KR101903695B1 - 고온 불활성 기체를 이용한 불소-18 화합물 합성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불소-18 화합물을 제조하는 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 고온의 질소를 이용하고 넓게 배출되도록 하여, 반응용기의 수분이 쉽게 증발하도록 하는 U자 모양의 반응용기를 갖춘 장치에 관한 것으로, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 불소-18이 포함된 화합물을 합성할 경우, 매우 높은 수율로 목적 화합물을 얻을 수 있으며, 복잡하지 않은 간단한 구조로 합성장치를 제작할 수 있기 때문에 제조 원가를 낮추고 유지보수 비용을 줄이며, 생산 실패율을 낮추어 생산 원가를 낮추는 것이 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 불소-18 화합물을 제조하는 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 고온의 질소를 이용하고 넓게 배출되도록 하여, 반응용기의 수분이 쉽게 증발하도록 하는 U자 모양의 반응용기를 갖춘 장치에 관한 것이다.
짧은 반감기를 가지는 방사성동위원소(F-18, 반감기 109분)를 이용하여 체내의 생화학적 정보를 획득하는 양전자방출 단층촬영(Positron Emission Tomography; PET 은 암 진단 등 의료분야에서 점차 널리 이용되는 진단 기술이다.
PET는 고품질 화상을 제공하기 때문에, 종래 널리 임상에 있어서 이용되고 있는 SPECT와 비교하여 더 높은 진단 성능을 갖는 화상을 제공할 수 있다. 이 때문에, PET 검사는 SPECT 검사를 잇는 새로운 진단 양상으로서 기대 받고 있으며, PET 검이용의 방사성 의약품(이하, "PET 진단제"로 지칭함)의 개발이 많은 연구 시설들에 의해 행해지고 있다. 예를 들면, 여러가지 리셉터 매핑(receptor mapping)제나 혈류 진단 제제가 합성되어 임상 응용을 위해 연구가 행해지고 있다.
PET 진단제는 양전자 배출 핵종인 11C,15O,18F 등으로 표지된 화합물을 유효 성분으로서 함유하고 있는 약제이다. 이들 중 가장 널리 이용되는 화합물은 18F-FDG로 대표되는 18F 표지 유기 화합물이며, 18F-FDG의 제조 방법으로서는 여러가지 방법이 제안되었다. 18F-FDG의 제조 방법의 대부분은 Hamacher에 의해 제안된 방법(하마처법)과 온 칼럼(on column)법으로 크게 구별된다.
그런데, 싸이클로트론을 이용한 PET 의약품의 제조는 일반 의약품과는 달리 짧은 반감기로 인하여 많은 제한점이 있으며, 증가하는 수요에 맞추어 생산을 효율적으로 할 수 있는 방법의 개선이 필요한 상태이다.
[18F]FDG 등과 같이 널리 쓰이는 PET 의약품 뿐만 아니라, 향후에 수요가 예측되는 [18F]FBPA와 같은 PET 의약품은 제조 방법이 기존과 달리 복잡하고므로, 더욱 더 많은 양을 효율적으로 생산하기 위한 방법이 필요하다.
기존의 생산 방법에서는 전통적으로 밀폐된 유리 반응용기에서 수분의 제거, 불소 치환반응 (필요시 2차 반응), 시료전처리 등이 일어나지만, 효율성 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다. 가장 큰 단점으로는 수분 제거 시간이 1분에서 30분까지 다양하게 알려져 있는 대로 적용하고 있는데, 이는 전체 합성시간에서 큰 비중을 가지게 되어 시간과 경제성의 낭비를 일으킨다. 반감기를 고려하여 볼 때 방사 화학적 수율을 저하시키는 하나의 원인으로 작용하게 된다.
또한, 반응용기에 가스나 시약을 주입하거나, 다음 단계로 이송할 때 쓰이는 방법이 다수의 관을 삽입하여 사용함으로서 연결부위의 샘 현상이 있을 수 있고, 복잡한 구조에서 야기되는 장비 유지 보수의 어려움이 있을 수 있는데, 이런 점들을 단점으로 가지고 있다.
