Jelzett vegyületek elválasztás-technikája. Elıadó: Dr. Jószai István. Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Nukleáris Medicina Intézet

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés, centrifugálás. Extrakció. SPE, SPME technikák, szuperkritikus fluid extrakció. Ioncsere. Megoszlási egyensúlyok befolyásolása komplexképzıkkel. Jelzett vegyületek elválasztás-technikája Elıadó: Dr. Jószai István Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Nukleáris Medicina Intézet Az elıadás vázlata Elméleti áttekintés Szőrés, extrakció, SPE jelzett vegyületek elıállítása során Alkalmazott technikák, berendezések 2

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 3 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 4

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 5 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 6

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 7 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Mikroszőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 8

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Szőrés. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 9 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Centrifugálás. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 10

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Centrifugálás. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 11 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Centrifugálás. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 12

Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Centrifugálás. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 13 Szilárd anyagok eltávolítása oldatokból. Centrifugálás. Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 14

Extrakció Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 15 Extrakció Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 16

Extrakció Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 17 Extrakció Dr. Lázár István: Elválasztástechnika, Debreceni Egyetem, 2007. 18

Szuperkritikus fluid extrakció - SFE Extrahálószerkén szuperkrtikus fluidok, általában CO 2 vagy etanollal/metanollal módosított CO 2 használatos. A CO 2 kritikus paraméterei: 31 C, 74 bar. Az extrakció szelektivitását a CO 2 nyomás és hımérséklet értekekkel lehet változtatni. A szuperkritikus fludban nagyobb a komponensek diffúziója, így az extrakció is gyorsabban valósítható meg. Ezt elısegíti továbbá a felületi feszültség hiánya és az alacsony viszkozitás. Hátrány: magas költségek. http://en.wikipedia.org/wiki/supercritical_fluid_extraction 19 N2 + 0,2% O2 H2 0,9 % NaCl oldat [ 11 C]metionin szintézis - szőrés Besugárzás 14 N(p +,α) 11 C 11 CO 2 11 CO 2 elválasztása a target gázból 11 CO 2 átalakítása 11 CH 4-ná He, I2 A 11 CH 4 konvertálása 11 CH 3I-dá He A 11 CH 3I reagáltatása az L-homociszteinnel He A 11 C-metionin tisztítása (Sep Pak patronok) He A 11 C-metionin steril szűrése és letöltése GE PETtrace ciklotron GE MeI Microlab Waste1 He Waste2 Metionin panel Waste3 Osztóberendezés A [ 11 C]CH 3 I 0 C-on az A1 2 O 3 /KF (10 mg) 500µL oldatában csapdázták + 1.5x10-3 mol/l L-homocisztein absz. etanolban. Az alkilezési folyamat szobahőmérsékleten megy végbe 2 perc alatt. A reakcióelegyet szilárd az A1 2 O 3 /KF-tól szűréssel távolítják el. Szűrő: Millex LCR membrán szűrő. A szűrlet C-18 Sep-Pak és alumina Sep-Pak Szűrőn vezetik át kémiai- és radiokémiai tisztítás céljából. Végső folyamatlépés: formulálás 1,3 ml 10%-os NaCl oldattal. F. Schmitz et al. AppL Radiat. Isot. Vol. 46, No. 9, pp. 893-897. 1995 20

[ 11 C]metionin szintézis - szőrés F. Schmitz et al. AppL Radiat. Isot. Vol. 46, No. 9, pp. 893-897. 1995 21 [ 11 C]metionin szintézis - szőrés F. Schmitz et al. AppL Radiat. Isot. Vol. 46, No. 9, pp. 893-897. 1995 22

[ 11 C]metionin szintézis - szőrés F. Schmitz et al. AppL Radiat. Isot. Vol. 46, No. 9, pp. 893-897. 1995 23 Nonenzymatic radiolabeling of protein by 32 P-containing nucleotides Martin C. Schmidt and Michelle M. Hanna, Volume 194, number 2 FEBS 3229 1986 24

Szilárd fázisú extrakció - SPE Az SPE technikát széleskörően alkalmazzák az analitikai laboratóriumokban minta-elıkészítés céljából, illetve radiojelzések alkalmával a reakcióelegyek tisztításához. A célanyagot akár összetett mátrixokból is sikeresen ki lehet nyerni. A módszer elınyei: gyors és egyszerő (nincs szükség preparatív HPLC-re) (<30perc), könnyő a technikai megvalósítása, automatizált folyamatokhoz kiválóan alkalmazható, kis térfogatú oldatokkal lehet dolgozni, nincs keresztszennyezıdés az egyszer használatos oszlopok miatt, megbízhatóság. Az SPE alkalmazása során 4 munkalépésre kell számítani: a) a töltet oldószerrel való kondicionálása és nedvesítése b) a minta elegy átszőrése a tölteten (ideális esetben a célanyag és néhány szennyezı kötıdik meg) c) a töltetet megfelelı oldattal átmossuk a fennmaradt szennyezık eltávolítása céljából. d) a célanyag lemosása a kívánt eluenssel Különbözı típusú szorbensek elérhetıek az SPE számára, amelyekkel ioncserén, hidrofób- vagy hidrofil kölcsönhatáson alapuló elválasztáson lehet megtisztítani a reakcióelegyet. Hátránya: alacsony szelektivitás, sok esetben a célanyaggal más szennyezık is le eluálódnak. htpp://www.polyntell.com 25 Szilárd fázisú extrakció - SPE htpp://www.polyntell.com 26

