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【摘要】 目的 研究正电子药物18F-FDG的制备与质量控制以及影响18F-FDG合成效率的因素。方法 使用医用回旋加速器，通过18O(p，n) 18 F 核反应，采用Explora FDG4全自动合成系统制备了18F-FDG静脉注射液，对于制备的药物进行质量控制与影响因素分析。结果 Explora FDG4合成效率65%，18F-FDG放化纯度99% 18F-FDG其他指标符合药典质量要求，反应体系中残留的水等影响合成效率。结论 制备的18F-FDG静脉注射液使用临床PET-CT检查。
【关键词】 18F-FDG ；PET-CT；自动化合成 ；质量控制；影响因素
Preparation quality control and influential factor of 18F-FDG using Explora FDG4 XIE Qiang，WANG Shi-cun，XIE Ji-kui，et al.PET-CT center，An hui provincial hospital，Hefei，230001，China
【Abstract】 Objective To develop the preparation quality control and influential factor of 18F-FDG synthesis，a positron emission tomography imaging agent.Methods 18F-FDG was synthesis automatically via nuclear 18O(p，n) 18 F by medical cyclotron and Explora FDG4 automatic synthesis system .To develop influential factor of 18F-FDG preparation.Results The corrected yield was about 65% and radiochemical purity was over 99%.The rudimental water in reaction system affect the yield of 18F-FDG.Conclution 18F-FDG for intravenous injection was suitable for PET-CT scan.
【Key words】 18F-FDG；PET-CT；Automatic synthesis；Quality control；Influential factor
PET-CT是利用正电子药物进行成像的一种新型技术，将发射正电子的药物标记在示踪物上，这些标记的放射性同位素药物用于显像人体的生理和生化过程，以达到研究人体病理生理过程的目的。近年来，PET-CT在国内发展迅猛，对于正电子药物的需求在量和品种方面要求越来越大。PET-CT显像的先决条件是制备各种正电子显像剂或称为正电子药物。医用回旋加速器生产的正电子放射性核素主要用于制备正电子显像剂。而现如今18F-FDG是目前应用最广的发射正电子的放射性药物，已广泛应用于肿瘤、冠心病及神经精神疾病的研究和临床诊断[1]。 利用本中心最新引进的Siemens Eclipse RD型回旋加速器加速器，Explora FDG4全自动合成系统制备了18F-FDG静脉注射液，并进行了全面的质量控制[2]并且对Explora FDG4全自动合成系统在合成18F-FDG所受的影响因素进行初步的探讨。
1 材料和方法
1.1 实验材料
1.1.1 仪器设备 回旋加速器(RDS Eclipse RD，德国西门子公司) ；FDG合成模块(Explora FDG4，德国西门子公司) ；TLC系统(Bioscan 公司)；HPLC系统(Alltech，公司) ；Radioflow Detector (Bioscan 公司)；活度计(CRC-15R，美国Capintec公司)。
