專(zhuān)利名稱(chēng)：腫瘤正電子顯像劑s－(的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正電子發(fā)射斷層(PET)顯像劑及其制備方法，特別是S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸及其制備方法。
背景技術(shù)：
2-18F-2-脫氧-D-葡萄糖(FDG)已廣泛用于腫瘤、心血管疾病及神經(jīng)精神疾病的正電子發(fā)射斷層(PET)顯像研究，但在鑒別診斷腫瘤時(shí)，不易區(qū)分炎癥和腫瘤病灶，而某些氨基酸PET顯像劑能夠彌補(bǔ)FDG的不足。[11C-甲基]-L-蛋氨酸(MET)是繼FDG后應(yīng)用較多的腫瘤PET顯像劑，在腫瘤組織中攝取較高，已用于腦瘤、頭頸部瘤、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤及黑色素瘤等的鑒別診斷和療效評(píng)價(jià)，在腦瘤鑒別診斷方面優(yōu)于FDG，但11C半衰期較短(t1/2＝20min)，不適于較長(zhǎng)時(shí)間PET顯像研究，且只能在有加速器的PET中心使用，限制了其廣泛應(yīng)用。18F半衰期(t1/2＝110min)遠(yuǎn)大于11C，且它放出的β+能量比11C低得多，可獲得更清晰的圖像。目前，已有多種18F標(biāo)記氨基酸(如L-18F-氟代苯丙氨酸、L-2-18F-氟代酪氨酸及L-α-甲基-18F-氟代酪氨酸等)研制成功并顯示出較好顯像效果，但是合成較困難，放化產(chǎn)率低，其應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了提供一種容易區(qū)分炎癥和腫瘤病灶的正電子顯像劑及其制備方法，其制備方法要求合成較容易，放化產(chǎn)率高。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的化合物是S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸，其中正烷基為C1～C3。
其結(jié)構(gòu)通式為 其制備方法(合成路線)為S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸的合成路線。按兩步法合成第一步，1，n-二對(duì)甲苯磺酸正烷基二酯(1)與18F-發(fā)生親核氟化取代反應(yīng)生成18F(CH2)nOTs(2)；第二步，2與溶于10％NaOH和二甲基亞砜(DMSO)的L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯(3)溶液反應(yīng)生成目標(biāo)化合物。合成路線如下 本發(fā)明的1，n-二對(duì)甲苯磺酸正烷基二酯TsO(CH2)nOTs(n＝1～3)可用Br(CH2)nBr或I(CH2)nI(n＝1～3)代替，L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯可用L-高半胱氨酸代替。
小鼠體內(nèi)生物分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，S-(18F-氟代正烷基)-L-蛋氨酸(n＝1～3)[如以S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸，F(xiàn)EMET為例]可被纖維肉瘤高度攝取，而炎癥組織幾乎不攝取FEMET。盡管纖維肉瘤攝取FDG高于FEMET，但炎癥組織也可高度攝取FDG。模型小鼠PET顯像可得到類(lèi)似結(jié)果腫瘤模型小鼠顯像清晰，示腫瘤處有高度FEMET和FDG攝??；炎癥模型小鼠顯像清晰，示炎癥處有高度FDG攝取，但無(wú)FEMET攝取。可見(jiàn)，F(xiàn)DG不能區(qū)分腫瘤和炎癥病灶，而FEMET是一種特異性氨基酸代謝顯像劑，可以區(qū)分腫瘤和炎癥病灶。
接種某些化學(xué)物質(zhì)(如松節(jié)油)也可以獲得類(lèi)似接種金黃色葡萄糖球菌和大腸桿菌感染的膿腫動(dòng)物模型，采用松節(jié)油誘導(dǎo)炎癥，獲得了較穩(wěn)定的膿腫模型，經(jīng)松節(jié)油致炎模型和化膿菌感染模型體內(nèi)FDG生物分布和FDG PET顯像研究結(jié)果證實(shí)，兩類(lèi)膿腫動(dòng)物模型相類(lèi)似。研究表明FEMET在松節(jié)油致炎模型炎癥組織中無(wú)明顯放射性攝取，實(shí)驗(yàn)也表明FEMET在化膿菌感染模型炎癥組織中也無(wú)明顯放射性攝取。由上可知，在鑒別區(qū)分腫瘤和炎癥方面，F(xiàn)EMET優(yōu)于MET和FDG。
