CN101418020B - 99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物及制备方法，该配合物以[^99mTc(V)O]³⁺为中心核，具有一个不规则的正方角锥形的几何构型，其中Tc＝O键中的O原子位于顶点位置，两个DMSAme配体分子提供的四个硫原子位于底面的四个点。该配合物的放射化学纯度高、稳定性好、在肿瘤中有较高的摄取值和良好的滞留，肿瘤/肌肉比值较高，广泛应用于人体和动物器官的肿瘤显像，是一种有推广应用价值的新型肿瘤乏氧显像剂。

Description

99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物及制备方法和应用

所属技术领域

本发明涉及到^99mTc标记的放射性药物化学和临床核医学技术领域，特别是涉及到一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物及制备方法和应用。

背景技术

近年来，通常称为癌症的恶性肿瘤已经成为目前危害人类健康最严重的一类疾病，严重影响着人类的健康，因此对于肿瘤显像药物的研究是当今放射性药物研究的热点之一。在显像方面，由于^99mTc具有半衰期短(6.02小时)、γ射线能量适中(140千电子伏特)等优良核性质，使其能与SPECT(Single-Photo Emission Computed Tomography，单电子发射计算机断层术)配合用于体内显像，且病人受到辐射剂量很低。医用⁹⁹Mo-^99mTc发生器的研究成功，使^99mTc核素获取方便，价格低廉，因此^99mTc成为放射性标记药物研究的首选核素，并且取得了很大的进展。放射性核素SPECT肿瘤显像在临床应用中具有无创性、易得、操作相对简单、费用相对低的特点，因此核医学扫描技术这种无创性的肿瘤诊断技术具有重要的发展价值。乏氧是临床上多种疾病的一个共同病理改变，是指组织的氧浓度介于正常与无氧之间，且功能异常，而尚无明显形态学改变。在实体肿瘤中，多数肿瘤的生长相当迅速，血管的生长速度不能满足肿瘤的生长，使得供血量严重不足，导致肿瘤出现乏氧现象。肿瘤细胞的乏氧程度越高，肿瘤恶化的可能性越大，治疗的敏感性越差。肿瘤乏氧显像对于探测恶性肿瘤及其转移灶以及判断疗效具有十分重要的意义。就^99mTc标记的肿瘤乏氧显像剂而言，一般可以分为硝基咪唑类和非硝基咪唑类。研究表明含硝基咪唑官能团配合物有选择性与肿瘤乏氧细胞结合的潜能，含硝基咪唑的配合物进人细胞后，在细胞内酶的作用下，有效基团(-NO₂)发生还原，产生自由基阴离子。在具有正常氧水平的细胞中，还原基团可重新被氧化为原有物质；而在乏氧细胞中，不能发生再氧化，此时，还原产物与细胞内物质不可逆结合，从而滞留在组织中。因此研究含有硝基咪唑官能团配合物成为探求新型肿瘤乏氧显像剂的一条有效途径。迄今为止，研究较多的^99mTc标记的硝基咪唑类肿瘤乏氧显像剂主要有：^99mTc-BMS181321(Ballinger JR，Kee JWM，Rauth AM.In vitro and in vivo evaluation of atechnetium-99m-labeled 2-nitroimidazole(BMS181321)as a marker of tumor hypoxia[J].JNucl Med 1996，37：1023-1031.)；^99mTc-N₂IPA(Taiwei Chu，Rujun Li，Shaowen Hu，XinqiLiu，Xiangyun Wang.Preparation and biodistribution of technetium-99m-labeled1-(2-nitroimidazole-1-yl)-propanhydroxyiminoamide(N2IPA)as a tumor hypoxia marker[J].Nucl Med Biol 2004，31：199-203.)；还有^99mTc-BMS194796，^99mTc-RP435，^99mTc-MAG3-硝基咪唑，^99mTc-N₄IPA，^99mTcN(NIET)₂，^99mTc-DTPA-甲硝基，^99mTc-EC-甲硝基，^99mTc-MNZCAA，^99mTc-甲硝哒唑黄原酸盐，^99mTc-MN-RPMA，^99mTc-(CO)₃-甲硝唑IDA等，上述肿瘤乏氧显像剂存在着肿瘤摄取值偏低，肝摄取值偏高等缺点。而目前在^99mTc标记的放射性药物化学领域中，主要用于肿瘤显像的^99mTc标记二巯基丁二酸配合物(^99mTc(V)-DMSA)，由于在软组织肿瘤、甲状腺髓样癌、头颈部肿瘤、骨转移瘤等多种恶性肿瘤的显像诊断中显示了较高的灵敏度和特异性，在肿瘤显像诊断方面具有广阔地应用前景。如何将含有硝基咪唑官能团配体与二巯基丁二酸偶联，经放射性^99mTc标记制备得到一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物用于肿瘤乏氧显像剂，是当前本技术领域需要解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种放射化学纯度高、稳定性好，应用在肿瘤乏氧显像领域的^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物，同时还提供^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物及制备方法和应用，其结构式为：

