CN105206316B - 电化学相转移装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于执行电化学相转移的方法，包括以下步骤：使H2O中的18F‑离子的溶液在第一伸长电极和第二伸长电极之间流动；在所述第一电极和所述第二电极之间施加电势，以在所述第一电极和所述第二电极中的带正电的一个上俘获18F‑离子；反转所述第一电极和所述第二电极之间的所述电势；在所述反转步骤期间，使溶剂在所述第一电极和所述第二电极之间流动；以及逐渐加热所述电极，所述18F‑离子在所述施加步骤期间被俘获在所述电极上。

Description

电化学相转移装置和方法
本申请是国际申请日为2010年7月12日(优先权日为2009年7月10日)的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201080031855.0，国际申请号为PCT/US2010/041735，发明名称“电化学相转移装置和方法”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及对正电子发射断层成像(PET)和单光子发射计算机断层照相(SPECT)有用的示踪剂的生产。更具体而言，本发明涉及用于利用电化学方法来转移放射性同位素的方法和装置。此外，描述了用于将本发明整合到用于放射性药物生产的微流体合成系统中的方法和装置。
背景技术
在生产用于PET或SPECT这两种医学分子成像方法的放射性示踪剂的过程中，必须将诸如18F的放射性核从回旋加速器靶材内容物中提取出来并且转移至用于放射化学标记反应的溶剂中。除离子交换剂之外，还能够应用电化学方法。在第一步骤中，带有诸如富含18O的水的第一溶剂的溶液中的18F离子流经一对石墨电极或玻璃碳电极，跨过该一对石墨电极或玻璃碳电极而施加电势。18F离子沉积在带正电的捕获电极(阳极)上。在第二步骤中，用例如DMSO的合适的溶剂更换第一溶剂，并且可以施加反向电势而将离子从捕获电极释放回溶液中。第二溶液然后转移至用于标记的系统。
如果在第二步骤期间施加释放电压，则氟化物被俘获在对电极上(即，反转电势之后的阳极或第一步骤期间的阴极)，并且该氟化物通过反向电势的应用而从第一电极释放至溶液中。氟化物以电泳方式被驱动至对电极，并且再吸附于该对电极上。为了防止18F在阴极上的反俘获(counter trapping)，已经使用了铂电极，因为铂关于其低氟化物吸收而众所周知。
用于18F-的俘获及释放的已知的工艺和结构确实俘获并释放18F-，但是并不确保释放的18F-适于标记反应。具体而言，在一些情况下，标记的产量可能较低或为零。一个原因可能是，在该过程期间施加的高电压形成了其它离子，其它离子然后则与所释放的18F离子竞争而结合至所提供的前驱体。
为了限制反俘获，现有技术方法采用一个碳捕获电极和贵金属对电极。现有技术对电极典型地由例如铂的金属形成，以防止施加反向电势的释放过程期间的放射性核的再吸附。铂对氟化物离子具有较弱的吸收/吸附性质。
不管由铂还是由固态石墨或玻璃碳板形成，现有技术的电极均提供了一些挑战。它们非常昂贵，难以机加工，并且难以整合到诸如注射成型的可大量制造的工艺中。例如，现有技术已经使用了单块玻璃碳板用于电极。然而，这些非常昂贵，一片25×25×3cm3花费大约＄250，并且也难以机加工且整合到一次性产品中是复杂的。
WO 2009/015048 A2描述了利用金属、石墨、硅以及这些材料的聚合物合成物的硬币状及长通道状的电化学电池(cell)。该文档描述了将前驱体引进电池中以及利用加热和乙腈干燥而实现气体干燥。该操作描述为采用高达500V的电势。