1.1.2 反应试剂 97%18O-H2O(美国剑桥同位素公司)；1，3，4，6-四-O -乙酰基-2-O- 三氟甲烷磺酰基-β-D- 吡喃甘露糖(三氟甘露糖)(ABX公司)；乙腈(Aldrich公司)；碳酸钾(Aldrich公司)；K222(Aldrich公司)；盐酸(Aldrich公司)；灭菌注射用水(Baxter公司)QMA，C-18，Alu柱均为Waters公司；AG11A8，AG50W纯化树脂均为BIO-RAD公司，其它普通试剂均为国产分析纯。
1.2 18F-FDG的制备[3]
1.2.1 18F-的生产 采用RDSEclipse RD回旋加速器通过18O(p，n)18F核反应，应用小体积(1.2 ml)靶，用11.MeV、36 μA的质子束流连续轰击靶60 min。
1.2.2 18F-的捕获 从回旋加速器中传出来的18F-通过4-(4-甲基哌啶) 吡啶阴离子交换树脂(简称：QMA分离柱。使用0.5M K2CO3溶液5 ml，无菌注射用水5 ml，20 ml空气分别并将QMA分离柱激活)，18F-被吸附在QMA柱子上；
1.2.3 18F-的洗脱 用1.6 ml K222/K2CO3 溶液(无水乙腈和水以19：1的比例溶解)将吸附在QMA柱上的18F-淋洗至反应瓶中并加热除去 乙腈与水的共沸物；并在反应体系中加入1.5 ml无水乙腈并加热蒸干。
1.2.4 18F- FDG前体的标记 加入无水乙腈溶解的三氟甘露糖 (25 mg/ml)1.9 ml 至反应瓶，在90℃进行标记反应，加热除去反应体系中的乙腈，此步骤反应生成乙酰化的18F- FDG。
1.2.5 18F-FDG前体水解 加入1N HCL至反应瓶水解乙酰化18F- FDG，去除乙酰保护基团。生成最终产物18F- FDG和一些杂质的混合物。
1.2.6 18F- FDG纯化、pH 和渗透度的调节 水解完成后，得到的18F-FDG溶液按下列步骤进行纯化：先通过AG50W树脂吸附反应体系中的K222，再通过AG11A8除部分水解化合物和非极性副产品以及平衡PH值；然后通过氧化铝柱，去除最后残余的未反应的18F- 氟化物离子，最后通过C-18，柱纯化。
1.2.7 获得最终产物18F- FDG 用10 ml 灭菌注射用水淋洗纯化柱水淋洗出18F- FDG最后通过孔径为0.22 μm 的过滤器将18F- FDG抽入最终产物瓶中[4]。
2 18F- FDG的质量控制
2.1 形态外观 透过肉眼观察，18F- FDG注射液必须澄清、无色或者淡黄色、无颗粒、无絮状物。
2.2 18F- FDG半衰期的鉴定 把已经制备的18F- FDG注射液放置活度计测定15 min内不同时间点的活度值(单位：mGi)用半对数法计算半衰期，结果应在(109.8±5)min之间。
2.3 化学纯度 用HPLC系统测定18F- FDG注射液的化学纯度，以C��18�-柱为层析柱，以乙腈- 水(85∶15) 为流动相，流速1.0 ml/min，测得化学纯度为99%。
2.4 放射化学纯度 用在1 cm(总长度10 cm)处点样的硅胶薄层层析板在乙腈- 水的混合溶剂(85∶15) 中展开，18F-FDG通过TLC系统的放射化学纯度应不小于95%。
图1
2.5 急性毒性检查 取健康合格的昆明小鼠10只，分别尾静脉注射18F- FDG注射液0.5 ml，观察24 h，观察结果，必要时进行解剖看昆明小鼠观察主要脏器的情况。
2.6 细菌内毒素检查 取18F-FDG注射液0.5 ml 稀释10 倍后进行细菌内毒素检查，反应时间分别为20 min 和60 min。
2.7 无菌检查 按文献，取0.2 ml 18F- FDG注射液分别接种于7.5 ml 硫乙醇酸盐流体培养基和真菌培养基中，并按规定进行观察。
2.8 pH值 用精密pH试纸测定18F- FDG注射液的pH值，pH应在4.5～8.5之间。
3 影响合成效率因素
3.1 由于三氟甘露糖亲水性特别强，在18F-标记三氟甘露糖之前反应体系中残留的任何极其微量的水分都会明显降低合成效率，如果近期合成效率不稳定，可以在生产之前做一下冷试验，看看第二步乙腈加入蒸发之后，停止反应，看看反应管中有无液体残留如果有残留，调整相关的数据，直至乙腈和水的混合物正好共沸蒸干，这样有利于提高合成效率。
3.2 日常生产之后，需要经常清洗反应管，并且在第二次合成之前仔细检查反应管中有无液体残留，有无焦化物帖附在管壁上，插入反应管中的塑料管有无接触反应管底部，如果发现异常及时调整，保持合成效率不下降。