可見(jiàn)，F(xiàn)EMET可用于多種腫瘤如腦瘤、頭頸部瘤、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤及黑色素瘤等的鑒別診斷和療效評(píng)價(jià)，也可用于區(qū)分腫瘤和炎癥病灶。此外，S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸(FMMET)和S-(3-18F-氟代丙基)-L-蛋氨酸(FPMET)具有與FEMET相類(lèi)似的用途。


圖1為腫瘤模型小鼠和炎癥模型小鼠PET顯像圖，其中，左上部為以FDG為顯像劑給藥60min的纖維肉瘤圖，右上部為以FEMET為顯像劑給藥60min的纖維肉瘤圖；左下部為以FDG為顯像劑給藥60min的膿腫組織圖，
右下部為以FEMET為顯像劑給藥60min的膿腫組織圖。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(FEMET)的制備。
1.標(biāo)準(zhǔn)品S-(2-19F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(19FEMET)的制備。
L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯60mg(0.4mmol)溶于10％(質(zhì)量體積比濃度)氫氧化鈉溶液320μL(0.8mmol)中，加DMSO23mL，溶液加熱至80℃。在攪拌下，加入1-氟-2-溴乙烷0.050g(0.4mmol)，90℃加熱攪拌反應(yīng)2h。冷卻，傾入2g碎冰中。碎冰溶解后，調(diào)pH值至7.5，得沉淀。過(guò)濾，水洗，干燥，得粗品。用60％乙酸重結(jié)晶得淺黃色固體0.023g(0.14mmol)，產(chǎn)率約35％。1H NMR(CDCl3)δ4.6(t，2H)，4.2(t，2H)，3.4(m，1H)，2.8(t，2H)，2.0(m，2H)。MS(EI)m/z167(M+)。
2.S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸(FEMET)的制備。
回旋加速器生產(chǎn)含18F-靶水通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂柱(如Waters公司生產(chǎn)的QMA小分離柱)，18F-吸附在QMA小柱上，用1.5mL內(nèi)含碳酸鉀4.5mg的乙腈水溶液淋洗固相交換樹(shù)脂柱，含18F-淋洗液收集在內(nèi)含K22220～25mg(K222為一種氨基聚醚，全稱(chēng)4，7，13，16，21，24-六氧雜-1，10-二氮雜雙環(huán)[8，8，8]廿六碳烷，簡(jiǎn)稱(chēng)Kryptofix222)的反應(yīng)瓶中。反應(yīng)瓶加熱至90℃，N2吹干。加乙腈0.5mL，90℃加熱，N2吹干，重復(fù)兩次。加1，2-二對(duì)甲苯磺酸乙二酯的乙腈溶液(10mg/mL)，密封，90℃反應(yīng)15min。分兩次加入無(wú)水乙醚(5mL×2)，過(guò)Sep Pak Plus Silica小柱，蒸除乙醚，得淺黃色固體18FCH2CH2OTs。加L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯7.7mg(0.050mmol)，NaOH溶液4mg(0.1mmol)、二甲基亞砜(DMSO)0.5mL，90℃反應(yīng)15min。混合物過(guò)C18和硅膠小分離柱，乙醚淋洗柱，棄淋洗液，柱吹干。用0.15mol/L磷酸鹽緩沖液(pH7.4)淋洗，收集淋洗液，過(guò)0.22μm無(wú)菌濾膜，得FEMET注射液。放射性HPLC分析條件C18分離柱，流動(dòng)相為3mM NaH2PO4溶液(pH約3)，流速1mL/min，tR＝6.5min。TLC分析條件硅膠60鋁板，層析液為氨水/甲醇/水(1/7/3，v/v/v)，Rf＝0.64(FEMET)。
結(jié)果FEMET的合成國(guó)內(nèi)外尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。1-氟-2-溴乙烷在NaOH溶液中與L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯反應(yīng)可生成FEMET的標(biāo)準(zhǔn)品19FEMET，其結(jié)構(gòu)經(jīng)質(zhì)譜(EI-MS)和1H NMR鑒定證實(shí)。經(jīng)HPLC和TLC分析，制備的FEMET與19FEMET的tR和Rf值相一致。