WO 2008/028260 A2描述了由碳丝的纤细网络构成的电化学相转移装置。使用双电层来捕获，使得可以在不施加外电压的情况下俘获18F-。列出了冷乙腈作为用于干燥的方法。没有或低的外部施加的电压最大限度地减少了REDOX反应。描述了加热，以改进被俘获的离子的释放。
WO 2008/028260 A2和WO 2009/015048 A2两者均描述了释放氟化物的步骤期间的交变电流的使用。
因此，存在对可以容易地生产并且仍然提供足够的运转效率的一次性电化学相转移反应器的需要。由于玻璃碳的高成本、CNC机加工玻璃碳的需要、玻璃碳结合至塑料的较弱的能力以及维持玻璃碳微观结构没有裂缝的困难，因而固态玻璃碳板到一次性相转移单元中的整合是复杂的。还存在对执行电化学相转移的方法的需要，该方法提供了将附接至前驱体的标记离子的可接受的产量。
发明内容
鉴于本领域的需要，本发明是执行电化学相转移的装置和工艺。期望地，本发明是用于18F- 从 [18F]H2 18O到疏质子溶剂的电化学相转移并且用于准备用于PET示踪剂亲核取代标记反应的放射性核的装置和工艺。
本发明允许在微流体装置上执行合成过程，而不需要共沸干燥(azeotropicdrying)。这是重要的，因为闭合的微流体芯片上的干燥实施起来可能是有挑战性的，因为它需要1)溶剂阻力、半透性膜的整合和2)共沸干燥之后固态或半固态颗粒和材料的分解(re-solution)。这意味着，本发明导致了微流体装置的简化，由于需要结合更少的不同的材料和/或工艺，因而对芯片制造商导致了更低的制造成本。此外，本发明使得能够执行全液体处理，减少了周围的仪器中的放射性气体处理能力的需要。这减少了客户的基础设施负担，并使得能够有更加简单且成本更低的仪器。
本发明描述了相转移方法的关键构件的构造和操作，该相转移方法可以与微流体合成器结合起来使用，以生产单个患者剂量的PET和SPECT示踪剂。
此外，本发明提供了用于18F- 从 [18F]H2 18O到疏质子溶剂的电化学相转移并且用于准备用于PET(正电子发射断层成像)示踪剂亲核取代标记反应的放射性核的装置和工艺。本发明提供了干燥电池的能力，以在低电压下操作，并且使用诸如注射成型的标准的高容量技术来制造电池。
在一个实施例中，本文中描述的本发明采用可注射成型的复合材料作为电极材料，以从水中提取18F并转移至溶剂中。该复合材料由化学上兼容的诸如环烯烃共聚物(COC)的聚合材料和碳颗粒(例如玻璃碳颗粒)的混合物构成。使用已知的成型技术，包括注射成型，可以制得电极。设想可以针对其碳/聚合物比值来选择电极表面面积作为用于“微调”电极性能的手段，尽管电极期望地具有至少30％的碳含量。作为备选，本发明的电极可以由玻璃碳(GC)形成。
本发明的电极然后可以通过已知的手段(包括但不限于多次注入注射成型)结合到微流体结构中。由于不需要铂电极，并且相同的材料可以用于两个电极，因而可制造性变得容易且成本降低。特别地，当用相同材料制得两个电极时，简化了构件和方法的微整合(microintegration)。贯穿本发明，由碳或其它合适的低成本材料来排除对贵金属电极的需要是可能的。
本发明的电极由小的间隙分开，流体可以通过该间隙而流动。电极因而可以期望地隔开5µm到1000µm之间。沿着流体路径的另外的侧壁可以由垫片或分隔层形成，该垫片或分隔层因而在相对的入口端口和出口端口之间封闭流体路径。电极因而形成流体路径的一部分。流体路径期望地具有等于或大于30µl/mm2的放射性标记反应体积对俘获/解吸附[活性]电极表面面积的比值。