3.3 经常检查各个部分的密封圈，各个管线接口，仔细观察计算机上合成过程的图谱，从图谱中发现问题，Explora FDG4全自动合成系统采用真空负压抽吸各种试剂，观察负压的最低值是否在-35psi(镑/平方英寸)以下，或者近期合成负压状况有无很大幅度的波动，如果出现异常，及时检查各个管道接口，各种电子阀，真空泵，真空膜片等及时更换，保持负压稳定，确保反应过程中可以准确抽吸试剂。
4 结果
4.1 18F- FDG注射液的制备 用36 μA 的质子束流连续轰击18O 水60 min 后，按上述合成方法合成的18F- FDG注射液活度达550 mCi，经时间衰变校正后，其放化产率约65%。
4.2 18F- FDG注射液的质量控制 18F- FDG注射液为无色、澄清溶液。用半对数法计算的半衰期为108 min；HPLC系统测定的化学纯度大于99%；TLC法测定的放射化学纯度大于95%。小鼠给药后24 h内，无任何不良反应或死亡发生，解剖未见主要脏器有异常。反应时间分别为20 min 和60 min，两种试验的结果相同，均符合要求。无菌检查3 d 后观察细菌培养，5 d 后观察真菌培养，均未见菌落生长。使用精密pH仪测定pH 5.5。
5 讨论
18F-的生产有几种核反应，本PET-CT中心采用的方法是以丰度为97%的18O 为原料，以18O(p，n) 18 F核反应产生氟离子。该法优点是使用回旋加速器，有较高的产额，缺点是靶材料18O -水价格昂贵，但是近年来18O -水的价格有了一定幅度的下降。实验所使用的是德国西门子公司RDS Eclipse RD回旋加速器，靶内填充1.2 ml体积的18O - 水，撞击质子的能量为11 MeV，30 μA 的质子束流轰击1 h产生的18F-的放射性通常在1000～1100 mCi之间。18F- FDG的合成普遍采用的是亲核取代反应，HCL酸性环境下水解合成出18F- FDG。有些PET-CT中心采用的是碱性环境下常温水解，笔者采用德国西门子公司最新的Explora FDG4合成系统，是目前合成效率最高的自动化合成装置，经时间衰变校正后的合成效率可达85% 以上。而且一次可以合成4批次的18F- FDG，大大满足PET中心需求用药量。在18F- FDG合成的标记反应中是最关键的步骤：甘露糖三氟甲基磺酸盐前体、乙腈、氮气、阴离子交换柱或试剂盒上的任何痕量水分或杂质都可能导致标记产量下降。因此，必须确保合成模块的清洁、干燥。实验中所使用的合成模块及试药全部使用一次性无菌产品，并在最终产物瓶中使用了Millipore 0.22 μm的无菌滤器，保证了合成产品的质量。18F- FDG注射液已经收入《美国药典》[5]和《欧洲药典》[6]，尚未收入中国的药典，但是在《中国药典》中附录ⅪⅩG 正电子类放射性药品质量控制的指导原则中记录了18F- FDG的质量控制的原则和细则。参考《美国药典》和《欧洲药典》以及《中国药典》中附录ⅪⅩG[7]进行18F- FDG。本中心结合自身的实际情况配制的此注射液，制定的自己中心的质控标准可完全保证18F- FDG注射液的安全使用。现在已经应用于临床PET-CT检查并且获得了满意效果。
参 考 文 献
[1] 张政伟，华逢春，管一晖，等.氟18F脱氧葡萄糖的多中心临床研究.核技术，2005，28(10)：771-775.
[2] 高晓，唐刚华，王明芳，等.正电子显像剂18F- FDG的制备与质量控制 .第一军医大学学报，2001，21(5)：357-358.
[3] 李军，李广义，等.新型18F- 脱氧葡萄糖注射液的制备与质量控制 .华西药学杂志，2004，19(1)：8-10.
[4] 陈泽龙，王楷堂，等.18 F-FDG显像剂的制备及其在肿瘤诊断中的作用评价.福建医药杂志，2006，28 (1)：1-3.
[5] Som P，Athins H L，Bandoypadhyay D，et al.J Nucl Med，1980，21(7)：670-675.
[6] Stumpe K D M，Urbinelli M，Steinert H C，et al.Eur J Nucl Med，1998，25(7)：721-728.
[7] 中华人民共和国国家药典委员会.中国药典.化学工业出版社，2000：附.
