CN100478035C - 用18-f标记的放射性药物的稳定化 - Google Patents

Abstract

根据不同药典标准规定的¹⁸F的活性浓度的有关限制而使用所选量乙醇可以使一种用18F同位素-标记的FDG放射性药物稳定，以防止由于放射性分解而导致的放射化学纯的降解。关于FDG的任何熟知的生产方法可能被使用，并且在若干阶段中加入乙醇，优选作为标准水解步骤的一部分。这种特殊的放射性药物广泛用于采用正电子发射断层摄影术的图像诊断。

Description

用18-F标记的放射性药物的稳定化

发明背景

本发明涉及为防止一种与¹⁸F放射性同位素结合的葡萄糖化合物发生自动放射性分解的稳定化。稳定的化合物可用于采用正电子发射断层摄影术的图像诊断。

¹⁸F同位素-标记的葡萄糖，[¹⁸F]2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖(以下缩写为FDG)，已经广泛应用于采用正电子发射断层摄影身体扫描技术进行诊断研究的核医学。由于¹⁸F同位素短暂的半衰期(109分钟)，本产品必须相对大量地生产以允许从生产设备至给患者服用过程中的衰减。因此，工作轮班通常从午夜开始先为远处医院(通过汽车)制造产品，然后再在清晨为附近医院制造产品。典型的运送时间可以是5-8小时。到达之后，在最终给病人使用之前还可以有另外4小时的延迟。这样，从制造到给病人使用可以经过8-12小时。这是4.4-4.6个半衰期并且使得原始放射浓度必须比使用时实际需要的浓度大20-100倍。

如果以相对高的浓度制备，例如，3.7GBq/ml(100mCi/ml)和更高，可观察到由放射引起的FDG分解。这一个过程被认为是放射性分解。它主要由来自¹⁸F同位素的致电离辐射与水溶剂以及可能的空气之间相互作用而产生的自由基的氧化而导致。然后这些过程可导致FDG的分解，其可根据减少的放射性化学纯(RCP)定量。RCP可通常以FDG相对于样品中存在的总放射性的活性％形式表示。

在制造的最后，FDG通常具有98-100％的RCP。作为放射性分解的结果，一些FDG分子分解导致非FDG放射性物质(主要是游离¹⁸F-离子)。如下述实验所表明的，这可以导致RCP在少于12小时内减少至90％以下。由美国药典(USP)建立的FDG质量标准是“不低于90％RCP”。显然地，只要能获得最好的PET摄影质量，它希望尽可能高地保持RCP尽可能长的时间。

FDG的制备包括¹⁸F标记化合物的合成及纯化。合成涉及¹⁸F的氟化步骤其导致FDG的乙酰化衍生物(中间产物)的形成，以及随后的水解步骤，其中保护性乙酰基团被消除从而得到最终产物。水解步骤仅有约10分钟，但是放射性物质的浓度是最终产物的大约5倍之高，导致在其制备过程中显著的FDG中间物的分解。

由于累积的放射性杂质在纯化步骤中被除去，中间产物的分解不会直接影响最终产物的RCP。然而，认识到任何分解将导致较低的放射化学产量是很重要的。因此，在水解过程中减少和控制不仅是最终产物还有中间产物的放射性分解是很有用的。

为了销售和使用的目的，12小时的贮存能力是一个实用要求。因此，12小时或更长时间后的RCP是一个有用的稳定效应指示剂。

总之，改进FDG的稳定性并增加使用时的RCP是制备FDG的一个重要目标。在FDG制备步骤中控制放射分解以提高产品的放射化学产量也很重要。

¹⁸F标记的FDG的制备至今已是熟知的。信息可以在下列文献中找到：1)Fowler et al.，“2-Deoxy-2-[¹⁸F]Fluoro-D-Glucose for MetabolicStudies：Current Status”，Applied Radiation and Isotopes，vol.37，no.8，1986，p663-668；2)Hamacher et al.，“Efficient StereospecificSynthesis of No-Carrier-Added  2-[¹⁸F]-Fluoro-2-Deoxy-D-GlucoseUsing Aminopolyether Supported Nucleophilic Substitution，”Journalof Nuclear Medicine，vol.27，1986，p235-238；3)Coenen et al.，“Recommendation for Practical Production of[2-¹⁸F]Fluro-2-Deoxy-D-Glucose”，Applied Radiation and Isotopes，vol.38，no.8，1987，p605-610(一篇很好的综述)；4)Knust et al.，“Synthesis of ¹⁸F-2-deoxy-2-fluoro-d-glucose and ¹⁸F-3-deoxy-3-fluoro-D-glucose withno-carrier-added ¹⁸F-fluoride，”Journal of Radioanalytic NuclearChemistry，vol.132，no.1，1989，p85+；5)Hamacher et al.，“Computer-aided Synthesis (CAS) of No-carrier-added 2-[¹⁸F]Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose：An Efficient Automated System for theAminopolyether-supported Nucleophilic Fluorination，”AppliedRadiation and Isotopes，vol.41，no.1，1990，p49-55和6)EP 0 798 307 A1(NKK Plant Engineering Corp.et al.)01/10/97关于“Fluoro-deoxyglucose synthesizer using columns.”