该配合物以[^99mTc(V)O]³⁺为中心核，具有一个不规则的正方角锥形的几何构型，其中Tc＝O键中的O原子位于顶点位置，两个DMSAme配体分子提供的四个硫原子位于底面的四个点，DMSAme代表二巯基丁二酸甲硝唑酯类化合物；

^99mTc-DMSAme配合物的制备方法如下：

a.配体DMSAme的合成：

将一定量的二巯基丁二酸(DMSA)和甲硝唑(metronidazole)悬浮于适量无水吡啶中，在冰水浴下，滴加一定量的N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)的吡啶溶液，滴完后室温反应24h，减压蒸干吡啶，得黑色油状物，将剩余物溶于二氯甲烷(CH₂Cl₂)中，滤去不溶物，溶液依次用5％NaHCO₃、饱和NaCl溶液和水洗涤，有机相经过无水Na₂SO₄干燥后，减压旋干CH₂Cl₂。得黄色固体即为配体DMSAme。

其合成路线为：

b.^99mTc-DMSAme的制备：

将37～370MBq的^99mTcO₄ ^-淋洗液1-5mL加入到GH(GH：葡庚糖酸盐；CH₂OH(CHOH)₅COOH)冻干药盒中，充分摇匀，固体完全溶解后，室温(20～30℃)下反应20～30分钟得到^99mTc-GH溶液。将1mL浓度为1g/L的DMSAme乙醇溶液加入到上述^99mTc-GH溶液中，摇匀，100℃下反应30分钟即得到所述的^99mTc-DMSAme。

^99mTc-DMSAme配合物的制备采用配体交换反应，反应路线如下：

^99mTcO₄ ^-+SnCl₂.2H₂O+GH→^99mTc-GH

^99mTc-GH+DMSAme→^99mTc-DMSAme

上述所述的化学合成试剂均是市售商品，来源广泛，容易获得。

通过上述方法制备的^99mTc-DMSAme配合物在室温下体外稳定性好，其放射化学纯度大于90％。

上述所述的^99mTc-DMSAme配合物是一种新型的^99mTc标记肿瘤乏氧显像剂，其原理是含有甲硝唑结构的配合物有亲乏氧组织的性质，而^99mTc标记二巯基丁二酸配合物又有亲肿瘤性质，利用甲硝唑为靶向基团，通过酯化反应使其与DMSA反应生成双酯，利用二巯基丁二酸甲硝唑酯类分子中的-SH与^99mTc(V)配位，得到^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物。荷瘤小鼠体内生物分布实验结果表明，^99mTc-DMSAme在肿瘤中有较高的摄取和较好的滞留，肿瘤/肌肉的比值也较好，可以成为一种新型的肿瘤乏氧显像剂。