另外，本发明的方法能够避免在氟化物从捕获电极释放期间的活性物的反俘获，或者至少将反俘获降低至可接受的水平。在一个实施例中，能够选择释放溶剂和相转移催化剂，以最大限度地减少通过中和活性物的电荷引起的反俘获的发生，因而允许电极材料的选择中的更大的自由度。本发明因而提供了在步骤之间干燥相转移装置的能力，以在低电压下运转、同时维持电极之间的高电场强度(>5V/mm)，并且使用诸如注射成型的标准的高容量技术来制造该装置。捕获电极和对电极可以或者在平面内(in-plane)形成于装置内，或者形成为堆叠构造。所使用的对电极可以是非金属的，并且两个电极可以由相同材料制得，包括玻璃碳或者玻璃碳和聚合物的混合物。本发明的装置和方法因而允许成功的电化学俘获、释放以及随后的芯片上的放射标记。
该领域中的现有工作没有克服防止装置以高效且可再生的方式执行相转移的技术问题。
附图说明
图1描绘本发明的电极。
图2描绘位于图1的电极上的垫片或间隔层。
图3描绘本发明的电化学相转移液流电池(flow cell)的分解图。
图4描绘图3的液流电池的一部分的分解图。
图5描绘集成了本发明的电极的微芯片。
图6描绘本发明的备选微芯片。
图7描绘图6的微芯片的局部截面图。
图8描绘本发明的平行电极之间的流动，其上为典型的性能图。
图9描绘处于非平行排列中的本发明的一对电极之间的流动，其上为典型的性能图。
图10描绘本发明的电极的备选布置，其上为典型的性能图。
具体实施方式
本发明因而提供了用于18F-从[18F] H2 18O到疏质子溶剂的电化学相转移以及用于准备用于PET示踪剂亲核取代标记反应的放射性核的装置和工艺两者。
本发明的第一方面采用碳材料捕获电极，例如玻璃碳(GC)、石墨、碳复合物或者薄膜沉积的碳物质。特别地，已经发现，由HTW HochtemperaturWerkstoffe 有限公司(Gemeindewald 41，86672 Thierhaupten，Germany)以商标SIGRADUR®出售的GC(参见http:// www.htw-gmbh.de/technology.php5lang=en&nav0=2)适用于本发明。本发明还设想了代替GC来使用石墨粉，尽管实验已经显示，与GC相比，使用石墨粉时具有更少的18F解吸附产量。
本发明的电极可以由可注射成型的复合材料形成，以使18F能够从水中提取出并转移至溶剂中。该复合材料由化学上兼容的诸如环烯烃共聚物(COC)的聚合材料和碳颗粒(诸如玻璃碳颗粒)的混合物构成。复合材料的示例包括GC-COC(环烯烃共聚物)、GC-PP(聚丙烯)以及GC-PE(聚乙烯)。能够添加诸如碳纤维或碳纳米管的填充物，以减少GC的体积分数，同时维持电导率，因此，使得复合物可注射成型。然后可以使用已知的成型技术，包括注射成型，来制作电极。设想可以针对其碳/聚合物比值来选择电极表面面积作为用于“微调”电极性能的手段，尽管电极期望地具有至少30％的碳含量。由于使用现有技术的多次注入注射成型技术容易制造碳/聚合物混合电极，因此有可能使相转移整体地整合到聚合微流体合成器芯片中。
参照图1和图2，本发明还提供了采用本发明的捕获电极12的电化学相转移装置10。该装置包括由垫片16分开的一对电极12和14。电极12和14期望地由垫片16分开约5µm-1000µm之间。为了更好地协助干燥，捕获电极期望地由诸如玻璃碳(GC)或GC-COC复合物的非多孔碳结构或低多孔结构形成。垫片16由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的合适的材料形成。垫片16可以备选地由COC或其它合适的材料形成，并且通过已知的技术结合至电极12和14，以提供电极之间的间隔，同时以可以通过将COC垫片结合至电极而容易地制造的方式限定流动通道。
