一种放射性核素标记的医用高分子材料及制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种放射性核素标记的医用高分子材料及制备方法和应用，属于医药学【技术领域】。所述放射性核素标记的医用高分子材料，其结构为18F--SFB-医用高分子材料。所述18F-标记的医用高分子材料的制备包括18F-与SFB前体反应，制备得到18F--FBA，然后18F--FBA与TSTU反应得到18F--SFB；最后所述医用高分子材料与三乙胺、18F--SFB反应，然后离心、洗涤得到18F-标记的医用高分子材料。本发明所述的方法采用离心析晶的方法分离纯化标记的医用高分子材料，离心后得到的产品为固体；上述方法有效避免了现有技术中色谱法操作繁琐，导致放射性核素的衰变量增加；且会残留有机溶剂的问题；得到的产品纯度高，可以达到95%以上。
【专利说明】—种放射性核素标记的医用高分子材料及制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以放射性核素18F标记的医用高分子材料及其制备方法和应用，属于医药学【技术领域】。
【背景技术】
[0002]医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质，以满足不同的需求，耐生物老化，作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能，易加工成型，原料易得，便于消毒灭菌，因此受到人们普遍关注，已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种，常被应用于对生物体进行诊断、治疗以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官。
[0003]树枝状大分子(Dendrimers)是一类近年来新兴的医用高分子材料，它是一类具有高度分支结构和良好单分散性的大分子化合物，其分子的体积、形状和功能都可以精确控制。由于树枝状大分子的分子量分布单一、内部具有广阔的空腔和表面具有极高的官能团密度，决定了它可以作为蛋白质、酶和病毒理想的合成模拟物，而且树枝状大分子很容易进行官能化，因此在生物和医学领域得到了广泛应用，如内部空腔可以包裹药物分子，末端基团通过修饰可连接基因和抗体等活性物质。近年来树枝状大分子在医学领域的研究主要集中在将功能化的组分连接到树枝状化合物的骨架上，以期获得具有独特性质的新化合物，在抗微生物制剂、药物与基因载体、免疫诊断试剂、硼中子俘获治疗试剂、生物分子模拟物、磁共振造影剂等方面具有广阔的应用前景。
[0004]然而，鉴于树枝状大分子等医用高分子材料的特殊结构性，使得其在人体内的各种研究难以广泛开展，目前对于树枝状大分子的研究大多停留在合成和体外活性实验阶段，对于其在体内的毒性、释药机理、体内代谢，尤其是作为肿瘤靶向载体靶向性以及树枝状载体与药物分子的相互作用等方面的研究依然很少，这也成为了近年来的研究热点和难点。
[0005]目前，对于一般药物或载体在体内的靶向性作用的研究主要是通过放射性核素标记药物或载体，再结合示踪技术来实现的。而目前对于放射性核素标记一般化合物的制备主要通过化学合成法、生物化学法和同位素交换法实现；其分离纯化主要通过色谱法，如高效液相色谱等实现。但是，通过色谱法获得的标记化合物虽然纯度较高，但是其操作较繁琐，并且标记化合物中还会残留有机溶剂，对研究造成不利影响，而对于树枝状大分子的高度支化的结构而言，一般的制备尤其是纯化方法造成的不利影响更加明显。因而，要解决树枝状大分子等医用高分子材料的靶向性研究等难点，不仅迫切需要开发一种可进行靶向示踪研究的医用高分子结构，同时也迫切需要开发出一种操作简单且能保证标记化合物纯度的标记及纯化方法，实现标记化合物的高效制备、高纯度及高放射量，从而为研究树枝状大分子作为药物载体对肿瘤的靶向性及其在体内的代谢方式奠定良好的基础。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种可进行体内示踪研究的放射性核素标记的医用高分子材料。
