专利名称：使用交换树脂合成放射性核素标记的化合物的方法
使用交换树脂合成放射性核素标记的化合物的方法本发明涉及使用固相萃取树脂洗脱放射性核素标记或放射性核素标记的化合物的方法、用于实施这样的方法的装置以及用于控制这样的装置的计算机程序。
背景技术：
使用固相萃取树脂(例如阴离子交换树脂或反向树脂)自动化合成放射性核素标记的化合物的方法在本领域中早已为人所知。这样的方法已特别用于产生可用作示踪分子的放射性标记的化合物以供多种生物应用。这样的应用包括正电子发射体层摄影(PET)、 微-PET或单光子发射计算体层摄影(SPECT)，它们是利用与具有生物相关性的分子相连的放射性的正电子发射同位素的核医学中的诊断技术。作为放射性示踪剂的18F-放射性标记的分子是已知用于PET的放射性核素标记的化合物，将其向患者给药，并且通过检测系统(所谓的PET扫描仪)检测通过放射性同位素的衰变而发射的伽玛射线。PET扫描提供了显示各放射性示踪剂在细胞、组织或生物体中的生物分布模式并由此检查体内生物过程的三维图像。用于标记用作示踪剂的化合物的许多放射性同位素具有较短的半衰期。具体而言，PET扫描中使用的放射性核素通常是半衰期较短的正电子发射同位素，例如碳-11(半衰期约20分钟)、氮-13 (半衰期约10分钟)、氧15 (半衰期约2分钟)、氟-18 (半衰期约 110分钟)、碘-131 (半衰期约8天)和碘-IM (半衰期约4. 2天)。因此，希望提供能够快速实施且产率高的生成放射性核素标记的化合物的合成方法。这对于所要用于如上所述的医疗用途的放射性核素标记的化合物尤其重要。例如，用于PET的18F-标记的示踪剂需要尽可能快地合成和纯化。因此，希望提供能够在短时间内实施的合成方法，以增加最终产物，即放射性核素标记的化合物的绝对(non-corrected)放射化学产率。而且，当使用自动化合成方法生成放射性核素标记的化合物时，重要的是使用相同的方法能够恒定地重复合成结果(例如通过最终产物的绝对放射化学产率测定的合成结果)。然而，已证明目前本领域已知的自动化合成方法以不稳定的产率生成产物。
发明内容
因此，本发明所要解决的问题是提供从固相萃取树脂上洗脱放射性核素标记或放射性核素标记的化合物的方法。本发明可实现恒定的产率、改进的放射性产率以及短的合成时间。所述洗脱方法包括通过用洗脱液实施脉冲洗脱来除去或洗脱与固相萃取树脂结合的化合物的步骤，其中所述化合物是放射性核素标记或放射性核素标记的化合物。任选地，在使用固相萃取树脂合成放射性核素标记的化合物的过程中使用本发明的方法。所述问题通过在下文中详述的本发明的方法、本发明的装置和本发明的计算机程
序三者而得以解决。
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具体而言，本发明的合成方法，特别是使用固相萃取(SPE)树脂的放射性核素标记的化合物的自动化合成包括通过用洗脱液实施脉冲洗脱来除去或洗脱与固相萃取树脂结合的化合物的步骤。术语“自动化合成”指在无人干预的情况下实施的化学合成。换言之，它是指由至少一台机器驱动和控制且在无需人工干预的情况下完成的过程。令人惊奇地，在下文中详述的脉冲洗脱既能够实现放射性核素标记的化合物的恒定的高产率，又能够实现较短的合成时间。如在下文中所述，能够用不同的固相萃取树脂实施所述方法。由于本发明的方法可以使用不同的固相萃取树脂，因此所述脉冲洗脱可以在自动化合成的不同步骤中发生。 具体而言，可以在标记反应之前或之后实施脉冲洗脱，在所述标记反应中，在反应容器中用放射性核素标记前体分子以形成放射性核素标记的化合物。在一优选实施方案中，与以脉冲方式洗脱的固相萃取树脂结合的化合物可以是可用于与前体分子反应以形成放射性核素标记的化合物的放射性核素标记。或者，所述与固相萃取树脂结合的化合物还可以是通过前体分子与放射性核素标记(例如在反应容器中) 的反应而产生的放射性核素标记的化合物。优选地，为了与前体分子反应以标记该前体而产生的放射性核素标记与阴离子交换树脂形式的固相萃取树脂结合。