способ получения [1-¹¹c]-ацетата натрия

Формула изобретения

Способ получения [1-¹¹C]-ацетата натрия, включающий пропускание через пористый инертный адсорбент последовательно раствора бромистого метилмагния, гелия, затем инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11, и раствора соляной кислоты, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют 500-700 мг смолы с основой из полистиролдивинилбензольного сополимера, покрытой углеводородными остатками с длиной цепи 18 атомов углерода, связанными с основой химическими связями, бромистый метилмагний используют в количестве 2-3 мл 0,2 М раствора в смеси тетрагидрофуран: диэтиловый эфир - 14:1 по объему, гелием адсорбент продувают в течение 10 с, а углекислый газ, углерод-11, пропускают через адсорбент в течение 3 мин, соляную кислоту используют в количестве 2-2,5 мл 0,2 М раствора, после чего адсорбент продувают 5-10 мл воздуха, выделившуюся уксусную кислоту нейтрализуют и элюируют целевой продукт 2-4 мл 1-2%-ного раствора двууглекислого натрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, точнее к радиофармпрепаратам (РФП) для диагностических целей и может найти применение в радионуклидной диагностике методом позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ).

Основой данного метода является применение радионуклидов - позитронных излучателей. Углерод-11 является единственным радиоактивным изотопом углерода, распад которого проходит по позитронному типу. Использование радиофармацевтических препаратов, меченных ультракороткоживущим углеродом-11 (период полураспада 20,4 мин), в методе ПЭТ позволяет не только регистрировать величину и скорость накопления радиоактивности в анатомически локализованных зонах интереса, но и проводить количественное измерение региональных физиологических и биохимических параметров, поскольку углерод-11 является изотопом углерода - основного элемента-органогена.

В радиодиагностической ПЭТ кардиологии в качестве РФП широко используется [1-¹¹С]ацетат натрия (далее [1-¹¹С]ацетат), представляющий собой водный изотонический раствор, содержащий ацетат, меченный углеродом-11, без добавления носителя.

Препарат предназначен для оценки ресурса окислительного метаболизма миокарда в покое и при физических нагрузках и для выявления зон ишемизированной ткани. В настоящее время [1-¹¹С] ацетат широко используется в клиниках США и других стран при диагностике заболеваний сердца, связанных с дисфункцией миокарда.

[1-¹¹C]Ацетат Натрия.

Для получения этого РФП широко используется химический синтез, основанный на реакции Гриньяра между углекислым газом - углерод-11, взятым в фемтограммовых количествах и бромистым метилмагнием, взятым в миллиграммовых количествах.

Классическим способом получения [1-¹¹С]ацетата является способ, основанный на пропускании потока инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11 через раствор, содержащий бромистый метилмагний. Полученную броммагниевую соль переводят в [1-¹¹С]уксусную кислоту добавлением 6 М водного раствора соляной кислоты. При этом [1-¹¹С]уксусная кислота отделяется от эфира экстракцией и превращается в [1-¹¹С]ацетат добавлением бикарбоната натрия. Время синтеза 20 мин. Радиохимический выход с поправкой на радиоактивный распад углерода-11 во время синтеза 73% (Pike V. W., Eakins M.N., Allan R.M., Selwyn A.P., Preparation of [1-¹¹С]acetate - an agent for the study of myocard metabolism by positron emission tomography. Appl. Radiat. Isot. 33, 502-512 (1982); Pike V.W., Horlock P.L., Brown C., Clark J.C. The remotely controlled preparation of a carbon-11 labelled radiopharmaceutical -[l-¹¹C]acetate, Appl. Radiat. Isot., 35, 623-627, (1984).

Известен способ, в котором для выделения ацетата[1-¹¹С] из реакционной смеси использовали метод твердофазной экстракции, применение которого значительно облегчает автоматизацию процесса его приготовления. Применение этого метода позволило уменьшить время синтеза от 20 до 10 мин, при радиохимическом выходе 50% с поправкой на радиоактивный распад углерода-11 во время синтеза (Korsakov M.V., Solvyov D., Horti A.G., Kuznetzova O.F., Nilsson L. -E. , Ulin J., Robotic Synthesis of [1-carbon-11]acetic acid. Proceedings of the IVth international Workshop on Targetry and Target Chemistry, PSI Villigen, Switzerland September 9-12, 1991).