[0007]本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中通过色谱法分离纯化放射性核素标记化合物时操作繁琐，导致放射性核素的衰变量增加；且会残留有机溶剂，从而提供一种操作简单且能保证标记化合物纯度的分离纯化方法，以实现所述放射性核素标记的医用高分子材料的高效、高纯度及高放射量的制备。
[0008]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]一种放射性核素标记的医用高分子材料，其结构式为18F_-SFB-医用高分子材料，所述医用闻分子材料为分子量为4000-5000g/mol的含有裸露的-NH2的树枝状大分子。
[0010]一种制备所述放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0011]SO1:通过18O (P，n) 18F反应生成无载体18F_，并将其富集在QMA柱上，用含K2CO3/κ2,2,2的乙腈溶液将18F-洗脱到第一反应管中，通入氮气加热并将溶液蒸干；向所述第一反应管中加入乙腈，并通入氮气加热，将溶液蒸干，冷却第一反应管至35-45°C ；
[0012]S02:向所述第一反应管中加入含有SFB前体的乙腈溶液，控制温度110_120°C反应500-600S，并间歇性的以氮气流将溶液混合；随后向反应管中加入NaOH，85-95°C反应水解300-400S，并间歇性的以氮气流将溶液混合；水解后，用HCl和乙腈的混合溶液中和碱，得到18F—-FBA反应液；
[0013]S03:将步骤S02中得`到的所述18F_-FBA反应液过第一 C18柱；用90°C氮气流干燥第一 C18柱，并用无水乙腈将C18柱上的18F_-FBA洗脱到第二反应管中，向所述第二反应管中通入氮气并加热除水；然后加入氢氧化四丙基铵TBOH的水溶液，通氮气并加热将所述第二反应管内液体蒸干，冷却所述第二反应管至35-45°C ；
[0014]S04:向所述第二反应管中加入含有TSTU的乙腈溶液，85_95°C下密封反应300s ；再加入HCl酸化，将得到的反应液过第二 C18柱；再用85-95°C氮气流吹干第二 C18柱；用乙腈洗脱第二 C18柱，得到18F_-SFB反应液；
[0015]S05:取溶解于DMF的医用高分子材料，加入三乙胺和步骤S04中得到的18F—-SFB反应液，于20-30°C反应；冷却后将反应液加入盛有乙醚的离心管中，离心，弃上清夜；并再次加入乙醚洗涤并弃上清液，吹干所述离心管中的乙醚，管内的沉淀即为所需的放射性核素标记的医用高分子材料。
[0016]所述步骤S05中，所述医用高分子材料、三乙胺和18F-SFB反应液的摩尔比为10-12:7-8:7-9 ο
[0017]所述步骤S02中，第一次所述以氮气流混合溶液的步骤具体为每间隔200s以氮气流将反应液混合I次，每次5s ;第二次所述以氮气流混合溶液的步骤具体为每间隔IOOs以氮气流将溶液混合I次，每次5s。
[0018]所述步骤S03中，所述TBOH的浓度为lmol/L。
[0019]所述步骤S04中，所述步骤S04中，所述含有TSTU的乙腈溶液中TSTU的浓度为12_15mg/mL0
[0020]所述步骤S05中，所述离心的转速为12000-15000rpm。[0021]本发明还公开了一种根据所述的方法制备得到的放射性核素标记的医用高分子材料。
[0022]本发明还公开了一种PET示踪剂，为所述的放射性核素标记的医用高分子材料。
[0023]本发明还公开了所述的PET示踪剂在医用高分子材料对肿瘤的靶向性和代谢研究领域中的应用。
[0024]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0025](I)本发明所述的标记医用高分子材料的方法，采用离心析晶的方法分离纯化标记的医用高分子材料，离心后得到的产品为固体；上述方法有效避免了现有技术中色谱法操作繁琐，导致放射性核素的衰变量增加；且会残留有机溶剂的问题；