본 발명자들은, 반응부의 구조를 간단하게 하고 수분제거를 신속히 수행할 수 있는 구조를 착안함으로써 불소-18을 포함한 PET 의약품의 제조에 유용하게 활용될 수 있는 자동합성장치를 개발하여 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은, 반응부의 구조를 간단하게 하고 수분제거를 신속히 수행할 수 있는 구조를 갖는 불소-18 화합물의 자동합성장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반응용기 몸체(10)로 이루어진 열처리/반응부(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템을 제공하는 것을 일 측면으로 한다.
상기 시스템은, 방사성 동위원소 처리부(30), 유동가스 공급부(40), 고온가스 생성부(50), 시료공급부(60), 2차반응부(70), 전처리부(80), 정제부(90), 추출부(100) 및 제균부(110)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 반응용기 몸체(10)는, U자 모양의 유리관일 수 있다.
상기 반응용기 몸체(10)는, 고온 질소 가스관(1), 주입부(2), 배출부(3) 및 고온질소 용출부(4)를 포함할 수 있다.
상기 고온 질소 가스관(1)의 하부는 고온 질소 가스관구(1a)로 되어 있어서, 고온 질소 가스관구(1a)를 통한 고온질소 가스가, 상기 고온질소 용출부(4)에서 용출되는 것일 수 있다.
상기 고온 질소 가스가, 중앙의 고온질소 가스관구(1a)를 통과하고, 불소-18 용액이 양쪽으로 나누어 증발하기 때문에, 넓은 유리관 내부 면적에서 효율적으로 증발이 이루어지고, 넓게 도포되는 효과 때문에 수분의 증발을 쉽게 유도하는 것일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 불소-18이 포함된 화합물을 합성할 경우, 매우 높은 수율로 목적 화합물을 얻을 수 있으며, 복잡하지 않은 간단한 구조로 합성장치를 제작할 수 있기 때문에 제조 원가를 낮추고 유지보수 비용을 줄이며, 생산 실패율을 낮추어 생산 원가를 낮추는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서, 불소-18로 표지된 화합물의 제조를 위하여, 열처리 기술로 합성을 수행하고 정제 및 제균의 과정을 거치는 장치의 세부 구성과 작용을 도시한 것이다.
도 2는 대표적인 불소-18 합성장치로 Synthra사 불소-18 합성장치의 모듈 사진이다.
도 3은 불소-18 합성장치에 공통적이고 기본적인 반응부의 구조 모습이다.
도 4는 짧은 합성 시간을 위해 수분제거가 용이한 반응용기의 구조도이다.
도 5는 고온의 질소 가스의 발생을 위해 이용하는 모듈 형태의 질소 가스 히터 사진이다.
도 6은 본 발명의 합성장치를 포함한 시스템 구성의 예시도이다.
도 2는 대표적인 불소-18 합성장치로 Synthra사 불소-18 합성장치의 모듈 사진이다.
도 3은 불소-18 합성장치에 공통적이고 기본적인 반응부의 구조 모습이다.
도 4는 짧은 합성 시간을 위해 수분제거가 용이한 반응용기의 구조도이다.
도 5는 고온의 질소 가스의 발생을 위해 이용하는 모듈 형태의 질소 가스 히터 사진이다.
도 6은 본 발명의 합성장치를 포함한 시스템 구성의 예시도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 반응용기 몸체(10)로 이루어진 열처리/반응부(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템을 제공하는 것을 일 측면으로 한다.
상기 시스템은, 방사성 동위원소 처리부(30), 유동가스 공급부(40), 고온가스 생성부(50), 시료공급부(60), 2차반응부(70), 전처리부(80), 정제부(90), 추출부(100) 및 제균부(110)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반응용기 몸체(10)는, U자 모양의 유리관인 것이 바람직하다.
상기 반응용기 몸체(10)는, 고온 질소 가스관(1), 주입부(2), 배출부(3) 및 고온질소 용출부(4)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고온 질소 가스관(1)의 하부는 고온 질소 가스관구(1a)로 되어 있어서, 고온 질소 가스관구(1a)를 통한 고온질소 가스가, 상기 고온질소 용출부(4)에서 용출되는 것이 바람직하다.
상기 고온 질소 가스가, 중앙의 고온질소 가스관구(1a)를 통과하고, 불소-18 용액이 양쪽으로 나누어 증발하기 때문에, 넓은 유리관 내부 면적에서 효율적으로 증발이 이루어지고, 넓게 도포되는 효과 때문에 수분의 증발을 쉽게 유도하는 것이 바람직하다.