Известен способ синтеза [1-¹¹C]ацетата, основанный на нанесении пленки раствора бромистого метилмагния на поверхность тефлоновых трубок, через которые пропускают поток инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11 (Davenport R.J., Dowsett K., Pike V.W. A simple technique for the automated production of no-carrier-added [1-¹¹C]acetate, Appl. Radiat. Isot, 48, 1117-1120 (1997). Время синтеза -16 мин, радиохимический выход с поправкой на радиоактивный распад углерода-11 во время синтеза 72%.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения [1-¹¹С]ацетата, основанный на нанесении пленки 1 М раствора бромистого метилмагния на поверхность кизельгура (Extrelut, Merck), инертного порошкообразного полярного адсорбента с развитой поверхностью, находящегося в микроколонках, через которые пропускают поток гелия, а затем поток инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11 (200 мКи, 7,4 ГБк). Образовавшуюся броммагниевую соль [1-¹¹C]уксусной кислоты переводят в [1-¹¹С] уксусную кислоту пропусканием через колонку 0,6 мл водного 3 М раствора соляной кислоты. Избыток соляной кислоты поглощают второй колонкой Extrelut. Затем обе колонки нагревают до 70^oС и продувают потоком гелия в течение 2 мин для удаления непрореагировавшего углекислого газа, углерод-11. Через обе колонки пропускают 6 мл этилового спирта, при этом [1-¹¹С]уксусная кислота десорбируется и поступает, через фильтр-осушитель на третью колонку Extrelut, предварительно нагруженную 1 мл 0,7% раствора двууглекислого натрия. При этом [1-¹¹C]уксусная кислота адсорбируется в водном слое, превращается в натриевую соль и в дальнейшем элюируется спиртом. Спирт выпаривают, а остаток растворяют в необходимом количестве изотонического раствора. Время синтеза - 15 мин, радиохимический выход с поправкой на радиоактивный распад углерода-11 во время синтеза 90%, если колонка с реактивом Гриньяра во время пропускания углекислого газа, углерод-11 находилась при -5^oС и 60-72% при комнатной температуре (Iwata R., Ido Т. Tada M., Column Extraction Method for Rapid Preparation of [¹¹C]Acetic Acid and [¹¹C]Palmitic Acid. Appl. Radiat Isot. 46, 117-121 (1995).

Недостатками метода-прототипа являются относительно невысокий радиохимический выход [1-¹¹C]ацетата, если реакция проводится при комнатной температуре (для повышения выхода необходимо использовать отрицательные температуры, что вызывает технологические трудности). Относительно высокая продолжительность синтеза - 15 мин - приводит к потере 38% активности только по причине радиоактивного распада углерода-11. К недостаткам прототипа относится также необходимость применения неводного растворителя - спирта - для десорбции [1-¹¹С]уксусной кислоты и сложность технологии производства препарата.

Технический результат настоящего изобретения состоит в сокращении времени синтеза, повышении радиохимического выхода [1-¹¹C]ацетата и значительном упрощении технологии его производства.

Этот результат достигается тем, что в известном способе получения [1-¹¹C] ацетата, включающем пропускание через пористый инертный адсорбент последовательно раствора бромистого метилмагния, гелия, затем инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11, и раствора соляной кислоты, согласно изобретению, в качестве адсорбента используют 500-700 мг смолы с основой из полистиролдивинилбензольного сополимера, покрытой углеводородными остатками с длиной цепи 18 атомов углерода, связанными с основой химическими связями, бромистый метилмагний используют в количестве 2-3 мл 0,2 М раствора в смеси тетрагидрофуран: диэтиловый эфир - 14:1 по объему, гелий через адсорбент продувают в течение 10 с, а углекислый газ, углерод-11, пропускают через адсорбент в течение 3 мин, соляную кислоту используют в количестве 2-2,5 мл 0,2 М раствора, после чего адсорбент продувают 5-10 мл воздуха, выделившуюся уксусную кислоту нейтрализуют и элюируют целевой продукт 2-4 мл 1-2%-ного раствора двууглекислого натрия.

Использование смолы, покрытой высоколипофильными углеводородными остатками (обращеннофазный адсорбент) обеспечивает увеличение адсорбции разделяемых веществ по мере увеличения их липофильности. Обращеннофазные адсорбенты широко применяются в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для изменения последовательности элюирования компонентов разделяемой смеси. В отличие от ВЭЖХ, основанной на использовании полярных адсорбентов (силикагель, кизельгур), в обращеннофазной хроматографии более полярные, а следовательно более гидрофильные компоненты разделяемой смеси, элюируются быстрее, чем липофильные соединения. Поэтому и при использовании обращеннофазного адсорбента в качестве носителя пленки бромистого метилмагния при синтезе ацетата более липофильная уксусная кислота удерживается сильнее, чем ацетат натрия. Это позволило нам путем подбора массы адсорбента и концентрации соляной кислоты добиться удержания уксусной кислоты на адсорбенте, что значительно сокращает время синтеза, увеличивая тем самым практический выход целевого продукта. Упрощение процедуры синтеза позволяет повысить радиохимический выход.

Использование бромистого метилмагния в количестве 2-3 мл 0,2 М раствора в смеси тетрагидрофуран:диэтиловый эфир в соотношении 14:1 обеспечивает его практически полную адсорбцию на поверхности используемой смолы.

Продувание адсорбента гелием в течение 10 с обеспечивает удаление избыточных количеств растворителей.

Пропускание через адсорбент инертного газа, содержащего фемтограммовые количества углекислого газа, углерод-11, в течение 3 мин необходимо и достаточно для полного карбоксилирования его на поверхности смолы.