[0026](2)本发明所述的标记医用高分子材料的方法，采用离心析晶的方法得到的产品纯度高，可以达到95%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
[0028]图1是本发明所述PET-MF-2V-1T-1型氟多功能合成模块的结构示意图；
[0029]图2是本发明所述实施例1用离心方法纯化制备得到的18F_标记的医用高分子材料的HPLC质控分析图谱；
[0030]图3是本发明所述实施例1用制备型HPLC纯化制备的18F_标记的医用高分子材料的纯化图谱；
[0031]图4为实施例1制备得到的18F_标记的医用高分子材料注射IOmin后扫描图；
[0032]图5为同一只荷瘤鼠注射实施例1制备得到的18F-标记的医用高分子材料Ih后的扫描图。
【具体实施方式】
[0033]实施例1
[0034]本实施例所制备的18F_标记的含氨基的、分子量为4000的医用高分子材料的制备过程包括如下步骤:
[0035]SOl:通过18O (p，n) 18F反应生成无载体18F_，并将其富集在QMA柱上，用含K2CO3/K2,2,2的乙腈溶液将18 洗脱到第一反应管，通入氮气加热，将溶液蒸干；向所述反应管中加入乙腈2mL，通入氮气加热，将溶液蒸干，冷却第一反应管至40°C ；
[0036]S02:向所述第一反应管中加入含有SFB前体的乙腈溶液，116°C反应600s，每200s用氮气流将溶液混合I次，每次5s ;向反应管中加入0.5mL0.5mol/L的NaOH，90°C反应水解300s，每IOOs用氮气流将溶液混合I次，每次5s ;用7.5mL0.lmol/L的HCl和1.5mL乙腈的混合溶液中和碱，得到18F—-FBA反应液；
[0037]S03:将步骤S02中得到的所述18F__FBA反应液过第一 C18柱；用90°C氮气流干燥第一 C18柱，用2mL无水乙腈将第一 C18柱上的18F__FBA洗脱到第二反应管中，向管中通入氮气并加热，共沸、除水；然后加入40uL_lmol/L的氢氧化四丙基铵TBOH的水溶液，通氮气并加热，将所述第二反应管内液体蒸干，冷却所述第二反应管至40°C ；[0038]S04:向所述第二反应管中加入lmL13mg/mL的含有TSTU的乙腈溶液，90°C下密封反应300s ;再加入5mL0.lmol/L的HCl酸化，将得到的反应液过第二 C18柱；再用90°C氮气流吹干第二 C18柱；用2mL乙腈洗脱第二 C18柱，得到18F__SFB反应液；
[0039]S05:取50 μ L10mg/mL的溶解于DMF的医用高分子材料，加入10 μ L三乙胺和步骤S04中得到的18F—-SFB反应液0.2mL(所述医用高分子材料、三乙胺和18F-SFB的摩尔比为11:7:8)，25°C反应30分钟；冷却lmin，将反应液加入盛有4ml乙醚的离心管中，摇晃均匀，在13000rpm转速下离心5分钟，弃上清液；向所述离心管中再次加入2ml乙醚，摇晃洗涤后倒掉上层清液，用热的吹风机吹干所述离心管中的乙醚，管内的沉淀即为放射性核素18F-标记的医用高分子材料。
[0040]实施例2
[0041]本实施例所制备的18F-标记的含氨基的、分子量为5000的医用高分子材料的制备过程包括如下步骤:
[0042]SOl:通过18O (p，n) 18F反应生成无载体18F_，并将其富集在QMA柱上，用含K2CO3/K2,2,2的乙腈溶液将18F-洗脱到第一反应管，通入氮气加热，将溶液蒸干；向所述反应管中加入乙腈，通入氮气加热，将溶液蒸干，冷却第一反应管至35°C ；
[0043]S02:向所述第一反应管中加入含有SFB前体的乙腈溶液，110°C反应600s，每200s用氮气流将溶液混合I次，每次5s ;向反应管中加入0.25mLlmol/L的NaOH，85°C反应水解300s，每IOOs用氮气流将溶液混合I次，每次5s ;用7.5mL0.lmol/L的HCl和1.5mL乙腈的混合溶液中和碱，得到18F—-FBA反应液；