기존의 대표적인 불소-18 합성장치(도 2 참조)들을 열거하여 관찰해 보면 공통점들이 있다. 모든 합성장치는 (도 3)과 같이 기본적인 반응부의 구조가 같으며, 가열방식만 조금 다른 차이를 보인다. 즉, 뽀족한 하단부를 가진 유리 바이알 반응기, 대부분 코일히터나 vortex cooler등으로 가열을 하는 히터, 이 두 가지가 공통되는 것이다.
이와 같은 방식은 불소-18표지 반응장치 등에서 널리 사용되고 있으나, 첫 단계인 불소-18 수용액의 수분제거에 대해서는 효율이 떨어지는 성능을 보여주고 있다. 싸이클로트론에서 생산되는 불소-18 음이온은 물에 담겨져 사용되는데, 여기에 포함된 물을 이온교환수지(QMA sep-pak)를 이용하여 다량의 수분을 제거하지만, 300~1000 uL의 수분은 아세토니트릴을 이용하여 열을 가하여 함께 끓게 하여야 제거할 수 있다.
진공압과 섭씨 90~120도의 열을 이용하여 질소 가스를 흘려주어 수분을 제거하는데, 1분에서 30분 가량의 시간이 걸리게 된다. 또한, 수분이 완전히 제거되지 않는 경우에는 불소 음이온의 낮은 친핵력으로 인하여 불소치환반응이 잘 일어나지 않는 현상을 보여 단점이 된다.
또한, 기존과 같은 구조를 이용할 경우, 4~6개의 주입관과 배출관을 삽입하게 되는데, 이를 운영하기 위해서는 진공펌프와 솔레노이드 벨브를 과하게 사용하여 시스템의 복잡성이 불가피하게 되고, 자연히 유지보수에 어려움이 발생하게 된다. 결국 수분제거 성능이 향상되고 간단한 구조를 가지는 반응부의 개발이 고효율 불소-18 합성장치를 위해 중요하다.
이하, 실시예 등을 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
불소-18 합성장치 시스템의 구성은 (도 1)과 같은 모습을 가진다. 열처리/반응부(20)가 가장 핵심적인 구성이며, 그 외에 방사성 동위원소 처리부(30), 유동가스 공급부(40), 고온가스 생성부(50), 시료공급부(60), 2차반응부(70), 전처리부(80), 정제부(90), 추출부(100), 제균부(110)의 추가 구성요소가 함께 시스템을 이룬다.
핵심이 되는 열처리/반응부(20)는 구체적으로 반응용기 몸체(10)가 해당된다. 이 때 짧은 합성 시간을 위해 수분제거가 용이한 반응용기 몸체(10)의 구조는 (도 4)와 같이 U자 모양의 유리관을 갖춘 모습을 보인다.
(도 4)에 표시된 대로, 1은 고온 질소 가스관(1)이며, 고온 질소 가스관구(1a)를 통하여 고온질소 용출부(4)로 고온 질소가 용출되고, 주입부(2)는 불소-18 음이온과 시약들이 들어가는 통로이며, 배출부(3)은 압력을 이완시키거나 결과물을 다음 단계로 보내는 통로이다. 주입부(2), 배출부(3), 고온질소 용출부(4) 전체는 반응용기 몸체(10)를 이룬다. 반응용기 몸체(10)는 고온에 잘 견디는 관모양의 유리재질로 제작될 수 있으며, 용출부(4)의 내경은 3~5 mm를 가지고 길이에 따라, 내부 용적이 1ml에서 5ml이 된다.
상기 U자 모양의 유리관을 반응용기 몸체(10)로 이용할 경우, 내경이 좁기 때문에 기존에 바늘이나 관을 바닥까지 밀어넣어 감압으로 결과물을 배출하는 방식과 다르게 주입부(2)를 통하여 용액을 밀어넣으므로서 다음 단계로 쉽게 이송시킬 수 있다.
상기 U자 모양의 반응용기 몸체(10)의 용출부(4)는 수분제거를 위해 300~1000 uL의 불소-18 수용액을 고온의 질소 가스를 유입시켜 순식간에 증발시킬 수 있으며, 주입부(2)와 배출부(3)은 동시에 배출구(vent) 역할을 할 수 있기 때문에 2배의 효율을 가질 수 있다.
