專利名稱：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，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價，在腦瘤鑒別診斷方面優(yōu)于FDG，但11C半衰期較短(t1/2＝20min)，不適于較長時間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)生物分布實驗結(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攝取；炎癥模型小鼠顯像清晰，示炎癥處有高度FDG攝取，但無FEMET攝取。可見，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)也可以獲得類似接種金黃色葡萄糖球菌和大腸桿菌感染的膿腫動物模型，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，兩類膿腫動物模型相類似。研究表明FEMET在松節(jié)油致炎模型炎癥組織中無明顯放射性攝取，實驗也表明FEMET在化膿菌感染模型炎癥組織中也無明顯放射性攝取。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，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價，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)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式
實施例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-靶水通過陰離子交換樹脂柱(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，簡稱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。分兩次加入無水乙醚(5mL×2)，過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?；旌衔镞^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0.22μm無菌濾膜，得FEMET注射液。放射性HPLC分析條件C18分離柱，流動相為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的合成國內(nèi)外尚無文獻報道。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。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、無菌檢查及細菌內(nèi)毒素檢查按中華人民共和國藥典2000年版所述方法進行。異常毒性檢查尾靜脈給藥37MBq/只，觀察48h，小鼠生長正常，無死亡及不良反應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生，解剖后觀察，未見任何器官損傷。無菌檢查和細菌內(nèi)毒素檢查均為陰性。
本實施例的氨基聚醚K222可以用季銨鹽代替。
實施例2，F(xiàn)EMET在動物模型體內(nèi)分布實驗。
1.荷肉瘤細胞小鼠模型的制作。
S180纖維肉瘤細胞在小鼠體內(nèi)培養(yǎng)一周左右，用注射器從小鼠腹腔中抽取含肉瘤細胞腹水，生理鹽水稀釋至懸液約107個癌細胞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)紅腫和活動障礙，有膿腫者入選。
3.動物體內(nèi)分布實驗。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時眼球取血，處死動物。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重，測定放射性計數(shù)率。模型鼠尾靜脈分別注入FEMET和FDG后，按同樣方法測定30、60和120時接種側(cè)和對側(cè)相應(yīng)部位的重量和放射性。取1％注射量同時在活度計和γ計數(shù)儀上進行測定，以便將活度計測得的活度和γ計數(shù)儀測得的計數(shù)率cpm進行換算。經(jīng)時間衰減校正后，計算不同時間血和各種臟器FEMET放射性攝取率(％ID/g)，并計算模型動物接種側(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，各組織器官均有較大放射性攝取率。給藥后30min時，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，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到平衡狀態(tài)。在整個觀察時間內(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，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，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，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，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時接種側(cè)/血液FDG攝取比值超過5.0。炎癥模型小鼠注射FEMET后30、60和120min時，除120min時接種側(cè)/血液放射性比值為1.05(接近1.0)外，接種側(cè)/對側(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，除30min時接種側(cè)/對側(cè)肌肉放射性比值為1.53(大于1.5)外，接種側(cè)/對側(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實施例3，F(xiàn)EMET模型小鼠PET顯像實驗。
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，分別進行發(fā)射掃描和透射掃描，經(jīng)計算機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，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，PET顯像得到類似結(jié)果。經(jīng)解剖后測定，給藥后60min和120min時，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。
實施例4，S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸的制備將實施例1中的1，2-二對甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為二對甲苯磺酸甲二酯(TsOCH2OTs)的乙腈溶液，其余同實施例1，制備S-(18F-氟代甲基)-L-蛋氨酸(FMMET)。
實施例5，S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸的制備將實施例1中的1，2-二對甲苯磺酸乙二酯(1)的乙腈溶液更換為1，3-二對甲苯磺酸正丙基二酯的乙腈溶液，其余同實施例1，制備S-(3-18F-氟代正丙基)-L-蛋氨酸(FPMET)。
實施例4、實施例5制備的FMMET、FPMET經(jīng)過動物模型體內(nèi)分布試驗和模型小鼠PET顯像試驗具有與實施例2、實施例3相類似的結(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脂柱的固相親核取代法及PETtrace FDG MicroLab全自動合成系統(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-靶水通過陰離子交換樹脂柱，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(見右式),經(jīng)二步合成法合成，該合成方法容易實現(xiàn)自動化合成，這類物質(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A61K51/00GK1410129SQ02152020
公開日2003年4月16日 申請日期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 申請人:南方醫(yī)院