关于放射性药物的稳定性，欧洲专利EP 0 462 787公开了一种冷冻/解冻技术以保护用例如¹⁵³Sm标记的放射性药物乙二胺四亚甲基膦酸(tetraehtylenephosphonic acid)(EDTMP)。比较含有0.9％苯甲醇，5.0％乙醇的溶液以及无保护的空白溶液的放射性降解与时间的关系。苯甲醇溶液的降解起始点推迟了，其后速度是适中的。相反，即使在5.0％的高浓度，乙醇的降解只有轻微的推迟，但其后降解过程的速度比空白溶液的快。使用其它添加剂稳定不同放射性药物在美国专利nos.：5,384,113(24.01.95 Deutsch等)；6,027,710(11.02.00 Hagashi等)；6,066,309(23.05.00 Zamara等)和6,261,536(17.07.01 Zamara等)中讨论。

自从PET程序要求注射FDG溶液，就有了一种美国药典要求以保持任何有潜在毒性的成分在适当限度范围内。现在，在欧洲药典和美国药典中上述例举的乙醇允许剂量是0.5％(上述用于EDTMP的浓度的十分之一)。此外，一致性要求通过一个或若干有效的极限测试证明。从实用角度，非常希望将任何如此的潜在毒性成分保持在或低于极限值的一半，即，0.25％。由于考虑到化验的不确定性和安全因素，约大于一半极限值的使用要求相当多的测试以很有把握地证明一致性。

概述

因此，本发明的一个目的是增加FDG的稳定性并由此提高使用时产品的RCP。另外一个目的是在FDG制备过程中通过控制辐解作用增加工艺过程的效率。达到这些目的的同时，需要将潜在毒性添加物保持在实用安全限度内。

令人惊讶地，这些目的可以在一种¹⁸F标记的FDG的水组合物中实现，此组合物在最终产物中混有浓度在实用药典限制的最小范围内的具有有效稳定作用的乙醇。最小有效浓度是在12小时或更长时间内维持90％RCP。当18F活性浓度大约是10GBq/ml时，实验中发现最小有效乙醇浓度是大约0.1％(v/v)。这些给出关于实用活性浓度范围的实验结果，可以在理论上表明最小有效乙醇浓度的线性近似值大约是18F活性浓度的0.01％(v/v)/GBq/ml。

乙醇浓度的上限在不同国家的药典限制中给出。现在，对于FDG溶液中的乙醇，这一上限是0.5％(v/v)，但是为遵守制度，稍低一些的上限，大约0.25％(v/v)，是更实用的。至少对于大约10GBq/ml或更低的¹⁸F活性浓度，乙醇浓度在大约0.1％至0.25％范围内是有效的、安全的FDG溶液稳定剂。

在使用亲核性¹⁸F氟化步骤以及随后的水解步骤合成FDG时，如下述更多细节中所描述的，乙醇可被加入NaOH水解反应物溶液、稀释的水、收集瓶、一种加有NaCl溶液的收集瓶，或它们的组合中。当加入NaOH溶液中，稳定效果可以很早地在工艺过程中获得。无论在什么时候加入它，应该调整乙醇的量以制备如上所述的最终产物的浓度。

详述

此处所述的FDG制备过程是基于一种由Nuclear InterfaceGmbH(Muenster，Germany)提供的自动FDG合成器。装置和放射化学物合成的描述仅通过插图提供。许多合适类型的设备和工艺过程被用来合成FDG并在一段时间以来被熟知。FDG合成的本身并不考虑在本发明部分中并且仅仅是作为工艺方法的基本描述而在此纳入。

合成器装置包括一个合成分子控制单元，化学处理控制单元和一台计算机。控制单元位于一个铅屏蔽罩内并还有许多反应试管、收集瓶、以及阀门；一个反应和一个产物收集容器；以及纯化柱和筒子的接头。

通常的FDG合成是一个有两个步骤的工艺过程，包括两个化学反应：亲核性18F氟化反应以及随后的水解步骤。

氟化步骤包括将¹⁸F标记入一种有机前体，1，3，4，6-四-O-乙酰基-2-O-三氟-甲基磺酰基-β-D-吡喃甘露糖(三氟甲硅酸甘露糖)。该取代反应通过联用一种相转移催化剂将¹⁸F氟化物从受辐射的靶物质中提取出来而完成。在惰性气流中干燥混合物。将干燥的混合物加入一种三氟甘露糖的乙腈溶液中并加热该溶液并在惰性气流中干燥。