将^99mTc-DMSAme与^99mTc-BMS181321和^99mTc-N2IPA在荷瘤小鼠体内生物分布数据比较，结果见表1：

表1^99mTc-DMSAme，^99mTc-BMS181321，^99mTc-N2IPA注射2小时后在荷瘤小鼠体内生物分布数据比较(％ID/g)

以上结果表明，^99mTc-DMSAme的肿瘤/肌肉比值与^99mTc-BMS181321基本相当，但^99mTc-DMSAme配合物在肿瘤中的摄取值以及肿瘤/血比值要明显高于^99mTc-BMS181321。虽然^99mTc-DMSAme的肿瘤/肌肉比值和肿瘤/血比值要低于^99mTc-N2IPA，但^99mTc-DMSAme配合物在肿瘤中的绝对摄取值要明显高于^99mTc-N2IPA，从而改进了现有肿瘤乏氧显像剂存在的肿瘤摄取值偏低等缺点，可以作为新型肿瘤乏氧显像剂推广应用。

实验表明，^99mTc-DMSAme配合物的性能如下：

(1)^99mTc-DMSAme的层析鉴定：

薄层层析色谱(TLC)鉴定：用聚酰胺薄膜作支持体，用生理盐水作展开剂，测定的层析结果见表2。

表2  各组分的薄层层析结果(R_f值)

由上述层析鉴定所测得的标记物的放射化字纯度大于90％。

高压液相色谱(HPLC)鉴定：Shimadzu SCL-10AVP型高压液相色谱仪，Kromasil 100-5C18反相柱(25cm×4.6mm)，Packard液闪分析仪。淋洗梯度洗脱条件：(A为水相，B为乙腈相)，80％B/0.1％三氟乙酸，0-10min；100％B/0.1％三氟乙酸，10-40min，流速为1.0ml/min，测定的各组分的保留时间(Rt)分别为：^99mTcO₄ ^-：6.4min；^99mTc-GH：6.8min；^99mTc-DMSAme：24.0min，所得的色谱结果(t＝24.0min有一放射性主峰)表明生成的^99mTc-DMSAme配合物的放射化学纯度大于90％。

(2)^99mTc-DMSAme的脂水分配系数的测定

取1.0mLpH＝7.4的磷酸盐缓冲液(0.025mol/L)于10mL离心试管中，在离心试管中加入1.0mL正辛醇和0.01mL^99mTc-DMSAme溶液，盖上塞子，充分摇均，离心5min(5000r/min)。然后分别从有机相和水相中取出0.1mL，测定二相的放射性计数，并计算其分配系数P(P＝有机相的放射性活度/水相的放射性活度)，^99mTc-DMSAme的logP＝0.30，说明^99mTc-DMSAme是一脂溶性物质。

(3)^99mTc-DMSAme的稳定性测定

将^99mTc-DMSAme在室温下放置不同时间(1、2、3、4、5、6小时)后测定其放射化学纯度，实验结果表明该配合物在放置6小时后放射化学纯度均大于90％，说明^99mTc-DMSAme在室温下体外稳定性好，适于临床应用的需要。

(4)^99mTc-DMSAme在荷瘤小鼠体内生物分布实验

从荷S-180肉瘤模型的昆明小鼠(雌性，体重约18-20克)的静脉注射0.10mL^99mTc-DMSAme溶液(约7.4×10⁵Bq)，注射后分别于0.5h、2h、4h断头处死。取其心、肝、肺、肾、脑、肌肉、骨、血、肿瘤等有关组织和器官，擦净后称重，并在FT-603阱型γ闪烁探头上测其放射性计数，每个时项的荷瘤小鼠数为4只。计算各组织的每克百分注射剂量(％ID/g)。结果见表3。

表3 ^99mTc-DMSAme在荷S-180肉瘤模型昆明小鼠体内的生物分布(X±S)