而且，优选地，通过前体分子与放射性核素标记(例如在反应容器中)的反应而产生的放射性核素标记的化合物与反相树脂形式的固相萃取树脂结合。因此，在本发明的方法中优选使用的固相萃取树脂是用于纯化放射性核素标记的阴离子交换树脂。所述固相萃取树脂还可以是用于(特别是使用高效液相色谱法(HPLC)) 纯化放射性核素标记的化合物的反相树脂。所述固相萃取树脂(例如阴离子交换树脂或反相树脂形式的固相萃取树脂)可以包括多种不同材料或可以由其制成。优选选自下组的材料二氧化硅及其衍生物，例如十八烷基-二氧化硅(单官能C18、三官能tC18)、C8、tC2、C4、苯基、HLB (亲水-亲脂平衡) Sep-Pak Dry (无水硫酸钠)和硅酸镁(Florisil ) ；Accell Plus CM(羧酸盐)，Accel 1 Plus QMA (四甲基铵(quaternary methyl ammonium))、氧化铝 A (酸性)、氧化铝 B (碱性)、 氧化铝N(中性)、氨基丙基(NH2)、氰基丙基(CN)、二醇、WCX(弱阳离子交换)、MCX(中等阳离子交换)、SCX (强阳离子交换)、WAX (弱阴离子交换)、MAX(中等阴离子交换)、SAX (强阴离子交换)、HILIC (亲水作用液相色谱)和DNPH- 二氧化硅(涂布在二氧化硅吸着剂上的酸化二硝基苯胼试剂)。所有这些材料以及它们在含有这些树脂的固相萃取柱中的用途都是已知的。可以用几乎任意放射性核素标记实施本发明的方法。优选地，所述放射性核素标记选自氟-18 [18F]、溴-77 [77Br]、溴-76 [76Br]、氧-15 [15O]、氮-13 [13N]、碳-11 [11C]、 碘-123[123I]、碘-1M[124I]、碘-125[125I]、碘-131[131I]和放射性金属，所述放射性金属例如镓-67 [67Ga]、镓-68 [68Ga]、钇-86 [86Y]、钇-90 [90Y]、镥-177 [177Lu]、锝-99m ["mTc]、 锝-94m[94mTc]、铼-186 [186Re]、铼-188 [188Re]和铟-111 [111In]。更优选地，所述放射性核素标记是氟-18 [18F]。在本发明的方法中，优选用适合于所用的固相萃取树脂和结合于其上的化合物
5的溶剂或洗脱液来实施洗脱。所述洗脱液的体积与所述固相萃取树脂的质量之比通常是 1 1至1 15。更优选地，该比率是1 2至1 10，更优选1 2. 5至1 5。通常的体积是树脂质量的约2. 5倍。例如，可以用250 μ 1洗脱液洗脱IOOmg树脂(洗脱液体积与 SPE树脂体积之比=2. 5)。可以在10°C至100°C的温度下实施洗脱。优选地，其在20°C至50°C下实施。在一优选实施方案中，在环境温度下实施洗脱。还可以或者额外地将用于洗脱所述树脂的所述洗脱液加热，优选加热到20°C至100°C，优选加热到20°C至50°C。固相萃取树脂的洗脱取决于所用的树脂的种类和欲从该树脂上洗脱的化合物。所述洗脱液可以包括或可以选自(各种PH值的)水；水性缓冲溶液；低级醇，例如甲醇、乙醇、 丙醇和异丙醇；有机溶剂，例如丙酮、乙腈(MeCN)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、甲苯、己烷、乙醚、乙酸乙酯或上述的混合物。如果所述洗脱液是或包含水，那么所述水可以是各种PH值的，可以使用不同的酸(例如HC1、H2SO4, H3PO4)将水调节成较低的pH值，或使用不同的含金属碱(例如碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、 草酸盐、氢氧化物)或有机碱(例如氢氧化铵或碳酸氢铵、四烷基铵的氢氧化物或碳酸氢盐、四烷基鳞的氢氧化物或碳酸氢盐)将水调节成较高的PH值。所述洗脱液还可以包含或含有离子液体和/或螯合基(例如18-冠醚-6或Kryptofix 2. 2. 2.)或它们的混合物。本发明的核心方面是固相萃取树脂的脉冲洗脱。