CN113277989A - 一种68Ga标记的分子探针、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核医学显像技术领域，具体为一种68Ga标记的分子探针、制备方法及应用，其制备方法包括:1)将前体化合物与0.25M的NaOAc溶液混合均匀并置于反应管中；2)用0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中进行反应，反应结束后加入去离子水淬灭反应；3)将反应管中溶液通过C18Plus柱进行富集；然后依次用乙醇和生理盐水淋洗C18Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜，得到分子探针注射液。本发明得到的68Ga标记的分子探针靶向性好，具有较高的靶与非靶比值，应用于肿瘤的PET/CT显像效果好，且制备条件温和，步骤简单，利于临床推广应用，具有很好的应用前景。

Description

一种68Ga标记的分子探针、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及核医学显像技术领域，具体涉及一种68Ga标记的分子探针、制备方法及其应用。
背景技术
肿瘤的早期诊断是分子影像学重要研究内容，可以为肿瘤的有效治疗提供有效手段。基于PET显影的肿瘤诊断技术，因其高分辨率、高组织穿透力、低剂量、实时活体显影等特点，已成为肿瘤早期诊断的重要工具。目前，基于PET的肿瘤显影剂设计原理主要有两种：1)肿瘤营养需求的异常；2)肿瘤特异性高表达受体。通过受体识别的方式更具特异性，诊断效率更高。但受体的寻找、表征、验证、配体的设计等，均需大量工作，成本投入高。相比而言，根据肿瘤营养需求的方式设计探针尽管存在特异性不强的潜在缺陷，然而设计更为简单，也容易实现临床转化，其中一个经典代表是18F-脱氧葡萄糖。目前根据肿瘤营养需求，基于糖代谢、核酸代谢的PET显影剂均已上市。然而，对于肿瘤的胺代谢，关注较少。
在病理条件下，特别是肿瘤的发展过程中，常伴随着多胺代谢异常。而目前没有以多胺类分子探针应用于PET/CT显像的报道。基于此，本发明旨在设计一种以PTS为靶点的多胺类分子探针、合成方法及其在肿瘤PET/CT显像上的应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种68Ga标记的分子探针、制备方法及其应用，以得到一种全新的以PTS为靶点的多胺类分子探针，并应用于肿瘤PET/CT显像。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种68Ga标记的分子探针，其化学结构式如下式I所示：
Figure BDA0003040758900000021
进一步地，所述分子探针以如下式II所示的前体化合物为原料制备而成：
Figure BDA0003040758900000022
进一步地，所述分子探针或所述前体化合物中R的结构式为下式III、式IV、式V中的一种：
Figure BDA0003040758900000023
一种68Ga标记的分子探针的制备方法，包括如下步骤：
1)将前体化合物与0.25M的NaOAc溶液混合均匀并置于反应管中；
2)用0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中进行反应，反应结束后加入去离子水淬灭反应；
3)将反应管中溶液通过C18 Plus柱进行富集；然后依次用乙醇和生理盐水淋洗C18 Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜，得到分子探针注射液。
进一步地，步骤2)中，反应管中，前体化合物与NaOAc溶液的质量体积比为25～30:1ug/ml。
进一步地，步骤2)中，淋洗后68Ga放射性活度为30～35mCi。
进一步地，步骤2)中，反应条件为：在90℃的条件下反应10min。
进一步地，步骤3)中，乙醇和生理盐水的体积比为1:10。
进一步地，步骤3)中，采用HPLC检测，所述探针注射液的纯度为95～99％。
进一步地，所述分子探针作为PET/CT显像剂用于肿瘤显像。
进一步地，所述乙醇为优级纯。
本发明的机理在于，多胺是广泛存在于生物体内的脂肪族有机阳离子化合物。天然多胺包括腐胺(butane-1,4-diamine，Putrescine，PUT)，亚精胺(N1-(3-aminopropyl)butane-1,4-diamine，Spermidine，SPD)和精胺(N1,N1'-(butane-1,4-diyl)bis(propane-1,3-diamine，Spermine，SPM)等。多胺对细胞增殖、分化、染色质构象维持、离子通道调节和细胞膜稳定性维持等具有重要作用。在生理条件下，细胞内多胺水平受其生物合成、代谢和细胞膜上多胺转运系统(Polyamine transport system，PTS)的精密调控，以维持细胞周期的正常运转。肿瘤细胞的增殖需要细胞内较高的多胺水平以促进DNA复制、蛋白质合成和肿瘤组织血管生成，且肿瘤细胞的快速生长对细胞内多胺含量高度依赖，因而导致细胞膜上PTS高表达，PTS是一种特殊结构的膜蛋白，肿瘤细胞膜上过高表达的PTS可特异性地将外源多胺转运入细胞，以满足肿瘤生长对多胺的旺盛需求。而针对PTS进行精准设计分子探针，保证分子探针能被过高表达的PTS特异性地识别、转运，并在PET/CT中精准成像，是本发明的发明点，也是难点所在。
本发明的反应过程如下：
Figure BDA0003040758900000041
有益效果：本发明所述的68Ga标记的分子探针，依据肿瘤对多胺类化合物特异性高摄取的原理设计合成了分子探针，其能被肿瘤细胞中过高表达的PTS精准识别并转运至肿瘤细胞内，该分子探针应用于PET/CT后，靶向性好，具有较高的靶与非靶比值，显像效果好，有利于临床推广。本发明所述的分子探针制备条件温和，步骤简单，通过对条件的综合控制，制备得到的产品纯度高，利于大规模生产。本发明制备的多胺类分子探针，通过黑色素瘤模型进行验证，均稳定性好，显像效果出色，有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中黑色素瘤模型的PET/CT显像图。
图2为本发明实施例2中黑色素瘤模型的PET/CT显像图。
图3为本发明实施例3中黑色素瘤模型的PET/CT显像图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例所述的分子显像剂制备方法如下：
1)将25ug前体化合物NOTA-Spermin放入EP管中，加入1ml 0.25M的NaOAc溶液，混合均匀后转移至反应管中；
2)用4ml 0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中，淋洗后68Ga放射性活度为31mCi，在90℃的条件下反应10min，反应结束后加入10ml去离子水淬灭反应；