具体实施方式：

下面通过实施例详述本发明：

一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物：

(1)配体DMSAme的合成：

将360mg二巯基丁二酸(DMSA)和1.10g甲硝唑(metronidazole)悬浮于15mL无水吡啶中，在冰水浴下，滴加500mg N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)的吡啶溶液，滴完后室温反应24h，减压蒸干吡啶，得黑色油状物，将剩余物溶于20mL二氯甲烷(CH₂Cl₂)中，滤去不溶物，溶液依次用5％NaHCO₃、饱和NaCl溶液和水洗涤，有机相经过无水Na₂SO₄干燥后，减压旋干CH₂Cl₂，得黄色固体，产率29％。DMSAme红外光谱数据：

IR(KBr)/cm^-1：2852(-SH)，1708(C＝O)，1553，1360(-NO₂)

DMSAme核磁共振氢谱数据(¹H NMR，Methanol-D4)：

δ2.47(s，3H，CH₃)；δ2.89(s，1H，CHCOOC)；δ3.75-3.77(t，2H，CH₂)；

δ4.40-4.42(t，2H，CH₂)；δ7.96(s，1H，CH)

DMSAme核磁共振碳谱数据(¹³C NMR，Methanol-D4)

δ147.98[NO₂ C]；δ143.24[NC(CH₃)N]；δ152.67[CHCOOC]；δ50.02[HSCHCOOC]；

δ13.97[CH₃]；δ130.87[NO₂CCHN]；δ128.69[COOCH₂CH₂N]；δ61.50[COOCH₂ CH₂N]。

(2)^99mTc-DMSAme的制备：

制备GH冻干药盒：通过将GH、SnCl₂.2H₂O按200∶1的重量比溶于适量二次水中，充分溶解后分装于干净的青霉素小瓶中，经冷冻干燥后备用。

将37～370MBq的^99mTcO₄ ^-淋洗液1-5mL加入到GH冻干药盒中，充分摇匀，固体完全溶解后，室温(20～30℃)下反应20～30分钟得到^99mTc-GH溶液。将1mL浓度为1g/L的DMSAme乙醇溶液加入到上述^99mTc-GH溶液中，摇匀，100℃下反应30分钟即得到所述的^99mTc-DMSAme。

Claims (3)

1.一种^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物，其特征在于：所述配合物包括如下离子结构：

该配合物以[^99mTc(V)O]³⁺为中心核，具有一个不规则的正方角锥形的几何构型，其中Tc＝O键中的O原子位于顶点位置，两个DMSAme配体分子提供的四个硫原子位于底面的四个点。

2.如权利要求1所述^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物的制备方法，其制备步骤如下：

a.配体DMSAme的合成：

按配比将二巯基丁二酸和甲硝唑悬浮于定量无水吡啶中，在冰水浴下，滴加定量的N，N′-二环己基碳二亚胺的吡啶溶液，滴完后室温反应24h，减压蒸干吡啶，得黑色油状物，将剩余物溶于二氯甲烷中，滤去不溶物，溶液依次用5％NaHCO₃、饱和NaCl溶液和水洗涤，有机相经过无水Na₂SO₄干燥后，减压旋干CH₂Cl₂，得黄色固体为配体DMSAme；

其合成路线为：

b.^99mTc-DMSAme的制备：

将37～370MBq的^99mTcO₄ ^-淋洗液1-5mL加入到GH冻干药盒中，充分摇匀，固体完全溶解后，20～30℃室温下反应20～30分钟得到^99mTc-GH溶液；将1mL浓度为1g/L的二巯基丁二酸甲硝唑酯类化合物乙醇溶液加入到上述^99mTc-GH溶液中摇匀，100℃下反应30分钟即得到所述的^99mTc-DMSAme；

^99mTc-二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物的制备采用配体交换反应，反应路线如下：

3.如权利要求1所述的^99mTc标记二巯基丁二酸甲硝唑酯类配合物用于制备肿瘤乏氧显像剂。