专利名称：含氧同位素化合物、制备方法、应用以及组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含氧同位素化合物及其制备方法、该含氧同位素的化合物在正电子或其它核素成像中的应用、该含氧同位素的化合物在获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布或代谢图像中的应用、包含该含氧同位素化合物的组合物。
背景技术：
由正电子发射断层显像(简称为PET)、闪烁分层摄影仪(简称DS)和单光子发射计算机断层显像(简称为SPECT)代表的核医学检查在诊断多种疾病(包括心脏病和癌症)中是有效的。这些技术包括给予病人标记有特定的放射性同位素的药剂(简称为放射性药物)，接着检测从该药剂直接或者间接发射的Y-射线。核医学检查和其他检查技术相比，它不仅对疾病有高度特异性和敏感性，而且具有提供有关病变功能信息的优点。 近年来，公开了一系列放射性卤素标记的化合物，例如[18F] I-氨基-3-氟代环丁烷羧酸(以下称作[18F]FACBC)，它已经被设计为新型放射性药物，并且正对它的临床应用进行检验(专利文件I以及非专利文件I和2)。作为用于高度增生性肿瘤的诊断药剂，[18F]FACBC被认为是有效的，原因是它具有特异地被氨基酸输送剂吸收的特性。作为生产[18F] FACBC,包括提供I- (N-(叔丁氧基羰基)氨基)_3_ [((三氟甲基)磺酰基)氧]-环丁烷-I-羧酸甲酯作为标记性前体，用放射性氟取代的该前提3位上的三氟甲磺酸基团，和使所得化合物经历酸性条件进行去保护(专利文件I以及非专利文件I和2)。专利文件I :日本特表专利No. 2000-500442 o非专利文件 I Jonathan Mcconathy 等人；“Improved synthesisofanti-[18F] FACBC : improved preparation of labeling precursor andautomatedradiosynthesis.，，，Applied Radiation and Isotopes,(荷兰)，2003,58,p.657-666。非专利文件2 :Timothy M. Shoup 等人，“Synthesis and Evaluation of [18F] I-Amino-3-fluorocyclobutane-l-carboxylic Acid to Image Brain Tumors. ”， The Journalof Nuclear Medicine，1999，40，p.331-338。然而，含有[18F]的标记化合物，在生产成本方面昂贵，只能够限于有限的一些化合物，即，只有化合物中的某些基团被氟、碳等取代之后才可以进行标记。另外，传统回旋加速器制备标记化合物不是利用光核反应，而且需要化学方法将制备好的同位素标记在化合物上。制备150(氧-15)的核反应式为15N(P，n) 15O和14N(d，n) 15O,而且，由于15O半衰期极短暂，只有2分钟，化学标记出含15O同位素的化合物完全不现实。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于，提供含氧同位素的化合物(也称为含有氧的标记化合物，或者称为标记含氧同位素的化合物，为了简便起见，本发明中简称为含氧同位素的化合物)及其制备方法、该含氧同位素的化合物在正电子成像中的应用、该含氧同位素的化合物在获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布或代谢图像中的应用、包含该含氧同位素的化合物的组合物。本发明利用高能放射治疗加速器，通过光核反应，即160(gamma，n)150，实现直接照射化合物分子上的16O形成15O正电子同位素。
本发明所采用的技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案本发明提供的第I个技术方案是，一种含氧同位素的化合物的制备方法，其特征在于，利用高能电子加速器、质子、重离子或中子治疗设备所产生的射线照射在水上，所述射线的能量为20MeV至430MeV，在不破坏水分子结构的情况下，使得水中的氧原子通过光核反应产生氧正电子核素，从而制造得到含氧同位素的化合物。通过本发明提供的第I个技术方案，可以对水进行上述操作，以产生15O水，将得到的含氧同位素的水注射于有机体中，通过PET等方法来获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布和代谢图像，可以明确标记化合物在有机体内的分布和代谢状况。也就是说，本发明的方法不再仅仅针对于含有18F等原有的化合物，对于所有的含碳或氧等元素化合物都可以应用该方法，从而可以方便快捷地完成检测。另外，本发明的制备方法的原料是水，较之于其他的药品更加容易获得，价格低廉