FEMET注射液為無(wú)色或淡黃色澄明溶液，pH約為6.0～7.5，放化純度大于95％，化學(xué)純度大于97％，未校正總放化產(chǎn)率為15～25％。異常毒性檢查、無(wú)菌檢查及細(xì)菌內(nèi)毒素檢查按中華人民共和國(guó)藥典2000年版所述方法進(jìn)行。異常毒性檢查尾靜脈給藥37MBq/只，觀察48h，小鼠生長(zhǎng)正常，無(wú)死亡及不良反應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生，解剖后觀察，未見(jiàn)任何器官損傷。無(wú)菌檢查和細(xì)菌內(nèi)毒素檢查均為陰性。
本實(shí)施例的氨基聚醚K222可以用季銨鹽代替。
實(shí)施例2，F(xiàn)EMET在動(dòng)物模型體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)。
1.荷肉瘤細(xì)胞小鼠模型的制作。
S180纖維肉瘤細(xì)胞在小鼠體內(nèi)培養(yǎng)一周左右，用注射器從小鼠腹腔中抽取含肉瘤細(xì)胞腹水，生理鹽水稀釋至懸液約107個(gè)癌細(xì)胞0.2mL，在17～25g昆明種小鼠左腋窩皮下接種，在正常條件下飼養(yǎng)約7天，腫瘤直徑≥大于1.5cm入選。
2.小鼠炎癥模型的制作。
取體重20g以上的昆明種小鼠，于右后肢肌肉注射松節(jié)油0.2mL致感染，4～7天后小鼠注射部位出現(xiàn)紅腫和活動(dòng)障礙，有膿腫者入選。
3.動(dòng)物體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)。將20只小鼠按每4只1組分為5組，分別由尾靜脈注入FEMET1.67～1.85MBq/只，在10、30、60、120、180min時(shí)眼球取血，處死動(dòng)物。摘取心、肝、肺、腎、脾、腦、結(jié)腸、肌肉、骨骼、皮膚等臟器，用生理鹽水清洗干凈后分別稱(chēng)重，測(cè)定放射性計(jì)數(shù)率。模型鼠尾靜脈分別注入FEMET和FDG后，按同樣方法測(cè)定30、60和120時(shí)接種側(cè)和對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的重量和放射性。取1％注射量同時(shí)在活度計(jì)和γ計(jì)數(shù)儀上進(jìn)行測(cè)定，以便將活度計(jì)測(cè)得的活度和γ計(jì)數(shù)儀測(cè)得的計(jì)數(shù)率cpm進(jìn)行換算。經(jīng)時(shí)間衰減校正后，計(jì)算不同時(shí)間血和各種臟器FEMET放射性攝取率(％ID/g)，并計(jì)算模型動(dòng)物接種側(cè)/正常肌肉及接種側(cè)/血液放射性比值(T/NT比值)。
動(dòng)物體內(nèi)生物分布結(jié)果表1總結(jié)了FEMET在正常小鼠體內(nèi)的生物分布。給藥后5min時(shí)，各組織器官均有較大放射性攝取率。給藥后30min時(shí)，所有組織器官均有最大放射性攝取，胰腺放射性攝取率最高(22.63％ID/g)，其次為腎、心臟、結(jié)腸和肝等，血液和腦放射性攝取率較低。給藥后45min時(shí)，各組織器官放射性攝取率迅速降低。給藥60min后，各組織器官放射性攝取逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)。在整個(gè)觀察時(shí)間內(nèi)，胰腺、腎臟、結(jié)腸、肝和心臟有較高放射性攝取，血液和腦放射性攝取較低。這些結(jié)果與小鼠體內(nèi)MET生物分布基本一致。
模型小鼠體內(nèi)接種側(cè)/正常肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值示于表2。腫瘤模型小鼠注射FEMET后30min時(shí)，接種側(cè)/肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值較低，接近于1而小于1.5；給藥后60min時(shí)，接種側(cè)/肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值迅速增加，大于1.5而小于2.0；給藥后120min時(shí)，接種側(cè)/肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值大于2。