电极12包括提供相对的主表面20和22的平坦体18，并且由周缘24限定界限。电极14包括提供相对的主表面28和30的平坦体26，并且由周缘32限定界限。垫片16包括平板体34，并且限定了伸长的通道孔36。通道孔36期望地具有从第一端38延伸至相对的第二端40的迂回形状。第二电极体26限定了入口端口42和出口端口44，各个端口在主表面28和30之间以敞开流体连通的方式延伸。垫片16夹入电极12和14之间，使得通道孔36的第一端38定位成与入口端口42对准并且通道孔36的第二端40定位成与出口端口44对准。当组装好时，装置10形成流体流动通道46，该流体流动通道46在入口端口42和出口端口44之间流动连通地沿着通道孔36延伸，并且界定在主表面22和28之间。
现在参照图3和图4，电化学相转移装置10可以集成到电化学电池50中。电化学电池50分别将铜板52定位在电极14的主表面30上、且将铜板/装置组件定位在第一和第二相对的绝缘层54和56之间。第二绝缘层56分别提供了入口孔58和出口孔60，入口孔58和出口孔60定位成分别与装置10的入口端口42和出口端口44对准。该整个子组件被压缩在第一板62和第二板64之间。第二板包括相对的第一主面66和第二主面68，并且限定了在主面66和68之间以敞开流体连通的方式延伸的入口端口70和出口端口72。入口端口70和出口端口72定位成分别与第二绝缘层56的入口孔58和出口孔60流体对准。第二主面68容纳分别带有入口端口70和出口端口72的第一配件74和第二配件76。配件74和76使得能够更加容易地连接至流体导管和用于驱动流体通过电化学电池50的其它硬件。板62和64两者均在其中包括伸长的通路85a-85c和87a-87c，以在装置10周围容纳正的定位棒78a-78c。板62限定了穿过其的通孔80a-80d，以容纳穿过通孔80a-80d的螺钉82a-82d。板64的主面66限定了用于螺纹配合至螺钉82a-82d的内部带螺纹的凹部84a-84d。各个螺钉82a-82d固定至伸长的垫圈84a-84d，垫圈84a-84d的外表面支撑固定垫圈86a-86d。弹簧88a-88d与各个螺钉一起定位，以当螺钉上紧至其相关联的凹部84a-84d时在其相应的垫圈和板64之间提供压缩力。
本发明设想电化学相转移装置10的电极14也可以由碳基材料形成。在一个实施例中，对电极14也可以由类似于捕获电极12的成分形成，因而便于小型化和生产。小型化将克服与PET和SPECT示踪剂的合成相关联的当前的基础设施负担。它将允许更多的医院能够制造PET和SPECT示踪剂，并且从而也购买PET和SPECT扫描仪，同时提供很多种类的示踪剂。
所描述的装置能够由低成本制造技术来生产而包括两个电极。工作电极，即捕获电极12，可为GC、GC复合物或者非多孔纳米结构的碳材料或其复合物。对电极，即电极14，因而可为相同的材料，或者备选地，对电极可为或者选自与用于捕获电极的材料相同的族或者选自完全不同族的材料的与捕获电极不同的材料。完全不同族的材料的一个示例是诸如铂的金属。电极布置在相反的构造中，在该构造中，它们可以是平行的但不必是平行的。
本发明可以集成到其它的微流体系统中或者与其它的微流体系统相结合，例如“芯片实验室”系统、微流体或中流体的合成或分析装置、微型全分析系统(µTAS)和用于放射性药品的生产的常规的(大型)合成器装置。本发明可以用作反应器，储存容器，诸如HPLC、MPLC、UHPLC、SEP-Pak®(由Waters有限公司(Helfmann-Park 10，65760 Eschborn，Germany)出售)的净化系统，随后的干燥单元(蒸发器)，阀，混合器，通道结构，管道，毛细管和基于毛细作用的流体系统，或者结合它们来使用。