3)将反应管中溶液通过C18 Plus柱进行富集,并用10mL去离子水清洗C18 Plus柱；然后依次用1ml乙醇和10ml生理盐水淋洗C18 Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜后装入产品瓶，得到显像剂注射液68Ga-NOTA-Spermin。
将显像剂注射液68Ga-NOTA-Spermin进行HPLC纯度分析：流动相A为含0.1％TFA的蒸馏水，流动相B为含0.1％TFA的乙腈，色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；2-15min：90％乙腈)，产品出峰时间为7.8min左右，纯度99％。
动物显像实验具体过程：
取30只小鼠，构建皮下黑色素瘤B16模型，肿瘤大小为0.5cm左右时作为模型鼠备用。模型鼠尾静脉注射68Ga-NOTA-Spermin 100～150μCi，30～40min后进行小动物PET/CT全身显像。
数据重建分析，测出肿瘤与肌肉的靶本比值为8.8±1.2。
实施例2
本实施例所述的分子显像剂制备方法如下：
1)将30ug前体化合物NOTA-Spermidine放入EP管中，加入1ml 0.25M的NaOAc溶液，混合均匀后转移至反应管中；
2)用4ml 0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中，淋洗后68Ga放射性活度为33mCi，在90℃的条件下反应10min，反应结束后加入10ml去离子水淬灭反应；
3)将反应管中溶液通过C18 Plus柱进行富集,并用10mL去离子水清洗C18 Plus柱；然后依次用1ml乙醇和10ml生理盐水淋洗C18 Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜后装入产品瓶，得到显像剂注射液68Ga-NOTA-Spermidine。
将显像剂注射液68Ga-NOTA-Spermidine进行HPLC纯度分析：流动相A为含0.1％TFA的蒸馏水，流动相B为含0.1％TFA的乙腈，色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；2-15min：90％乙腈)，产品出峰时间为7.2min左右，纯度99％。
动物显像实验具体过程：
取30只小鼠，构建皮下黑色素瘤B16模型，肿瘤大小为0.5cm左右时作为模型鼠备用。模型鼠尾静脉注射68Ga-NOTA-Spermidine 100～150μCi，30～40min后进行小动物PET/CT全身显像。
数据重建分析，测出肿瘤与肌肉的靶本比值为7.8±1.5。
实施例3
本实施例所述的分子显像剂制备方法如下：
1)将30ug前体化合物NOTA-Putrescine放入EP管中，加入1ml 0.25M的NaOAc溶液，混合均匀后转移至反应管中；
2)用4ml 0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中，淋洗后68Ga放射性活度为35mCi，在90℃的条件下反应10min，反应结束后加入10ml去离子水淬灭反应；
3)将反应管中溶液通过C18 Plus柱进行富集,并用10mL去离子水清洗C18 Plus柱；然后依次用1ml乙醇和10ml生理盐水淋洗C18 Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜后装入产品瓶，得到显像剂注射液68Ga-NOTA-Putrescine。
将显像剂注射液68Ga-NOTA-Putrescine进行HPLC纯度分析：流动相A为含0.1％TFA的蒸馏水，流动相B为含0.1％TFA的乙腈，色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；2-15min：90％乙腈)，产品出峰时间为6.8min左右，纯度99％。
动物显像实验具体过程：
取30只小鼠，构建皮下黑色素瘤B16模型，肿瘤大小为0.5cm左右时作为模型鼠备用。模型鼠尾静脉注射68Ga-NOTA-Putrescine 100～150μCi，30～40min后进行小动物PET/CT全身显像。
数据重建分析，测出肿瘤与肌肉的靶本比值为4.8±1.3。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种68Ga标记的分子探针，其特征在于，其化学结构式如下式I所示：
Figure FDA0003040758890000011
2.根据权利要求1所述的68Ga标记的分子探针，其特征在于，所述分子探针以如下式II所示的前体化合物为原料制备而成：
Figure FDA0003040758890000012
3.根据权利要求1或2所述的68Ga标记的分子探针，其特征在于，所述分子探针或所述前体化合物中R的结构式为下式III、式IV、式V中的一种：
Figure FDA0003040758890000013
4.一种68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将前体化合物与0.25M的NaOAc溶液混合均匀并置于反应管中；
2)用0.05M的HCl溶液将68GaCl3淋洗至所述反应管中进行反应，反应结束后加入去离子水淬灭反应；
3)将反应管中溶液通过C18 Plus柱进行富集；然后依次用乙醇和生理盐水淋洗C18Plus柱得到淋洗液，将淋洗液过无菌过滤膜，得到分子探针注射液。
5.根据权利要求4所述的68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤2)中，反应管中，前体化合物与NaOAc溶液的质量体积比为25～30:1ug/ml。
6.根据权利要求4所述的68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤2)中，淋洗后68Ga放射性活度为30～35mCi。
7.根据权利要求4所述的68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤2)中，反应条件为：在90℃的条件下反应10min。
8.根据权利要求4所述的68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤3)中，乙醇和生理盐水的体积比为1:10。
9.根据权利要求4所述的68Ga标记的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用HPLC检测，所述探针注射液的纯度为95～99％。
10.如权利要求1所述的68Ga标记的分子探针的应用，其特征在于，所述分子探针作为PET/CT显像剂用于肿瘤显像。
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