[0044]S03:将步骤S02中得到的所述18F—-FBA反应液过第一 C18柱；用85°C氮气流干燥第一 C18柱，用2mL无水乙腈将第一 C18柱上的18F__FBA洗脱到第二反应管中，向管中通入氮气并加热，共沸、除水；然后加入45uL_lmol/L的氢氧化四丙基铵TBOH的水溶液，通氮气并加热，将所述第二反应管内液体蒸干，冷却所述第二反应管至35°C ；
[0045]S04:向所述第二反应管中加入12mg/mL的TSTU的乙腈溶液，85°C下密封反应300s ;再加入5mL0.lmol/L的HCl，将得到的反应液过第二 C18柱；再用85°C氮气流吹干第二 C18柱；用2mL乙腈洗脱第二 C18柱，得到18F—-SFB反应液；
[0046]S05:取70 μ L7mg/mL的溶解于DMF的医用高分子材料，加入13 μ L三乙胺和步骤S04中得到的18F—-SFB反应液0.2mL(所述医用高分子材料、三乙胺和18F-SFB的摩尔比为10:8:7)，20°C反应40分钟；冷却，将反应液加入盛有4ml乙醚的离心管中，摇晃均匀，在12000rpm转速下离心5分钟,倒掉上层清夜；向所述离心管中再次加入2ml乙醚,摇晃洗涤后倒掉上层清液，用热的吹风机吹干所述离心管中的乙醚，管内的沉淀即为放射性核素18F_标记的医用高分子材料。
[0047]实施例3
[0048]本实施例所制备的18F_标记的含氨基的、分子量为4000的医用高分子材料的制备过程包括如下步骤:
[0049]SOl:通过18O (p，n) 18F反应生成无载体18F_，并将其富集在QMA柱上，用含K2CO3/K2,2,2的乙腈溶液将18F-洗脱到第一反应管，通入氮气加热，将溶液蒸干；向所述反应管中加入乙腈，通入氮气加热，将溶液蒸干，冷却第一反应管至45°C ；
[0050]S02:向所述第一反应管中加入含有SFB前体的乙腈溶液，120°C反应600s，每200s用氮气流将溶液混合I次，每次5S ;向反应管中加入0.5mL0.5mol/L的NaOH，95°C反应水解300s，每IOOs用氮气流将溶液混合I次，每次5s ;用2.5mL0.3mol/L的HCl和1.5mL乙腈的混合溶液中和碱，得到18F—-FBA反应液；[0051]S03:将步骤S02中得到的所述18F_-FBA反应液过第一 C18柱；用95°C氮气流干燥第一 C18柱，用2mL无水乙腈将第一 C18柱上的18F__FBA洗脱到第二反应管中，向管中通入氮气并加热，共沸、除水；然后加入50uL_lmol/L的氢氧化四丙基铵TBOH的水溶液，通氮气并加热，将所述第二反应管内液体蒸干，冷却所述第二反应管至45°C ；
[0052]S04:向所述第二反应管中加入0.9mL15mg/mL的TSTU的乙腈溶液,95°C下密封反应300s ;再加入5mL0.lmol/L的HCl，将得到的反应液过第二 C18柱；再用95°C氮气流吹干第二 C18柱；用2mL乙腈洗脱第二 C18柱，得到18F__SFB反应液；
[0053]S05:m45yL13mg/mL的溶解于DMF的医用高分子材料，加入15L三乙胺和步骤
S04中得到的18F—-SFB反应液0.3mL(所述医用高分子材料、三乙胺和18F-SFB的摩尔比为12:8:9)，30°C反应20分钟；冷却，将反应液加入盛有4ml乙醚的离心管中，摇晃均匀，在15000rpm转速下离心3分钟,倒掉上层清夜；向所述离心管中再次加入2ml乙醚,摇晃洗涤后倒掉上层清液，用热的吹风机吹干所述离心管中的乙醚，管内的沉淀即为放射性核素18F_标记的医用高分子材料。
[0054]实施例4
[0055]本实施例所制备的具有18F—-SFB-医用高分子材料结构的医用高分子材料是采用如说明书附图1所示的PET-MF-2V-1T-1型氟多功能合成模块，对所述医用高分子材料进行18F标记，具体制备工艺如下:
[0056]UQAM柱活化:用IOml (0.5M)的NaHC03溶液冲洗QAM柱，再用20ml水冲洗，然后吹干；A柱活化(C18柱):先用IOml乙腈冲洗，后用7.5ml (0.1M)的HCl和2.5ml乙腈冲洗，然后吹干柱活化(C18柱):先用IOml甲醇冲洗，再用20ml水冲洗，吹干；