图5和图6描绘了微流体芯片200，该微流体芯片200具有其中集成了本发明的电化学相转移装置210的芯片体202。装置210在结构上类似于装置10，期望地使用由GC和/或GC-COC复合物形成的一个插入物或多个插入物用于电极212和214。垫片216(或如由本发明教导的任何其它的分离装置)被压缩在电极212和214之间，使得流体通路218限定在电极212和214之间。电极214限定了流体入口端口220和流体出口端口222，使得流体通道在它们之间流体连通地延伸。入口端口220和出口端口222期望地安放成与如由芯片体202限定的、可能在合成工艺中有用的芯片200的其它特征(例如储器、反应器、供给通道等)流体连通。当使用时，装置210能够组装并压缩成防漏密封的布置，或者可在制造期间永久地结合。电极之间的间隔可由组装/结合工艺限定，或者可由装置10中的垫片布置或由使用分离的特征的结构进行限定。微芯片200提供了用于标记反应和水解反应的反应器，以及用于试剂储存的腔室和阀(未显示)。
图1、图5及图6所示及针对这些图所描述的电极被以平面外的方式(out-of-plane)(夹心结构)堆叠，并且基本上平行。作为备选，平面内(相对于装置的平面突出及/或机加工类型的结构)布置是可能的，如图7的微芯片100所示及针对其所述。微芯片100集成了包括第一电极112和第二电极114的电化学相转移装置110。伸长的流路118分别限定在共面阳极112和阴极114的相对的平行的波浪形边缘113和115之间。仍作为备选，如图9和图10所示及针对这些图所述，阴极可以相对于一个或更多阳极而定向，以处于用于在其间限定流路的锥形(tapering)的、非平行的排列中。
另外参照图7，微芯片200包括下平坦体102和上平坦体104，电极112和114位于下平坦体102和上平坦体104之间，使得流路118在入口端口120和出口端口122之间流体密封连通地延伸。本发明设想电极112和114可以由源电极体形成，该源电极体已经被碾磨、切割或者以其它方式沿着流路118的路径被机加工，使得作为结果的源电极体的两个部分现在形成电极112和114。流路118因而位于与入口端口120和出口端口122相同的平面中。如本领域技术人员将意识到的，微芯片100可以包括另外的成型部分。在图7的实施例中，设想电极112和114形成为与体102的配合表面102a齐平。体104因而担当用于芯片100的所有流体流路和储存区域的盖。芯片100还包括限定在体102和104之间的储器150、反应器155以及阀160，其中一些可能与装置110的流路118流体连通。平坦体104限定了以与芯片100的各种流动通道和流体路径流体连通的方式延伸的各种进入端口。例如，端口穿过体104而延伸，以与供给通道和入口端口120流体连通。体104还限定了敞开成分别与电极112和114对准的进入端口180和190。进入端口180和190允许通过体104而电连接至电极112和114。
图8至图10描绘了本发明的电极之间的流动，其上为典型的性能图。在图8中，阴极312和阳极314分别包括伸长的平坦表面312a和314a，平坦表面312a和314a彼此平行地延伸并在其间限定了伸长的流路318。流体315沿着箭头A的方向流动。如图8所示，当将恒定的电压施加在阴极和阳极之间时，气泡325将由于电解而形成于流体中，气泡325然后能够收集在流路的下游部分中。气泡325有害地影响流体中的电场，使得沿着流体路径越远，则气泡的收集越大且电场强度越弱。另外，气泡形成流体必须流经的障碍，导致流体315在流路上向下行进越远则流体整体速度增加。气泡325可以由装置的几何结构或者压缩气泡并减少对电化学过程的冲击的增加的系统压力进行补偿。气泡还可以由放电元件、催化剂或者气体能透过的结构/薄膜进行补偿。