水解步骤，以乙酰基保护基团的碱催化水解为例，生成最终药物产品中游离的羟基基团。将预定量的NaOH水溶液作为水解试剂加入到干燥的氟化的三氟甲磺酸甘露糖并加热所得溶液以彻底除去乙酰基基团。

为了纯化所得混合物并将FDG溶液留于水中，用预定量的水稀释所得溶液并通过纯化筒过滤。

本发明并不受到上述步骤细节的控制，而应该适用于任何使用亲核性氟化步骤并随后采用水解步骤的工艺过程。

四个工作实施例：

为了检测添加乙醇对FDG在水溶液中的稳定性的影响，按如上所述制备。每一次运转可以在9ml水中产生82至106Bq(2.3-2.8Ci)的FDG。这样，在制备结束时的初始活性浓度，在8-11GBq/ml(263-320mCi/ml)范围内。

在所有实验中，RCP通过使用由Alltech(Deerfield，Illinois)提供的10cm硅胶涂层的玻璃盘的标准薄层色谱法(TLC)测定。使用95∶5乙腈和水的混合物作为流动相，并使用Bioscan(Washington，D.C.)提供的TLC盘扫描器测量盘中的放射性分布。在多数情况下，样品的规格小于1μl。

乙醇浓度使用由Alltech提供的装有50m毛细管柱的DB WAX型HP5890气相色谱和一台标准HP火焰电离探测器(FID)进行气相色谱(GC)分析测定。载体气体是4-10ml/min的氦气。FID注射器1∶50分流并在200℃下加热。柱温是50-200℃，以20℃/min.ramp。FID探测器的灵敏度用外标物校准。

RCP在14至21小时范围内贮存时间之后测量。然而，应该注意的是，由于放射性浓度随着时间以1.82小时的半衰期呈指数衰减，大部分放射性分解发生在起初的3-6小时中。6小时之后，只保留大约10％的放射性并且可能不足以导致任何显著的产物分解。

实施例1：最终FDG产物中加入乙醇

在这个实施例中，最终产物由10.8GBq/ml(292mCi/ml)的初始活性浓度制得。产物被分成每份为2ml的4等份并标记为样品1-4，用微型注射器向样品1-4加入不同量的乙醇。样品存放在与那些用来贮存并向顾客运送FDG一样的紧紧密封的瓶子中。在制备完成以及14小时之后测量RCP。每一个样品的乙醇浓度也用上述气相色谱法测量。结果显示在表格1中。

表格1：

样品#    乙醇(％)    起始RCP   14小时后RCP

1        0.05％      97.2％    87％

2        0.24％      97.2％    97％

3        0.48％      97.2％    96％

4        1.07％      97.2％    97％

如表格1所示，0.05％不是一个足够高的能维持符合美国药典要求的RCP的浓度，但是，在实验误差之内，0.24％或更高的浓度经受了可忽略的RCP的降解。当然，1.07％超出了药典的限制并且0.48％又可能太接近了。

实施例2：NaOH溶液中加入乙醇

在本实施例中，为简化制造工艺过程并且得到附加的稳定中间产物的优点，乙醇被加入用于水解步骤的NaOH水解试剂溶液中。被加入的量是计算出来的用水稀释后能在最终产物中得到0.05％浓度的量。在本实施例中，最终产物的起始活性浓度大约是11.8GBq/ml(320mCi/ml)。

从最终产物中抽取出样品1，2，和3，各为2ml。为了弄清楚贮存条件是否影响结果，样品1和2被存放在瓶子中而样品3被存放在一个与那些用来向使用者递送FDG一样的注射器中。各样品在15小时等待时间结束时使用上述TLC和GC方法分析。结果显示在表格2中。

表格2：

样品#    乙醇(％)    起始RCP    14小时后RCP

1        0.04％      98.9％     89.7％

2        0.04％      98.9％     89.8％

3        0.05％      98.9％     87.8％

结果显示，即使被加入NaOH溶液，0.04％-0.05％的乙醇浓度还是不够的。仍然有很多的RCP损失以致于产物在贮存阶段结束时不符合美国药典对于RCP的90％的限定。注射器贮存似乎最糟，但是可能在实验误差内。

实施例3：NaOH溶液中加入增加量的乙醇

这些实施例与实施例2一样，除了加入NaOH溶液的乙醇量增加一倍导致最终产物中有大约0.1％的乙醇浓度。测试了两个不同的活性浓度和贮存时间。对于每一次测试，样品1和2被存放在瓶子中，而样品3和4被存放在注射器中。

