证明18F-乙酸盐产品中K2.2.2的含量小于25 μg/mL。

图4 18F-乙酸盐的UV(a)与RI HPLC(b)图谱

图5 11C-乙酸盐UV(a)与RI HPLC(b)图谱

气相色谱测得18F-乙酸盐产品中丙酮、乙醇、乙腈的溶剂残留(图6)，其残留浓度分别为1.99 mg/L、3.34 mg/L、4.94 mg/L，符合临床使用要求。

图6 GC测定18F-乙酸盐中有机溶剂残留图谱

4 结论

11C-乙酸盐和18F-乙酸盐已用于PET/CT临床显像，11C-乙酸盐和18F-乙酸盐体内生物学分布类似，但其化学结构、合成工艺完全不同。11C-乙酸盐合成时间短、成本低、不校正合成产率高，但半衰期短，试剂不容易保存、不当的操作容易导致合成失败。18F-乙酸盐半衰期长、反应温和、各个反应步骤容易控制，但成本高，合成时间长，不校正合成产率低。实际应用中可根据临床患者数量、合成模块的稳定性、操作者的熟悉程度进行选择。

对照两种目标产物TLC图谱，11C-乙酸盐的Rf值略大于18F-乙酸盐的Rf值。18F-乙酸盐的合成工艺与固相水解法制备18F-FDG类似，本研究是首次用住友CFN-MPS200多功能合成仪，全自动合成18F-乙酸盐，并在相同的质控条件下对11C-乙酸盐和18F-乙酸盐进行质量分析，结果证明产物纯度较高，效率稳定，各项指标均符合要求。国内尚未检索到用CFN-MPS200多功能合成仪全自动合成18F-乙酸盐的文献，可为使用CFN-MPS200的医院科室提供参考，为11C/18F-乙酸盐的临床应用提供便利。