[0057]2,BI反应管中加入1.5ml含K2C03/K2，2，2的乙腈溶液；B2反应管中加入2.0ml超干燥的乙腈溶液；B3反应管中加入IOmg SFB前体和Iml乙腈；B4反应管中加入0.5ml(0.5M)的NaOH溶液；B5反应管中加入7.5ml(0.1M)的HCl和1.5ml乙腈；B6反应管中加入2.5ml乙腈溶液；B7反应管中加入12mg TSTU和Iml超干燥的乙腈溶液；B8反应管中加入0.1M的HCl溶液5ml ；B9反应管中加入2ml乙腈；3、传靶:由180 (p，n) 18F反应生成的无载体18F(232mCi)富集在QMA柱上；
[0058]4、淋洗:开始洗脱，打开六通阀VI，用Iml K2C03/K2；2；2的乙腈溶液将18F_洗脱进RVl号反应管中，QMA残留18F- (5mCi)。
[0059]5、干燥:5分钟后依次开V9、V8，116°C蒸发干燥除水；三分钟后打开V5，加入
2.0ml超干燥的乙腈溶液，116°C蒸发二次干燥除水。
[0060]6、亲核反应:干燥完成后，打开Pl冷却，打开V3，加入IOmg SFB前体和Iml乙腈，开关数次后关V3，开V8鼓气搅拌，关V8，V9。90°C下密闭反应10min,每分钟开V9，V8通气5s后关V8，V9，关H1，停止加热，开Pl冷却。开V9，V4加0.5ml (0.5M)的NaOH溶液，关V4，开V8鼓气数秒，关V8，V9。90°C下密闭反应5min，每分钟开V9，V8通气5s后关V8，V9。关H1，停止加热，开Pl冷却。开V9，V5加7.5ml (0.1M)的HCl和1.5ml乙腈，关V5，开V8鼓气数秒钟。[0061]7、水洗:第一步反应结束后，关V10，V7，V8，V3，传至第一根C18柱，肼63.7mCi。关V3，V8，V7，V10。开V9，V4，加乙腈3ml至I号反应管，开数次后关V4，V9。开V14，V16，V7，V8, V4 洗脱，得到 24.8mCi。
[0062]8、水洗:总共有38.9mCi入2号反应管，所述2号反应管在未传18F_之前已经加入 lmol/L 的 40uL TBOH 的水溶液。关 V6, V8, V7, V16, V14。
[0063]开V14，V16，V21，设置116°C，开H2加热干燥。，关H2，停止加热，开P2冷却至48°C，开V14，V11加N，N-四甲基脲四氟硼酸盐TSTU (12mg，0.75ml)，开关数次后关VII，开V16，V21鼓气。关V21，V16，V14。设置90°C，开H2，加热5分钟，每分钟开V14，V16，V21通气5s后关V21，V16，V14。关H2，停止加热，开P2冷却至48°C，开V14，V12加入0.1M的HCl溶液 5ml，开 V14，V16, V21 鼓气后关 V21，V16，V14。开 V17，V15, V16, V12 转移至 2 号 C18，得到 50.4mCi。关 V12，V16，V15，V17。开 V14，V13，加 2ml 乙腈，开关数次后关 V13，V14。开V15，V16，V13 洗脱，肼 21.7mCi。总产品:28.7mCi。
[0064]9、取50ul高分子I储备液，加入IOul重蒸三乙胺和0.2mlSFB乙腈溶液中，25°C反应30分钟。冷却一分钟，将反应液加入盛有4ml乙醚的离心管中，摇晃均匀，在13000rpm转速下离心5分钟，将上层清夜倒掉；离心管中再加入2ml乙醚洗涤，摇晃洗涤，然后倒掉上层有机液，管内的有机溶剂用热的吹风机吹干，管内的沉淀即为放射性核素18f_标记的医用高分子材料。
[0065]实施例518F_标记的医用高分子材料的HPLC质控分析
[0066]对实施例1制备得到的18F_标记的医用高分子材料进行HPLC质控分析，所用的检测条件为:温度T=25°C，波长=254nm，其流速及流动相如表1所示。
[0067]表1HPLC质控分析的条件
【权利要求】