所述脉冲洗脱可以理解为由第一阶段、第二阶段和第三阶段的序列组成。在第一阶段中，将洗脱液施加到树脂上以将所述化合物从所述树脂上洗脱。第一阶段之后是第二阶段，在该阶段中不向所述树脂施加洗脱液。 相反，使洗脱液与结合有所述化合物的树脂一起保温(incubate)以便有效地从所述树脂上洗脱所述化合物。然后，通过短的(正或负)压力期(第三阶段)从所述树脂上除去洗出液(即洗脱液和之前与所述树脂结合的化合物)，所述压力期可以是由用于实施所述固相萃取树脂的脉冲洗脱的工具(例如泵(压力泵或真空泵)或流量调节器)造成的，所述工具通过例如至少一个联接线(coupling line)，优选通过至少一个设计成可实现脉冲洗脱的阀与所要洗脱的固相萃取树脂相连。第三阶段的持续时间可以是10秒至100秒、优选 30秒至50秒，在该阶段中，所述用于实施固相萃取树脂的脉冲洗脱的工具与所述树脂直接相连，例如打开阀以获取从泵通过连接联接线施加到所述树脂上的压力。优选地，在本发明的方法中，实施第一阶段以及随后第二阶段和第三阶段的至少一种其它序列，在所述第一阶段中，所述洗脱液流入所述树脂中以进行洗脱，在所述第二阶段中，无洗脱液流入所述树脂中，第三阶段用于洗脱树脂。第一洗脱阶段的持续时间可以是0. 1秒至8秒，优选0. 5秒至2秒。第二洗脱阶段(独立于第一阶段)也可以持续0. 1秒至8秒，优选0. 5秒至2秒。为洗脱所述树脂而施加的压力通常取决于所用树脂的种类、洗脱液的种类等。例如，可以使用I^baHlOOKN/ m2)的正压。在一优选实施方案中，至少第一阶段和第二阶段(任选地还有第三阶段)重复至少一次。可以视需要在本发明的方法中进一步重复包括第一阶段、第二阶段和任选包括第三阶段的序列，以从所述树脂上洗脱更多的所述化合物。如果仅重复第一阶段和第二阶段， 则在已重复第一阶段和第二阶段之后实施第三阶段。重复的次数优选1至10次，更优选3 至5次。
例如，在本发明的方法中，可以使用1秒的如第一阶段的打开周期(on cycle)、随后1秒的如第二阶段的关闭周期(off cycle)，用Iml洗脱液溶液实施洗脱。这一过程优选重复3至4次。在已实施所述顺序之后，将与所述固相萃取树脂相连的联接线中的阀打开例如50秒。发明人惊奇地发现，由于洗脱溶液可以在柱上再次平衡并从所述树脂上洗脱更大量的化合物，因此脉冲洗脱使所述化合物的洗脱更为均勻，在所述脉冲洗脱的实施中，在如上所述的第二阶段中使洗脱液在固相萃取树脂上保温，并且其在短的压力和时间周期中释放。本领域的技术人员会认识到，本发明的方法可用于从至少一种所要标记的前体分子获得多种放射性核素标记或放射性核素标记的化合物。具体而言，本发明的方法可优选用于合成以下四类不同的放射性标记的化合物a)第一类化合物在国际专利申请WO 2006/066104中有述，该文献通过援引加入本文。式III表示一组非常优选的化合物
权利要求
1.通过实施脉冲洗脱从固相萃取树脂上洗脱放射性核素标记或放射性核素标记的化合物的方法。
2.使用固相萃取树脂合成放射性核素标记的化合物的方法，其包括通过实施脉冲洗脱从固相萃取树脂上洗脱与所述固相萃取树脂结合的化合物。
3.根据权利要求2的方法，其为自动化合成方法。
4.根据权利要求1或2的方法，其中所述与固相萃取树脂结合的化合物是用于与前体分子反应以形成放射性核素标记的化合物的放射性核素标记，或是通过使前体分子与放射性核素标记在反应容器中反应而产生的放射性核素标记的化合物。
5.根据权利要求1至4的方法，其中所述固相萃取树脂包含选自下组的材料或由其制成二氧化硅及其衍生物，例如十八烷基-二氧化硅(单官能C18、三官能tC18)、C8、 tC2、C4、苯基、HLB (亲水-亲脂平衡)S印-Pak Dry (无水硫酸钠)和硅酸镁(Florisil )；Accell Plus CM(羧酸盐)，Accel 1 Plus QMA(四甲基铵)、氧化铝A(酸性)、氧化铝 B(碱性)、氧化铝N(中性)、氨基丙基(NH2)、氰基丙基(CN)、二醇、WCX(弱阳离子交换)、 MCX(中等阳离子交换)、SCX(强阳离子交换)、WAX(弱阴离子交换)、MAX(中等阴离子交换)、SAX(强阴离子交换)、HILIC(亲水作用液相色谱)和DNPH- 二氧化硅(涂布在二氧化硅吸着剂上的酸化二硝基苯胼试剂)。