图9描绘了处于非平行排列中的本发明的一对电极之间的流动，其上为典型的性能图。在图9中，阴极412和阳极414安放在锥形的、非平行的排列中。阴极412和阳极414分别包括相对的平坦面412a和414a，平坦面412a和414a在其间限定了锥形的流路418。流体415沿着箭头A的方向流动。由于流路418相对于流动方向向外成锥形，因而由电解形成的气泡425具有更多的流动空间，并且将不会像图8中的情况下那样容易地群集在一起。然而，电场强度将随着阴极和阳极之间的距离增加而减小。但是，由于气泡并不在流路中受约束，因而整体速度能够保持几乎恒定。
图10描绘了本发明的电极的又一布置，其上为典型的性能图。在图10中，阴极512与多个阳极514、524、534及544相对。阳极514、524、534及544定位成彼此相邻，以提供处于基本上共面的排列中的面514a、524a、534a及544a。阴极512提供了与这些面相对的面512a，以便在它们之间形成流路。类似于图9，流路因而形成于处于锥形的、非平行的排列中的电极512、514、524、534及544之间，使得流路沿着流体行进的方向变得更宽。流体515沿着箭头A的方向行进。如所附的性能图所示，阳极能够各自沿着流路施加阶梯状向上的电压。随后的阳极中的增加的电压有助于维持流体内的电场，同时整体速度也维持为如针对图9所述。气泡525提供了足够的间隔，经过该间隔的流体515的整体速度得以维持。
合乎期望的是电极和微流体通道的形状有助于干燥(例如，没有死角或俘获气体的孔)，并且有助于由电解产生于装置中的气体的传输和除去。气泡能够被钉在单个表面上或者多个表面之间。气泡将阳极上的活性俘获表面相对于靶离子屏蔽开，并且通过减少用于流体的流动通道的有效横截面积而增加局部流体速度。通过增加系统的压力，能够在体积上压缩并减少气泡。通过各种方法，包括对流动通道的输出的流动限制，能够增加压力。
装置的另一特征是这种可能性：通过电极设计或电极间隔中的几何变化而使电场成形，以控制双电层之外的主体中的离子的迁移速度和流体的整体速度之间的相互作用。这显示在图8至图10中，其中，并排显示了不同的构造。
大体上已经发现，本发明的连续流动结构的流体流动通路，或流路，应当是长的而不是宽的。电极可以是平行的或非平行的，并且采用均匀的电场或者采用沿着流路成梯度的电场。本发明的电极期望地提供0.5mm2-1000mm2的暴露于流路的表面面积，这取决于流体体积。本发明的电极由小的间隙分开，流体可以穿过该间隙而流动。电极因而可以期望地隔开5µm与1000µm之间。沿着流体路径的另外的侧壁可以由垫片或分隔层形成，该垫片或分隔层因而在相对的入口端口和出口端口之间封闭流体路径。电极因而形成流体路径的一部分。流体路径期望地具有等于或大于30µl/mm2的放射性标记反应体积对俘获/解吸附[活性]电极表面面积的比值。
期望地，本发明在电极上采用低电压，同时维持高电场(例如，通过沿着流路在电极之间使用小的间隔)。
另外，本发明的电极可以通过机械地按压在流动装置上或流动装置中而实现。可以将GC喷溅在本发明的电极体中。本发明的电极可以由丝网印刷成形的复合材料形成，通过注射成型(包括在二次注入成型或多次注入成型中)而形成。构件可以被超声焊接或结合、热结合或者使用溶剂来结合。电极之间的间隙或间隔可以通过将垫片或间隔件安放在电极之间或者采用厚膜技术而形成。另外，可以对单个电极体进行机加工、刻蚀、刻印或碾磨而将该体分离成两个电极体，这两个电极体可以越过间隙而分离并且用作本发明的阴极和阳极。牺牲材料可以位于电极之间，而后被除去(例如，通过焚烧)。
作为备选，如上所述，可以以插入件的形式提供垫片16，该插入件能够在制造期间组装至基板中并通过接合技术或通过密封特征上的压力进行密封。接合技术包括诸如焊接、高温结合、溶剂结合以及二次成形(over molding)的聚合物-聚合物结合，或者诸如O2等离子体表面激活或用于清洁的表面喷溅的GC至聚合物结合，随后是压力和热。压力密封独自涉及将高压施加至密封表面的构造，使得在没有结合的情况下形成流体紧密密封。压力能够在使用时在外面施加，或者能够通过在制作期间对材料施加应力而产生于装置上。
