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胆碱是细胞膜的组成成分之一，肿瘤组织恶性增生增加了对胆碱的需求，肿瘤组织的胆碱摄取速率是反映细胞膜合成速率的指标，因而也是肿瘤细胞增殖的指标。11C-胆碱PET显像在脑瘤、肺癌、食道癌、结肠癌以及前列腺癌等恶性肿瘤中的诊断已取得了良好的效果[1-3]。虽然18F-FDG PET-CT显像获得了广泛应用，但在脑组织和盆腔内，18F-FDG不能有效区分肿瘤病灶与正常组织，有时还不能区分肿瘤与慢性炎症病灶。胆碱类显像剂与糖类显像剂的结合，可以弥补18F-FDG在前列腺癌、膀胱癌、脑肿瘤诊断中的不足[4]。由于11C的半衰期较短（20.4 min），使得11C-胆碱在临床上的应用受到限制，而18F具有较长的半衰期（109.8 min），可以满足多中心同时使用和较长时间显像等要求。（N-[18F]氟甲基）胆碱（18F-fluoromethyl choline，18F-FCH）是在结构上与11C-胆碱最为接近的化合物，在脑瘤和前列腺癌显像中已经表现出较好的应用前景[5]。
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HM-10回旋加速器和CFN-MPS100型氟碳氮三合一合成模块为日本住友重工业株式会社产品；高效液相色谱仪为日本岛津制作所分析计测事业部产品；放射性薄层色谱检测器为美国BIOSCAN公司产品；恒温磁力搅拌器、真空干燥箱为郑州长城仪器厂产品。
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H218O（丰度98%）为日本大阳日酸株式会社产品；无水乙腈、碳酸钾、N, N-二甲基乙醇胺为美国Sigma公司产品；Kryptofix2.2.2（K2.2.2）为德国ABX公司产品；二溴甲烷、三氟甲烷磺酸银为比利时Acros公司产品；石墨化炭黑为美国Supelco公司产品；4-（4-甲基哌啶）吡啶阴离子交换树脂（简称QMA柱）、C-18柱、Si柱、CM柱为美国Waters公司产品；磷酸二氢钠、乙醚、乙醇（95%分析纯）为北京化学试剂厂产品。
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该步骤操作在弱光下的通风橱中进行，首先称取4 g三氟甲烷磺酸银置于100 ml的烧杯中，向烧杯中加入40 ml乙醚，放入磁子后进行磁力搅拌。待三氟甲烷磺酸银全部溶解后，称取8 g石墨化炭黑倒入烧杯，加热温度30℃，直至乙醚挥发完全。将烧杯转移到真空干燥箱内，开启加热电源和真空装置，90℃下干燥1 h，最后将制备好的Ag-Triflate/C存放于棕色的玻璃瓶中，密封备用。
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在暗室里分别称取0.8 g Ag-Triflate/C和0.4 g石英砂，均匀混合后填充到内径为0.5 cm的玻璃管中，两端塞入长度为0.8 cm的石棉。最后将填充好的Ag-Triflate/C柱安装至日本住友CFN-MPS100型合成装置中。
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在回旋加速器中填充H218O 1.625 ml，通过18O（p, n）18F核反应，用10 MeV、45 μA的质子束流连续轰击靶50 min，经气动方式将18F-从靶体传到合成装置的靶水回收瓶中。
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从靶水回收瓶中压出18F-通过QMA柱，18F-被捕获在QMA柱上，这时内置在合成模块中的放化活度探头RI1测量出捕获到的18F-活度。
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用0.9 ml K2.2.2 /K2CO3溶液（K2.2.2化学名为4, 7, 13, 16, 21, 24-六氧-1, 10-二氮双环[8.8.8]二十六烷）将吸附在QMA柱上的18F-淋洗至反应瓶，另一个放化活度探头RI2会监测洗脱到反应瓶中的18F-的活度。由于下一步加入CH2Br2与18F-进行亲核反应，反应体系中残留的任何极其微量的水分都会明显降低合成效率，所以在真空的状态下加热除去乙腈与水的共沸物，蒸干后继续向反应瓶中加入0.3 ml无水乙腈，加热蒸干，目的是进一步除水[7]。
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加入无水乙腈溶解CH2Br2至反应瓶（50 μl CH2Br2溶解于1.8 ml乙腈中），在90℃进行取代反应生成中间体18FCH2Br。
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将得到的18FCH2Br溶解在乙腈溶液中，反应体系中的物质主要有18FCH2Br、CH3CN、CH2Br2、CH218F2，因为CH2Br2远远过量，所以CH218F2的量可以忽略。提纯方法采用气相柱色谱法，在120℃下加热整个反应体系，并用50 ml/min的氮气流将气化的18FCH2Br、CH3CN、CH2Br2吹出，经过4根串联Sep-Pak Si柱进行分离，分离过程中的废气被回收到放射性气体回收罐中。在最后一根Sep-Pak Si柱附近放置一个放射性探头，当放射性探头增大到极限时，切换三通阀门FBMV2，氮气吹扫带放射性的18FCH2Br进入Ag-Triflate/C柱。
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18FCH2Br在氮气流动相的负载下，通过已经加热到230℃的Ag-Triflate/C柱，18FCH2Br与Ag-Triflate迅速反应生成了化学活性更高的18FC2H4SO3CF3[8]。18FC2H4SO3CF3的合成示意图见图 1。
图 1 18FC2H4SO3CF3的合成示意图 图中，RI1，RI2为放射性探头；FBMV2、FBMV8、FBMV9为三通阀门。
Figure 1. Schematic diagram for the synthesis of 18FC2H4SO3CF3
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18FC2H4SO3CF3在氮气的载带下，经过预装入100 μl N, N-二甲基乙醇胺的C-18柱并迅速反应生成产品18F-FCH。