但是，腫瘤模型小鼠注射FDG后30、60和120min時(shí)，接種側(cè)/肌肉和接種側(cè)/血液FDG攝取比值均大于1.5，大于相應(yīng)的FEMET攝取比值，120時(shí)接種側(cè)/血液FDG攝取比值超過(guò)5.0。炎癥模型小鼠注射FEMET后30、60和120min時(shí)，除120min時(shí)接種側(cè)/血液放射性比值為1.05(接近1.0)外，接種側(cè)/對(duì)側(cè)肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值均小于1.0。但是，炎癥模型小鼠注射FDG后30、60和120min時(shí)，除30min時(shí)接種側(cè)/對(duì)側(cè)肌肉放射性比值為1.53(大于1.5)外，接種側(cè)/對(duì)側(cè)肌肉和接種側(cè)/血液放射性比值均大于2.0。
表1 FEMET在正常小鼠體內(nèi)生物分布(x±s，n＝4)％ID/g組織器官 5min 30min 45min 60min90min120min血液 1.98±0.704.72±0.943.05±1.102.52±0.25 2.90±1.97 2.72±1.85腦 1.20±0.524.30±1.092.84±1.072.45±0.66 2.17±0.56 2.31±1.24心 3.75±0.999.17±4.135.96±2.124.65±0.71 5.21±0.92 4.69±1.86肺 2.85±1.416.29±2.163.61±1.053.15±0.31 3.46±1.38 3.39±1.30肝 3.23±1.207.86±3.054.59±0.714.07±1.17 4.23±1.59 4.11±2.97腎 6.58±4.2715.38±2.43 9.23±4.835.97±1.38 6.37±2.59 6.43±2.56脾 3.20±1.256.78±1.974.27±1.033.18±0.25 3.17±0.96 3.18±1.53結(jié)腸 3.49±1.978.16±1.705.37±2.054.84±0.76 5.11±2.00 5.14±1.77肌肉 1.93±0.496.24±0.553.92±0.843.18±0.34 3.34±1.08 3.03±1.36胰 10.86±2.64 22.63±6.16 16.46±4.52 10.90±2.87 9.64±2.32 9.25±5.13胃 2.99±1.196.62±0.904.54±0.893.91±0.34 3.64±1.57 3.57±2.32
表2.FDG和FEMET在荷瘤小鼠和炎癥小鼠體內(nèi)T/NT攝取比值比較30min 60min120min接種模型 示蹤劑接種側(cè)/肌肉 接種側(cè)/血液 接種側(cè)/肌肉 接種側(cè)/血液 接種側(cè)/肌肉 接種側(cè)/血液腫瘤模型 FEMET 1.24±0.14 1.18±0.181.94±0.56 1.96±0.82 2.05±0.292.04±0.25腫瘤模型 FEMET 1.24±0.14 1.18±0.181.94±0.56 1.96±0.82 2.05±0.292.04±0.25腫瘤模型 FDG 1.62±0.58 1.84±0.832.16±1.22 2.38±1.03 2.67±1.925.41±2.02炎癥模型 FEMET 0.90±0.09 0.85±0.140.86±0.12 0.88±0.13 0.85±0.031.05±0.08炎癥模型 FDG 1.53±0.11 2.25±0.432.83±1.30 3.17±0.28 4.08±1.847.64±5.88實(shí)施例3，F(xiàn)EMET模型小鼠PET顯像實(shí)驗(yàn)。
1.模型小鼠PET顯像。檢查前模型小鼠禁食4～6h。上述制得的FEMET用生理鹽水稀釋后，由模型小鼠尾靜脈快速注入FEMET注射液約1.8MBq/只。注射后60min和120min時(shí)，分別進(jìn)行發(fā)射掃描和透射掃描，經(jīng)計(jì)算機(jī)重建處理得到橫斷面、冠狀面和矢狀面影像。并與18F-FDG PET顯像進(jìn)行比較。
2.模型小鼠PET顯像結(jié)果腫瘤模型小鼠和炎癥模型小鼠PET顯像示于圖1。給藥后60min時(shí)，纖維肉瘤(上圖)可高度攝取FDG和FEMET，膿腫組織(左下圖)也可高度攝取FDG，但膿腫組織(右下圖)卻幾乎不攝取FEMET。給藥后120min時(shí)，PET顯像得到類(lèi)似結(jié)果。經(jīng)解剖后測(cè)定，給藥后60min和120min時(shí)，腫瘤/肌肉和腫瘤/血液FEMET和FDG比值(T/NT)均大于2.0，膿腫組織/肌肉和膿腫組織/血液FDG比值(T/NT)大于2.5，甚至高于相應(yīng)腫瘤/肌肉和腫瘤/血液比值，但是膿腫組織/肌肉和膿腫組織/血液FEMET比值(T/NT)小于或接近1.0。