在通常的堆叠的或平面外的构造中，能够使用诸如PTFE垫片的垫片层来组装材料的夹心结构，并且在使用时使用外部压力来密封该夹心结构。作为备选，堆叠能够结合在一起，其中，由诸如COC的合适的材料的薄膜涂层或厚膜涂层来替换垫片16。
在运转中，当靶离子在吸附过程期间通过本发明的流动通道或流体路径而流动时，它们被拉向阳极的暴露的主表面。以这种方式，阳极或流体通道的长度与俘获效率相关，其中，对于给定的电场强度，更长的阳极对俘获更多离子和从而提高俘获效率是有用的。然而，吸附和解吸附期间的副作用导致了用于后续的放射性标记过程的减少的产量。为了改善标记过程，减少整个阳极表面面积可能是有利的。为了满足减少电极表面面积、同时维持足够的吸附效率的需求，可以减小通道的宽度，同时根据期望来保持长度。带有10V俘获电势和127µm电极间隔、处于10mm-100mm的范围中的俘获长度的作业给出了好结果，15mm导致了75％的俘获效率，并且55mm导致了85-90%的俘获效率。起始的50µl-1000µl的水体积已经与7mm2至140mm2的阳极表面面积以及1:30和1:5之间的宽长比一起利用。在某些情况下，为了增加长度且具有最小的整体表面面积，优选具有最大的长宽比。
选择装置材料和结构，使得干燥过程(水的消除)和清洁过程(对于标记而言不想要的物质的消除)是可再生的，并且能够获得小于目标值(例如针对NITTP / FMISO的1500ppm)的水浓度。另外，针对使用装置的协议必须维持诸如相转移催化剂(PTC)浓度的关键参数。解吸附过程期间的PTC的添加也显示为影响放射性标记过程。PTC浓度在常规值上4倍因子的增加(例如，3.5% K2CO3(aq)的16mg/ml K222优于3.5% K2CO3的4mg/ml K222)显示为对后续的标记过程给出了改进。
已经通过实验确认了，能够最大限度地减小反俘获，以便不起显著的作用，例如，观察到少于4％的再吸收/再吸附。这种现象的原因在于释放过程期间在溶剂溶液内的中性对的形成。由于离子释放至其中的溶剂的对质子的惰性，因而18F氟化物阴离子自身结合至常常在溶液中提供的阳离子。在这种离子对形成时，没有将会导致氟化物离子在电场中迁移至对电极的净电荷。仅仅扩散能够提供那种传输。另外，由本发明在放射性核的释放期间施加的电势并不足以高到在对电极上提供高效的再吸收/再吸附。因此，施加的低电势和采用的溶剂能够导致氟化物的低的再吸收/再吸附。
我们的实验已经显示，在标记步骤中用作相转移催化剂的例如Kryptofix K222的配位剂的应用，通过形成朝向外部为电中性的离子对而防止阴极上的吸附。向着对电极的电泳传输和随之发生的再吸附受到抑制。
然而，在一些实施例中，由诸如K222的添加剂引起的反俘获的抑制可以由在释放过程期间交变的释放电势来支持。即，在释放过程期间，两个电极上的电势反转了多次，以阻碍反俘获。该方法导致了各个电压循环中的反俘获离子的释放，因而增加了整体释放效率。
因此，人们能够使用碳电极作为对电极。该电极能够由与俘获电极相同的材料形成，因此简化了制造并且省略了贵金属的使用。为了进一步节省成本，能够采用基于便宜的石墨的材料来用于一个或两个电极。
配位剂的应用允许使用任何电极材料来用于对电极，该电极材料能够承受它在其中使用的化学环境。其它人可能主张碳基材料之外的其它材料，例如导电聚合物或其它金属。