고온의 질소 가스의 발생은, (도 5)와 같은 모습을 가진, 모듈 형태의 가스 히터 (gas heater)를 이용하여 발생시킬 수 있으며, 고온 가스는 스테인레스철 관을 통해 반응용기와 결합시킬 수 있음.
기존 수분제거에서는 차가운 질소(or 아르곤)를 유입시키기 때문에 열손실로 인한 효율저하와 반응용기 상단의 결로 현상으로 수분의 제거가 완벽하게 이루어지지 않았는데, 본 발명에서는, 고온 질소 가스를 중앙의 고온질소 가스관구(1a)에서 불어 넣어 불소-18 용액을 양쪽으로 나누어 증발시키기 때문에 넓은 유리관 내부 면적에서 효율적으로 증발이 이루어지며, 넓게 도포되는 효과 때문에 숨어 있는 수분의 증발을 쉽게 유도할 수 있다. 기존의 방법은 (도 2)와 같이 뾰족한 하단부에 용액이 밀집되고 점도가 증가하여 끈적한 상태를 유지하기 때문에, 내부에 존재하는 수분이 쉽게 증발되지 않는 단점이 있었다. 이러한 수분을 충분히 없애기 위해 높은 온도(섭씨 ~120도)를 사용하여 장시간 증발을 하는 방법도 있을 수 있지만, 이 경우 불소표지 촉매 시약 (K222 또는 TBAOH)의 변성을 유도하는 문제가 있다.
상기 구조를 갖춘 불소-18 합성장치는, (도 6)의 모습처럼, 기존의 사용중인 합성시스템에 반응 용기부만을 교체하여 활용할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.
1 : 고온질소 가스관
1a : 고온질소 가스관구
2 : 주입부
3 : 배출부
4 : 고온질소 용출부
20 : 열처리/반응부
30 : 방사성 동위원소 처리부
40 : 유동가스 공급부
50 : 고온가스 생성부
60 : 시료공급부
70 : 2차반응부
80 : 전처리부
90 : 정제부
100 : 추출부
110 : 제균부
1a : 고온질소 가스관구
2 : 주입부
3 : 배출부
4 : 고온질소 용출부
20 : 열처리/반응부
30 : 방사성 동위원소 처리부
40 : 유동가스 공급부
50 : 고온가스 생성부
60 : 시료공급부
70 : 2차반응부
80 : 전처리부
90 : 정제부
100 : 추출부
110 : 제균부
Claims (6)
- 반응용기 몸체(10)로 이루어진 열처리/반응부(20)을 포함하되;
상기 반응용기 몸체(10)는 U자 모양의 유리관;
상기 반응용기 몸체(10)는 고온 질소 가스관(1), 주입부(2), 배출부(3) 및 내경이 3 내지 5mm인 고온질소 용출부(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 시스템은, 방사성 동위원소 처리부(30), 유동가스 공급부(40), 고온가스 생성부(50), 시료공급부(60), 2차반응부(70), 전처리부(80), 정제부(90), 추출부(100) 및 제균부(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 고온 질소 가스관(1)의 하부는 고온 질소 가스관구(1a)로 되어 있어서, 고온 질소 가스관구(1a)를 통한 고온질소 가스가, 상기 고온질소 용출부(4)에서 용출되는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 고온 질소 가스가, 중앙의 고온질소 가스관구(1a)를 통과하고, 불소-18 용액이 양쪽으로 나누어 증발하기 때문에, 넓은 유리관 내부 면적에서 효율적으로 증발이 이루어지고, 넓게 도포되는 효과 때문에 수분의 증발을 쉽게 유도하는 것을 특징으로 하는 불소-18(18F) 합성장치 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159523A KR101903695B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 고온 불활성 기체를 이용한 불소-18 화합물 합성장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159523A KR101903695B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 고온 불활성 기체를 이용한 불소-18 화합물 합성장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180060247A KR20180060247A (ko) | 2018-06-07 |
| KR101903695B1 true KR101903695B1 (ko) | 2018-10-04 |
Family
ID=62621271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160159523A KR101903695B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 고온 불활성 기체를 이용한 불소-18 화합물 합성장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101903695B1 (ko) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2016
- 2016-11-28 KR KR1020160159523A patent/KR101903695B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180060247A (ko) | 2018-06-07 |
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