6.根据权利要求1至5的方法，其中所述固相萃取树脂是用于结合放射性核素标记的阴离子交换树脂。
7.根据权利要求1至6的方法，其中所述固相萃取树脂是用于纯化放射性核素标记的化合物，特别是使用HPLC纯化放射性核素标记的化合物的反相树脂。
8.根据权利要求1至7的方法，其中所述放射性核素标记选自氟-18[18F]、 溴-77[77Br]、溴-76[76Br]、氧 _15[150]、M -13[13N],碳-11["C]、碘 _123[1231]、 碘-124[124I]、碘-125[125I]、碘-131[131I]和放射性金属，所述放射性金属例如镓-67 [67Ga],镓-68 [68Ga],钇-86 [86Y],钇-90 [90Y],镥-177 [177Lu]、锝-99m ["mTc], 锝-94m[94mTc]、铼-186 [186Re]、铼-188 [188Re]和铟-111 [111In]。
9.根据权利要求1至8的方法，其中用于从所述固相萃取树脂上洗脱所述化合物的洗脱液的体积与所述固相萃取树脂的质量之比是约1 1至约1 15。
10.根据权利要求1至9的方法，其中用洗脱液洗脱所述固相萃取树脂，所述洗脱液包含或选自水；水性缓冲溶液；低级醇，例如甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇；有机溶剂，例如丙酮、乙腈(MeCN)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、 甲苯、己烷、乙醚、乙酸乙酯或它们的混合物。
11.根据权利要求1至10的方法，其中所述脉冲洗脱包括-第一阶段，其中洗脱液流入所述固相萃取树脂中以进行洗脱，随后-第二阶段，其中无洗脱液流入所述固相萃取树脂中，随后-第三阶段，其中洗出液从所述固相萃取树脂中流出。
12.根据权利要求11的方法，其中所述第一阶段的持续时间为0. 1秒至5秒，优选为0. 5秒至2秒，所述第二阶段的持续时间为0. 1秒至5秒，优选为0. 5秒至2秒，和/或所述第三阶段的持续时间为10秒至100秒，优选为30秒至50秒。
13.根据权利要求11或12的方法，其中所述第一阶段和所述第二阶段的序列重复至少一次，优选多达10次，更优选多达5次。
14.根据权利要求1至13的方法，其中所述放射性核素标记的化合物选自式III、IV、 V和VI的化合物。
15.用于洗脱放射性核素标记或放射性核素标记的化合物，特别是用于实施根据权利要求1至14的方法的装置，其包含-含有用于结合化合物的固相萃取树脂的柱，和-用于实施所述固相萃取树脂的脉冲洗脱的工具。
16.根据权利要求15的装置，其中所述用于实施所述固相萃取树脂的脉冲洗脱的工具是压力泵、真空泵或流量调节器。
17.用于控制根据权利要求15或16的装置，特别是在计算机上使用时用于控制所述装置的计算机程序，其中所述计算机程序被设计成例如通过控制泵来实现含有用于结合化合物的固相萃取树脂的柱的脉冲洗脱，所述泵用于实施所述固相萃取树脂的脉冲洗脱。
全文摘要
本发明涉及使用固相萃取树脂洗脱放射性核素标记或放射性核素标记的化合物的方法、用于实施这样的方法的装置以及用于控制这样的装置的计算机程序。具体而言，本发明的方法使得能够使用阴离子交换树脂或反相树脂自动化合成放射性核素标记的化合物，并且包括通过用洗脱液实施“脉冲”洗脱来除去或洗脱与阴离子交换树脂结合的放射性核素标记(氟-18等)或者与反相树脂结合的放射性核素标记的化合物的步骤。
文档编号B01J20/26GK102292461SQ200980155151
公开日2011年12月21日 申请日期2009年12月12日 优先权日2008年12月22日
发明者A·罗特尔, D·弗兰克, K·格雷厄姆 申请人:拜耳先灵医药股份有限公司