MTv o本发明提供的第2个技术方案是对第I个技术方案的改进，其改进之处在于，氧正电子核素为150。氧正电子核素15O可以通过直接照射水(H2O)而产生。射线在达到一定能量之后才能够使得水形成氧十五。氧的同位素不止一种，这里优选与16O最接近的同位素即可。另外，本发明人发现，高能射线的能量可以从20MeV开始从低到高慢慢升高，可以实现从16O到15O的转变。MeV代表兆电子伏特,是英文“millionelectron volts”的简写。本发明提供的第3个技术方案是一种化合物，其实通过技术方案I或2的制备方法所获得的含氧同位素的化合物。换句话说，本发明的提供的第3个技术方案是含有氧同位素的化合物，具体可以为含有氧十五的水。含有氧十五的水具有较为安全,并且容易为动物体或者人体所接受。本发明提供的第4个技术方案是一种组合物，其包含技术方案3的化合物。本发明提供的第5个技术方案是对第4个技术方案的改进，其改进之处在于，该组合物还包括药学上可以接受的载体或者赋形剂。水中含有少量的杂质等物质也可以被认为是可以接受的载体或者赋形剂。当然，也希望含氧-15的水的纯度越高越佳，即，水中的杂质含量优选为0. I质量％以下,更优选为0. 01质量％以下,最优选为0. 001质量％以下。此处，水中的杂质指的是存在于溶解在水中的物质。这里水溶的杂质的含量的测定方法，可以选用，使用滤纸过滤水之后，然后将水在100°c蒸干，得到溶解的杂质的固体形态。将该固体形态的杂质除以含有该杂质的水的质量就可以得到水中的杂质含量。
本发明提供的第6个技术方案是第3个技术方案所述的含氧同位素的化合物在正电子或其它核素成像中的应用。本发明提供的第7个技术方案是第3个技术方案所述的含氧同位素化合物在获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布或代谢图像中的应用。本发明提供的第8个技术方案是第3个技术方案所述的化合物在用于制备药物中的应用，所述药物是在正电子或其他核素成像之前所使用的药物。有益的技术效果本发明的制备方法或者标记含氧同位素的化合物，还具有如下有益的技术效果I、与现有同位素生产方法不同，采用光核反应模式生产15O正电子核素，优选使用 价格低廉的水作为原料；2、与现有的标记技术不同，不必用繁琐的标记技术；3、标记化合物时，无需改变水的化学结构；4、照射后能快速进行正电子成像，操作简便易行；5、150等的核素半衰期短，显像后放射性污染低，环保；6、该技术应用于提供PET、DS等核素检查的药物。7、该技术应用于药物治疗检测和药物研究开发，大大缩短检测和研发周期和节约成本。制备得到的含氧同位素可以用于PET、PET-CT、PET-MRI、PET-MRI-CT、mMR等核医学设备。其中，PET是正电子发射断层扫描仪(Positron EmissionTomography),CT是X线计算机体层成像，MRI是磁共振成像，PET-CT是派特CT(Positron EmissionTomography-Computed Tomography), PET—MRI 是派 特核 石兹(Positron EmissionTomography-Magnetic Resonance Imaging), PET-MRI-CT 是派特核磁 CT。
图I是实施例I制备的15O水的实测放射性衰变曲线与15O的理论衰变曲线的对比图。图2是实施例I的15O-H2O肺癌血流灌注图像。图3是实施例I的15O-H2O脑血流灌注图像。
具体实施例方式为了使得本领域的技术人员能够更加清楚直观地了解本发明的技术方案，下面将结合实施例进行具体的说明。本发明的光核反应式为16C(gamma, n) 15C。下面介绍本发明中对含碳等元素的化合物进行标记的一般过程。对水进行标记的一般过程包括将要标记的水置于包装物中。将包装物置于铅罐等器皿内，放置于射线束流出ロ处。打开铅罐盖子，用20MeV以上最好为30MeV以上的射线，照射剂量根据所需量来确定。下面结合具体实施例进行说明。实施例I
本实施例的具体过程为取2. 5g医用注射用水，负压去除水中的空气，冷冻至(TC，将冰水放置于高能加速器的样本照射室内，50MeV照射5分钟，照射率为3000Gy (戈瑞)/分钟。照射后，水分子上的160转变为150，取10微升带有150的水通过SD大鼠(远交群大鼠)尾静脉注射后，可以观察到肺部和脑部等的水成像。试验证明，在本实施例中已经制备得到了 15O水。请參见附图1，附图I是本实施例制备的150水的实测放射性衰变曲线(震荡曲线)与150的理论衰变曲线的对比图。从该对比图上可以看出，150水的实测放射性衰变曲线在150的理论衰变曲线附近震荡，从而证明了本实施例的方法能够得到15O水。请參见图2。图2是实施例I的15O-H2O肺癌血流灌注图像(Lung cancerperfusionimaging with 15O-H2O)。请參见图3。图3是实施例I的15O-H2O脑血流灌注图像(brain perfusionimagingwith 15O-H2O)。 从图2和图3可以看出，利用本发明的方法制备的得到的150水可以用于PET标注，并且获得了较为清晰的实验效果图，效果较好，而且水的价格低廉。具体来讲，用高能光子直接照射水，形成150水，制药成本从传统回旋加速器的80000元，减少到I元。实施例2本实施例的具体过程为取2. 5g医用注射用水，负压去除水中的空气，冷冻至(TC，将冰水放置于高能加速器的样本照射室内，5IMeV照射5分钟，照射率为3000Gy (戈