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由于反应物N, N-二甲基乙醇胺过量，需要将其除去。采用的方法是在C-18柱下串联一个Sep-Pak CM柱，Sep-Pak CM柱为弱阳离子交换柱。用95%的乙醇淋洗C-18柱，此时乙醇将没有参加反应的N，N-二甲基乙醇胺淋洗下来，流入废液瓶。然后用注射用水淋洗C-18与CM串联柱，Sep-Pak CM柱将18F-FCH捕获，最后用生理盐水淋洗，生理盐水中的钠离子与18F-FCH完成离子交换，被产品瓶接收。
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用高效液相色谱对产品进行质量控制，以20%的乙腈水溶液为流动相（含0.025 mol/L的NaH2PO4），流速为1 ml/min[9]，紫外检出波长设定在250 nm，放射性检测器为美国BIOSCAN公司B-FC-3200型放射性检测器。
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用毛细玻璃管蘸取产品在1 cm×10 cm的硅胶板上点上直径约为1 mm的样品点，待硅胶板上的液体基本蒸发完全后，将硅胶板放入盛有展开剂的展开缸中，展开剂为乙醇:水=9:1的溶剂，注意展开剂的液面低于样品点的位置。当展开剂展开到9.5 cm时即可将硅胶板取出，晾干后用美国BIOSCAN公司B-FC-3600型放射性检测器检测，得到薄层色谱曲线。
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利用住友CFN-MPS100型合成装置进行18F-FCH的全自动合成，整个合成过程无需进行人为干预，避免了操作人员被射线照射的危险，合成耗时38 min，未校正放化收率为27%，放化纯度 > 97%，为18F-FCH的临床应用提供了保证。从18F-FCH的高效液相色谱图像（图 2）可以看出，18F-FCH的保留时间为3 min，1.1 min时的放射性峰为18F-。从18F-FCH的薄层色谱图（图 3）可以得出，产品18F-FCH的比移值为0.57，18F-在原点。
图 2 （N-[18F]氟甲基）胆碱的高效液相色谱图
Figure 2. High performance liquid chromatography of 18F-fluoromethyl choline
图 3 （N-[18F]氟甲基）胆碱的薄层色谱图
Figure 3. Thin-layer chromatography of 18F-fluoromethyl choline
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18F-FCH的代谢途径与11C-胆碱极为相似，主要代谢产物是磷酸氟代胆碱，可应用于脑瘤、乳腺癌、结肠癌、肺癌等多种肿瘤的显像。国内文献中对18F-氟乙基胆碱的报道较多，尚未检索到Ag-Triflate/C对18FCH2Br进行活性改造合成18F-FCH的文章。与合成18F-氟乙基胆碱相比，本研究探索的合成路线更加简单，所用前体为CH2Br2，价格便宜且容易得到；而合成18F-氟乙基胆碱则必须用到前体1, 2-二对甲苯磺酰基乙烷，其价格昂贵且采购期长。合成18F-氟乙基胆碱必须用到两个反应管，而在本研究中合成18F-FCH只需要一个反应管即可，更加简便快速。
Ag-Triflate/C对18FCH2Br进行活性改造使产品的收率得到大幅度提高，丰富了18F-FCH合成方法，弥补了11C-胆碱半衰期短的缺陷。在本方法的合成过程中，有两步过程比较关键，首先是Ag-Triflate/C的制作较为苛刻，需要在弱光的条件下进行，以避免三氟甲烷磺酸银见光分解；其次是在18FCH2Br分离时，要始终注意Si柱旁边的放射性活度探头RI2的变化，当RI2的读数不再增长时，即表明18FCH2Br已经被完全捕获，此时才可切换三通阀，将18FCH2Br吹入加热状态下的Ag-Triflate/C柱，进行18FCH2Br的活性改造，氟化过程耗时1分28秒，此期间完成了18FCH2Br、CH3CN、CH2Br2在Sep-Pak Si柱上的气相分离，当放射性检测探头RI2的活度达到最大值时表明中间产物18FCH2Br完全被富集到最后一根Sep-Pak Si柱上。虽然Ag-Triflate/C的制备过程较繁琐，但Ag-Triflate/C可以反复使用，实践证明Ag-Triflate/C在反复使用45次后依然能够保证很好的效果。
该合成过程中应注意的是，乙醚易挥发且极易燃，操作中应避免明火或撞击；另外，三氟甲烷磺酸银对皮肤有强腐蚀性，整个操作过程中需带乳胶手套，并避免沾污到皮肤。
（N-[18F]氟甲基）胆碱的合成与质量控制
Synthesis and quality control of 18F-fluoromethyl choline
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摘要:
目的 研究（N-[18F]氟甲基）胆碱（18F-FCH）在日本住友氟碳氮三合一合成装置上的全自动化合成与质量控制。 方法 由日本住友回旋加速器生产出来的18F-与CH2Br2反应生成中间产物18FCH2Br，在高温下通过Ag-Triflate/C柱对其活性进行改造，生成活性更强的18FC2H4SO3CF3，再与N, N-二甲基乙醇胺在Sep-Pak C-18柱上常温进行反应，分别用酒精、注射用水、生理盐水淋洗串联在一起的Sep-Pak C-18柱和Sep-Pak CM柱后纯化得到成品。通过高效液相色谱法对合成产品的放化纯度进行检测。 结果 合成产品的放化纯度＞97%，未校正放化收率为27%，合成耗时38 min。 结论 此种合成方法过程简单、操作容易、产品质量稳定，并且合成效率及放化纯度均有所提高。 Abstract:Objective To research the automation synthesis and quality control of [18F]fluoromethyl choline(18F-FCH) by automatic synthesis module from Japanese sumitomo corporation. Methods Intermediate product 18FCH2Br was produced by the reaction of CH2Br2 with 18F- which was made by sumitomo cyclotron. 18FC2H4SO3CF3 with a higher activity was generated by modifying the activities of 18FCH2Br through the Ag-Triflate/C column at high temperature. 