通过施加0.8V和50V之间的俘获电压、同时以0 µl/min和1000µl/min之间的流动速率通过装置泵送[18F] H2 18O来执行相转移。处于电压范围的较低端的运转最大限度地减小了不期望的REDOX反应。俘获电压能够被脉冲调制或者极性相交替，以减少由电解产生的气体的成核并提高效率。
在俘获之后，通过下列技术中的任何技术或所有技术来干燥并清洁装置：在干燥的N2或氩流下以高达 170°C的温度进行加热，加热至 90°C、同时通过装置而泵送干燥的乙腈，在室温和 90°C之间的温度处通过电池来泵送Kryptofix 222+DMSO。干燥该电池，直至洗提液(eluent)中残留的水低于目标值，例如，对于使用NITTP作为前驱体的FMISO标记而言为1500ppm。
对放射性标记不利的副作用也与在释放过程期间利用的加热曲线相关。因此，电化学相转移需要在解吸附过程期间被逐渐加热至60°C和高达120°C之间(取决于离子释放至其中的溶剂和前驱标记过程对源自电化学相转移副作用的物质的灵敏度)，从而导致了随着时间的过去18F的受控释放。能够在1°C/min直至60°C/min的范围中应用温度梯度的温度曲线(temperature profile)是有用的，并且利用3°C/min- 8°C/min周围的梯度已经论证了好结果。因此，通过将电池加热至室温和120°C之间的温度、同时例如在俘获期间施加相反极性的处于0.1-10V范围中的电势，可以从电极表面中释放被俘获的18F-。为了最大限度地减少释放期间的对电极上的反捕获并且/或者增加释放效率，释放电势可以是连续的、脉冲的或者顺序地反转的。释放流体是疏质子溶剂和相转移催化剂，例如带有钾抗衡离子的Kryptofix 222。K＋/k222浓度期望地超过了18F-和所有其它阴离子的浓度的总和，以最大限度地减小对电极上的18F吸收。它也有可能直接释放至前驱体中。该方法的可行性已经在实验上得到证实。氟化物在对电极上的俘获说明了仅约4％的整体活性。
在释放过程期间，相转移溶剂能够连续地通过该结构而流动，或者能够停止该流动。
虽然已经显示并描述了本发明的特定实施例，但是，对于本领域技术人员将显然的是，在不脱离本发明的教导的情况下，可以做出改变和修改。在前述说明书和附图中阐述的主题仅仅以说明的方式提供，而不是作为限制来提供。例如，本发明的由电极形成的流体路径采用了不同的名字：通路、流路、流体路径等，但是各个名字意味着在相对的入口端口和出口端口之间延伸的流体密封的流动通道(利用或不利用其它结构来实现)的相同含义。当基于现有技术而以所附的权利要求的适当的观点角度审视它们时，本发明的真实范围意图限定在所附的权利要求中。

Claims (4)

1.一种用于执行电化学相转移的方法，包括以下步骤：
使H2O中的18F-离子的溶液在伸长的第一电极和伸长的第二电极之间流动，其中，所述第一电极和所述第二电极中至少之一由聚合材料和碳颗粒的混合物形成；
在所述第一电极和所述第二电极之间施加电势，以在所述第一电极和所述第二电极中的带正电的一个上俘获18F-离子；
反转所述第一电极和所述第二电极之间的所述电势；
在所述反转步骤期间，使溶剂在所述第一电极和所述第二电极之间流动；以及
逐渐加热在所述施加步骤期间所述18F-离子被俘获在其上的电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极中的碳颗粒由玻璃碳形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电势为10V或更少。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电势为5V或更少。
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