Продувание адсорбента 5-10 мл воздуха обеспечивает удаление избытка соляной кислоты, что позволяет в дальнейшем уменьшить количество двууглекислого натрия, при этом 2-4 мл 1-2%-ного раствора двууглекислого натрия достаточно для нейтрализации [1-¹¹C]уксусной кислоты и десорбции ее аниона в виде ацетата натрия. Применение двууглекислого натрия для этой цели целесообразно, так как он входит в состав лекарственной формы препарата [1-¹¹C]ацетата.

Очистка [1-¹¹C]ацетата предложенным способом позволяет добиться радиохимической чистоты более 99%.

Способ осуществляется следующим образом.

0,2 М раствор бромистого метилмагния в смеси тетрагидрофурана и диэтилового эфира в объемном отношении 14:1 готовят следующим образом. 8,4 мл тетрагидрофурана, предварительно обезвоженного двухчасовым кипячением над металлическим натрием в атмосфере сухого инертного газа и перегнанного в атмосфере сухого инертного газа, смешивают в атмосфере сухого инертного газа с 0,6 мл 3 М эфирного раствора бромистого метилмагния.

На каждую из двух коммерчески доступных колонок (SPE cartridge Chromafix 250-HR-P, Macherey-Nagel, Германия), заполненных по 300-350 мг инертной пористой смолой с основой из полистиролдивинилбензольного сополимера, покрытой углеводородными остатками с длиной цепи 18 атомов углерода, связанной с основой химическими связями, наносят по 1-1,5 мл раствора бромистого метилмагния. Каждую колонку после заполнения в течение 10 с продувают потоком гелия и затем закрывают герметичными заглушками с обоих концов до использования.

Затем колонки соединяют последовательно в сборку, как показано на чертеже.

1-микроколонка, заполненная 0,5-0,7 г пентаоксида фосфора, нанесенного на силикагель (Sicapent, Merck, Германия),

2 и 3-реакционные микроколонки, (SPE cartridge Chromafix 250-HR-P, Macherey-Nagel, Германия), содержащие пленку раствора бромистого метилмагния,

4-микроколонка, заполненная 0,5-0,7 г аскарита.

Колонка 1 служит для осушения газа, содержащего диоксид углерода, углерод-11.

Колонка 4 служит для поглощения непрореагировавшего диоксида углерода и предотвращения увлажнения реакционных колонок из-за обратной диффузии.

Перед окончанием облучения сборку колонок подсоединяют к выпускной линии облученного газа, сняв заглушку с колонки 1.

Газообразный азот особой чистоты облучают протонами, имеющими кинетическую энергию 5-20 МэВ, в газовой мишени циклотрона под давлением 6 бар в течение 2 мин при токе протонов 10 мкА.

В момент окончания облучения снимают заглушку с колонки 4. Одновременно облученный газ выпускают из мишени самотеком, открывая дистанционно запорный клапан мишени, в линию транспортирования облученного газа.

Облученный газ пропускают через сборку колонок в течение 3 мин при комнатной температуре.

Затем отсоединяют колонки 1 и 4. Измеряют активность каждой из колонок. Через колонки 2 и 3 пропускают 2,5 мл 0,2 М соляной кислоты. После этого остатки соляной кислоты выдувают пропусканием 5-10 мл воздуха.

Далее через колонки пропускают 2-4 мл 1-2%-ного раствора двууглекислого натрия, получая готовый продукт в лекарственной форме.

Общее время синтеза, считая от момента выпуска активности - 9 мин. Измеряют активность полученного продукта и сравнивают ее с первоначальной активностью, удержанной колонками.

Колонками 2 и 3 суммарно удержано 800-1100 МБк углерода-11, активность готового продукта 600-900 МБк. Практический выход - 65-75%. Радиохимический выход с поправкой на радиоактивный распад углерода-11 за время синтеза (9 мин) 95-99%.

Радиохимическая чистота более 99%: ВЭЖХ, обращеннофазная колонка Luna (Phenomenex, США) длиной 15 см, элюент 0,1 М водный раствор дигидрофосфата натрия, подкисленный 70%-ной фосфорной кислотой до рН 2,1. Время удерживания [1-¹¹C]ацетата 6,4 мин.

Концентрация магния в препарате менее 1 мг/мл (трилонометрическое титрование).

Предлагаемый способ по сравнению с известными имеет целый ряд значительных преимуществ.

1. Сокращает время синтеза до 9 мин, в то время как в способе-прототипе оно 15 мин.

2. Практический выход целевого продукта составляет 65-75%, в то время как в способе-прототипе - 36-55%.

3. Обеспечивает радиохимический выход целевого продукта в среднем до 96% по сравнению с 60-96% в прототипе.

4. Способ значительно проще, поскольку высокий выход целевого продукта обеспечивается при проведении реакции при комнатной температуре, целевой продукт выделяется в лекарственной форме, поэтому нет необходимости в выпаривании неводного растворителя (этилового спирта), как в прототипе.

Способ разработан в лаборатории радионуклидных технологий ЦНИРРИ МЗ РФ и используется там для получения [1-¹¹C]ацетата.