18FC2H4SO3CF3 reacted with N, N-dimethyl ethanolamine on Sep-Pak C-18 column at room temperature and the products were purified through washing the Sep-Pak C-18 column and Sep-Pak CM column in series with alcohol, water and physiological saline injector respectively. The purity of the final products was detected by high performance liquid chromatography. Results The radiochemical purity of 18F-FCH was above 97%, the uncorrected radiochemical yield was 27%, and the synthesis process last for 38 min. Conclusion This synthesis method has more advantages, such as easier operation, higher yields, shorter synthesis time, more stable products with a higher radiochemical purity. -
Key words:
- Cyclotron /
- Quality control /
- Fluoromethyl choline /
- Ag-Triflate
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图 1 18FC2H4SO3CF3的合成示意图 图中，RI1，RI2为放射性探头；FBMV2、FBMV8、FBMV9为三通阀门。
Figure 1. Schematic diagram for the synthesis of 18FC2H4SO3CF3
图 2 （N-[18F]氟甲基）胆碱的高效液相色谱图
Figure 2. High performance liquid chromatography of 18F-fluoromethyl choline
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[1] Shao X, Hockley BG, Hoareau R, et al. Fully automated preparation of[11C] choline and[18F] fluoromethylcholine using TracerLab synthesis modules and facilitated quality control using analytical HPLC[J]. Appl Radiat Isot, 2011, 69(2): 403-409. doi: 10.1016/j.apradiso.2010.09.022 [2] Slaets D, De Bruyne S, Dumolyn C, et al. Reduced dimethylaminoethanol in [18F] fluoromethylcholine: an important step towards enhanced tumour visualization[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2010, 37(11): 2136-2145. doi: 10.1007/s00259-010-1508-z [3] Piel M, Bauman A, Baum R, et al. Improved automated synthesis of[18F] fluoroethylcholine for prostate cancer imaging using PET/CT[J]. J Nucl Med, 2006, 47(Supple 1): 135-137. [4] Pascali G, D′Antonio L, Bovone P, et al. Optimization of automated large-scale production of [18F] fluoroethylcholine for PET prostate cancer imaging[J]. Nucl Med Biol, 2009, 36(5): 569-574. doi: 10.1016/j.nucmedbio.2009.01.004 [5] Piel M, Bauman A, Baum RP, et al. Improved automated synthesis of [18F]fluoroethylcholine as a radiotracer for cancer imaging[J]. Bioorg Med Chem, 2007, 15(9): 3171-3175. doi: 10.1016/j.bmc.2007.02.038 [6] Li Z, Vance DE. Phosphatidylcholine and choline homeostasis[J]. J Lipid Res, 2008, 49(6): 1187-1194. doi: 10.1194/jlr.R700019-JLR200 [7] 周丽娜, 吴宁. PET/CT新型分子显像剂在肿瘤个体化药物治疗中的应用[J].国际医学放射学杂志, 2011, 34(1): 61-64. doi: 10.3784/j.issn.1674-1897.2011.01.Z0112
[8] Zhang H, Tian M, Oriuchi N, et al. 11C-choline PET for the detection of bone and soft tissue tumours in comparison with FDG PET[J]. Nucl Med Commun, 2003, 24(3): 273-279. [9] Kwee SA, DeGrado TR, Talbot JN, et al. Cancer imaging with fluorine-18-labeled choline derivatives[J]. Semin Nucl Med, 2007, 37(6): 420-428. doi: 10.1053/j.semnuclmed.2007.07.003 -
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