實(shí)施例4，S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸的制備將實(shí)施例1中的1，2-二對(duì)甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為二對(duì)甲苯磺酸甲二酯(TsOCH2OTs)的乙腈溶液，其余同實(shí)施例1，制備S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸(FMMET)。
實(shí)施例5，S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸的制備將實(shí)施例1中的1，2-二對(duì)甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為1，3-二對(duì)甲苯磺酸正丙基二酯的乙腈溶液，其余同實(shí)施例1，制備S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸(FPMET)。
實(shí)施例4、實(shí)施例5制備的FMMET、FPMET經(jīng)過(guò)動(dòng)物模型體內(nèi)分布試驗(yàn)和模型小鼠PET顯像試驗(yàn)具有與實(shí)施例2、實(shí)施例3相類(lèi)似的結(jié)果。
本發(fā)明的腫瘤正電子顯像劑也可采用4-(4-甲基哌啶)吡啶功能化陰離子交換樹(shù)脂柱的固相親核取代法及PETtrace FDG MicroLab全自動(dòng)合成系統(tǒng)(GE公司生產(chǎn))制備。在這種情況下，18F-標(biāo)記方法中的相轉(zhuǎn)移催化劑氨基聚醚K222可使用4-(4-甲基哌啶)吡啶功能化陰離子交換樹(shù)脂柱。
權(quán)利要求
1.腫瘤正電子顯像劑，其結(jié)構(gòu)為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤正電子顯像劑，其結(jié)構(gòu)為S-(2-18F-氟代乙基)-L-蛋氨酸，18F(CH2)2SCH2CH2CHNH2COOH.
3.權(quán)利要求1所述的腫瘤正電子顯像劑的制備方法，為兩步法合成，第一步，在相轉(zhuǎn)移催化劑K222下，1，n-二對(duì)甲苯磺酸正烷基二酯(1)與18F-發(fā)生親核氟化取代反應(yīng)生成18F(CH2)nOTs(2)；第二步，2與溶于10％NaOH和二甲基亞砜的L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯(3)溶液反應(yīng)生成目標(biāo)化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的制備方法，其特征在于18F-的制備方法為回旋加速器生產(chǎn)含18F-靶水通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂柱，18F-吸附在QMA小柱上，用1.5mL內(nèi)含碳酸鉀4.5mg的乙腈水溶液淋洗固相交換樹(shù)脂柱，含18F-淋洗液收集在內(nèi)含K22220～25mg的反應(yīng)瓶中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的制備方法，其特征在于本發(fā)明的1，n-二對(duì)甲苯磺酸正烷基二酯TsO(CH2)nOTs(n＝1～3)用Br(CH2)nBr或I(CH2)nI(n＝1～3)代替。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腫瘤正電子顯像劑的制備方法，其特征在于L-高半胱氨酸硫內(nèi)酯用L-高半胱氨酸代替。
全文摘要
腫瘤正電子顯像劑，其結(jié)構(gòu)為(見(jiàn)右式),經(jīng)二步合成法合成，該合成方法容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化合成，這類(lèi)物質(zhì)是一種特異性氨基酸代謝PET顯像劑，可以區(qū)分腫瘤和炎癥病灶。
文檔編號(hào)A61K51/00GK1410129SQ02152020
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者唐剛?cè)A 申請(qǐng)人:南方醫(yī)院