1.一种放射性核素标记的医用高分子材料，其特征在于，其结构式为18f_-sfb-医用高 分子材料，所述医用高分子材料为分子量为4000-5000g/mol的含有裸露的_NH2的树枝状 大分子。
2.一种制备权利要求1所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在 于，包括如下步骤：，501:通过180 (p，n)18F反应生成无载体18F_，并将其富集在QMA柱上，用含K2C03/K2，2，2 的乙腈溶液将，18f_洗脱到第一反应管中，通入氮气加热并将溶液蒸干；向所述第一反应管 中加入乙腈，并通入氮气加热，将溶液蒸干，冷却第一反应管至35-45°C ；，502:向所述第一反应管中加入含有SFB前体的乙腈溶液，控制温度110-120°C反应 500-600S,并间歇性的以氮气流将溶液混合；随后向反应管中加入Na0H，85-95°C反应水解 300-400S，并间歇性的以氮气流将溶液混合；水解后，用HC1和乙腈的混合溶液中和碱，得 到18F_-FBA反应液；，503:将步骤S02中得到的所述18F_-FBA反应液过第一 C18柱；用90°C氮气流干燥第一 C18柱，并用无水乙腈将C18柱上的18F_-FBA洗脱到第二反应管中，向所述第二反应管中通 入氮气并加热除水；然后加入氢氧化四丙基铵TB0H的水溶液，通氮气并加热将所述第二反 应管内液体蒸干，冷却所述第二反应管至35-45°C ；，504:向所述第二反应管中加入含有TSTU的乙腈溶液，85-95°C下密封反应300s ;再加 入HC1酸化，将得到的反应液过第二 C18柱；再用85-95°C氮气流吹干第二 C18柱；用乙腈 洗脱第二 C18柱，得到18F_-SFB反应液；，505:取溶解于DMF的医用高分子材料，加入三乙胺和步骤S04中得到的18F__SFB反应 液，于20-30°C反应；冷却后将反应液加入盛有乙醚的离心管中，离心，弃上清夜；并再次加 入乙醚洗涤并弃上清液，吹干所述离心管中的乙醚，管内的沉淀即为所需的放射性核素标 记的医用高分子材料。
3.根据权利要求2所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在于，所 述步骤S05中，所述医用高分子材料、三乙胺和18F-SFB反应液的摩尔比为10-12:7-8:7_9。
4.根据权利要求2所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在于，所 述步骤S02中，第一次所述以氮气流混合溶液的步骤具体为每间隔200s以氮气流将反应液 混合1次，每次5s ;第二次所述以氮气流混合溶液的步骤具体为每间隔100s以氮气流将溶 液混合1次，每次5s。
5.根据权利要求2所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在于，所 述步骤S03中，所述TB0H的浓度为lmol/L。
6.根据权利要求2所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在于，所 述步骤S04中，所述步骤S04中，所述含有TSTU的乙腈溶液中TSTU的浓度为12_15mg/mL。
7.根据权利要求2-6任一所述的放射性核素标记的医用高分子材料的方法，其特征在 于，所述步骤S05中，所述离心的转速为12000-15000rpm。
8.根据权利要求2-7任一所述的方法制备得到的放射性核素标记的医用高分子材料。
9.一种PET示踪剂，其特征在于，为权利要求1或8所述的放射性核素标记的医用高分子材料。
10.权利要求8或9所述的PET示踪剂在医用高分子材料对肿瘤的靶向性和代谢研究 领域中的应用。
【文档编号】A61P35/00GK103495188SQ201310456799
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】刘强, 李新平, 颜成龙, 徐建锋, 瞿凌晨, 王燕 申请人:无锡江原安迪科分子核医学研究发展有限公司