瑞)/分钟。其他步骤与实施例I相同。取得了与实施例I基本相同的实验效果。得到的PET标注图形也相近，肉眼不能分辨实施例2与实施例I的效果差別。实施例3本实施例的具体过程为取2. 5g医用注射用水，负压去除水中的空气，冷冻至(TC，将冰水放置于高能加速器的样本照射室内，49MeV照射5分钟，照射率为3000Gy (戈
瑞)/分钟。其他步骤与实施例I相同。取得了与实施例I基本相同的实验效果。得到的PET标注图形也相近，肉眼不能分辨实施例3与实施例I的效果差別。另外，再次说明本发明的学术思路。本发明的学术思路是，15O水是灌注显像剂的金标准，因为一次性通过摄取率几乎100%。水的分子结构非常简单(H2O),然而，传统PET分子影像技术制备15O水流程和エ艺非常复杂，成本昂贵，制备ー支15O水需要约8万元人民币。因此，人们不得以去开发15O水的替代物，如13N氨水(心脑灌注)、99mTc-MIBI (心肌灌注)，现在这几种药物在临床广泛使用，用于冠心病和脑血管病的诊断。然而，这些灌注替代品的一次性通过摄取率仅70% 75%之间，诊断效果显然不如15O水。本发明主要存在以下的两个创新点创新点一首创高能光子150水制备技术；利用光核反应160(Y , n) 150 ;国际上的GE、IBA、CTI等著名公司尚无此技木。其他公司尚未见到有关报道。创新点ニ 免化学标记15O水成像技术
用光核反应替代14N(d，n) 150或者15N(p，n) 150制备150水。
用高能光子制备15O水筒便、快速、成本极低，制备ー支150水仅仅需要I元人民币。为心脑血管病和肿瘤患者个人节约79999元检查费，毎年为中国社会节约I. 8万亿元健康费用。
权利要求
1.一种含氧同位素的化合物的制备方法，其特征在于，利用高能电子加速器、质子、重离子或中子治疗设备所产生的射线照射在水上，所述射线的能量为20MeV至430MeV，在不破坏水分子结构的情况下，使得水中的氧原子通过光核反应产生氧正电子核素，从而制造得到含氧同位素的化合物。
2.根据权利要求I所述的含氧同位素的化合物的制备方法，其特征在于，所述氧正电子核素为150。
3.根据权利要求I或2的制备方法所获得的含氧同位素的化合物。
4.一种含有含氧同位素的化合物的组合物，其特征在于，包括权利要求3所述的含氧同位素的化合物。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，还包括药学上可以接受的载体或者赋形剂。
6.一种利用权利要求3所述的含氧同位素的化合物在正电子或其它核素成像中的应用。
7.一种利用权利要求3所述的含氧同位素化合物在获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布或代谢图像中的应用。
8.权利要求3所述的化合物在用于制备药物中的应用，所述药物是在正电子或其他核素成像之前所使用的药物。
9.权利要求3所述的化合物在PET、PET-CT、PET-MRI、PET-MRI-CT、mMR中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种含氧同位素化合物及其制备方法、该含氧同位素的化合物在正电子或其它核素成像中的应用、该含氧同位素的化合物在获得含氧同位素的化合物在有机体内的分布或代谢图像中的应用、包含该含氧同位素化合物的组合物。该含氧同位素的化合物的制备方法，是利用高能电子加速器、质子、重离子或中子治疗设备所产生的x射线、质子线、重粒子线等射线照射在水上，所述射线的能量为20MeV至430MeV，在不破坏水分子结构的情况下，使得水中的氧原子通过光核反应产生氧正电子核素，从而制造得到含氧同位素的化合物。将本发明的化合物用于有机体中，可以明确标记化合物在有机体内的分布和代谢状况。本发明的化合物可以用于PET、PET-CT、PET-MRI、PET-MRI-CT、mMR等核医学设备。
文档编号A61K51/00GK102757017SQ20111011114
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者孙启银, 张圈世, 曾骏 申请人:北京大基康明医疗设备有限公司