表格3显示了21小时后起始浓度为9.7GBq/ml(263mCi/ml)的结果。

表格3：

样品#    乙醇(％)  起始RCP   14小时后RCP

1        0.09％    99.5％    94.4％

2        0.09％    99.5％    94.7％

3        0.11％    99.5％    95.6％

4        0.11％    99.5％    95.2％

表格4显示了15小时后起始浓度为11.2GBq/ml(303mCi/ml)的结果。

表格4：

样品#    乙醇(％)    起始RCP     14小时后RCP

1        0.08％      98％        94.6％

2        0.09％      98％        94.2％

3        0.11％      98％        94.5％

4        0.11％      98％        95.1％

虽然仍有明显的RCP损失，但是所有的样品在15和21小时的贮存阶段之后都符合美国药典对于90％RCP的限定。0.1％乙醇浓度的稳定性效果也因此在至少不超过11.2GBq/ml(303mCi/ml)FDG活性浓度时是足够的。0.1％乙醇浓度远低于欧洲和美国药典容许的0.5％的限度。

正如所期望的，由于18F衰减和活性降低的减少，21小时后RCP的损失不是明显差于15小时后的。贮存方法引起RCP的轻微差异。

总之，对于具有大约10GBq/ml活性浓度的FDG溶液，至少大约0.1％的乙醇浓度是一个稳定溶液以防止放射性分解并在12小时后可产生90％RCP的有效浓度。由于药典的限制比这个高，作为一般的规则，总希望在药物中使用最低浓度的添加剂。如上述所提到的，较低的量有益于确保其不超出限度。

因此，对于其它活性浓度，知道最小有效量将是有用的。基于上述实验结果显示的0.1％乙醇浓度对于10GBq/ml的活性浓度是有效的，本技术领域的熟练人员只需要适度的努力就可以制备不同实用活性浓度的FDG并测定所需的乙醇浓度。

然而，如果使用与活性呈线性比例的乙醇浓度，即，0.01％(v/v)/GBq/ml，这一努力可以大大地减少。这是由于¹⁸F-标记的FDG和乙醇分子的密度都很小。在水溶液中各物质分子之间的相互所用很小。对于10GBq/ml，密度大约为10^14个FDG分子/cc以致于它们相距约20,000nm。对于0.1％乙醇，密度大约为1.3x10^19个分子/cc，在具有密度是3x10^22个分子/cc并具有大约0.3nm分子间间隔的水溶液中大约有500nm的间隔。

¹⁸F正电子放射被认为会产生能与FDG反应的包括O^＊，OH^＊，及其它自由基类物质的级联，除非被乙醇分子截断。不管真假与否，主要的正电子和水分子的相互作用是清楚的。这应该是一个溶液中¹⁸F放射的数量的线性函数。假设乙醇具有保护效果，所需的量应该是与自由基的数量也就是与¹⁸F的密度线性相关的。

因为在处理注射放射性药物时实验确认是一直被希望的，最小有效乙醇浓度的线性近似值理应是相当接近的，至少不超过药典限制的0.5％乙醇。

Claims (12)

1.一种放射性药物组合物，含有：

在水中具有活性浓度的用18F同位素-标记的FDG；和

最终产物浓度在最小有效稳定作用数量高至实用药典限定范围内的乙醇。

2.按照权利要求1的组合物，其中最小有效乙醇浓度是大约¹⁸F活性浓度的0.01％(v/v)/GBq/ml。

3.按照权利要求1的组合物，其中对于10GBq/ml¹⁸F活性浓度的最小有效乙醇浓度是0.1％(v/v)/GBq/ml。

4.按照权利要求1，2，或3的组合物，其中实用药典对乙醇的限度是0.5％(v/v)。

5.按照权利要求4的组合物，其中实用药典对乙醇的限度是0.25％(v/v)。

6.按照权利要求1的组合物，其中乙醇浓度在0.1％至0.25％(v/v)范围内。

7.一种使在水中的由一个亲核性¹⁸F氟化步骤和随后的水解步骤制备的¹⁸F同位素标记的FDG组合物稳定的方法，其特点在于在该方法中产生的最终产物的乙醇有效稳定浓度不超过实用药典限度。

8.按照权利要求7的方法，其中乙醇被加入水解步骤中使用的水解试剂中。

9.按照权利要求7或8的方法，其中乙醇最小有效量是¹⁸F活性浓度的0.01％(v/v)/GBq/ml。

10.按照权利要求7，8，或9的方法，其中实用药典对乙醇的限度是0.5％(v/v)。

11.按照权利要求10的方法，其中实用药典对乙醇的限度是0.25％(v/v)。

12.按照权利要求7、8或9的方法，其中乙醇的浓度在0.1％至0.25％(v/v)范围内。