Szilárd fázisú extrakció - SPE htpp://www.polyntell.com 27 Szilárd fázisú extrakció - SPE htpp://www.polyntell.com 28

Szilárd fázisú extrakció - SPE htpp://www.polyntell.com 35 SPE elválasztás a 18 F[FDG] szintézisében 36

18 F elıállítás 18 F Production in Cyclotron Célanyag: ( 18 O)H 2 O 18 O víz mennyiség: ~1.5 ml/target Besugárzási idı: 2 óra Ciklotron energia: 16.5 MeV Elıállított 18 F aktivitás: ~6500 mci EOB Magreakció: 18 O (p, n) 18 F 37 18 F[FDG] szintézis két lépésben 38

SPE szerepe a nukleofil 18 F -ion elıállításában Vizes oldatban a fluorid-ion nagyon gyenge nukleofil tulajdonsággal rendelkezik. Ennek növelése céljából aprotikus oldószereket használnak a víz a lehetı legnagyobb mértékő kizárásával, illetve fázis transzfer katalizátort alkalmaznak a fluorid oldhatósága növelése céljából. 39 Pharmaceutical Radiochemistry (I): Fluorine-18 Radiochemistry: Theory and practice, Scintomics, 2010 40

18 F -ion SPE elválasztása QMA-n Pharmaceutical Radiochemistry (I): Fluorine-18 Radiochemistry: Theory and practice, Scintomics, 2010 41 18 F -ion SPE kinyerése szintézis panelen 42

A szintézis panel vezérlı felülete 43 Bepárlás/oldószercsere a nukleofil 18 F jelölésben A köztitermék védıcsoportjainak savval vagy lúggal való lehasítását vizes közegben kell megvalósítani. A reakcióközegként használt acetonitriltıl elpárologtatással szabadulnak meg. A bepárlást 90ºC-on valósítják meg. 44

[ 18 18 F]FDGFDG szintézise FDG injekció gyártásának technológiai folyamatábrája 2006 H2 18 O Ciklotron Target (p + ;n 0 ) Hélium 18 F - H2 18 O Elúció Hélium K222 K2CO3 H2O MeCN Gyártó panel QMA oszlop ( 18 F - megkötés) Hélium H2 18 O Hélium K222 H2O MeCN 18 F - K + Hélium Hélium Vízmentes MeCN TATM Hélium Hélium 1M HCl Hélium Alumina Reakcióedény Bepárlás I. 70 C o 60 s Bepárlás II. 105 C o 160 s Szubsztitúció 85 C o 60 s Bepárlás III. 105 C o 50 s Hidrolízis 121 C o 210 s Hélium H2O MeCN Hélium H2O MeCN Tisztítás Hélium, K222, H2O, 18 F-FDG, F - AG 11 A8 oszlop,hcl, TATM, TA- 18 FDG, Alumina oszlop C18 oszlop 10%-os NaCl injekció Gyüjtőedény QC minták Diagnosztikai Termék Letöltés Steril szűrés 0,22µm Dozirozó Hígítás fiziológiás sóoldattal C-18 cartridge 45 [ 18 F]FDGFDG szintézise SPE tisztítás hatékonysága 46

18 F Radiojelzés SPE oszlopon ISRS2013, JEJU, 2013.05.12-19. 47 18 F Radiojelzés SPE oszlopon ISRS2013, JEJU, 2013.05.12-19. 48

11 C Radiokémia SPE oszlopon ISRS2013, JEJU, 2013.05.12-19. 49 11 C Radiokémia SPE oszlopon F. Lodi et al. / Nuclear Medicine and Biology 39 (2012) 447 460 50

[ 11 C]Kolin szintézis SPE oszlopon F. Lodi et al. / Nuclear Medicine and Biology 39 (2012) 447 460 51 [ 11 C]Kolin szintézis panel DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Kolin CTD beadvány 52

[ 11 C]Kolin szintézis folyamatábrája DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Kolin CTD beadvány 53 [ 11 C]Kolin szintézis folyamatábrája DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Kolin CTD beadvány 54

[ 11 C]Kolin szintézis folyamatábrája DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Kolin CTD beadvány 55 [ 11 C]Metionin szintézise SPE oszlopon F. Lodi et al. / Nuclear Medicine and Biology 39 (2012) 447 460 56

[ 11 C]Metionin szintézis folyamatábrája DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Metionin CTD beadvány 57 [ 11 C]Metionin szintézis modul 2. 11C-metionin előállító panel részei: 2.1 2,5 ml-es steril, egyszerhasználatos fecskendő: a prekurzort (L-homocisztein, 2 mg) tartalmazza, segédanyag: 20 mg KF/Al2O3, oldószer: 1 ml absz. etanol. A fecskendő dugattyúját eltávolítjuk, helyette 100 mikronos szűrőt helyezünk be. 2.2 20 ml-es steril, egyszerhasználatos fecskendő: 9 ml fiziológiás sóoldatot tartalmaz, dugattyú nélkül. 2.3 Tisztító oszlopok: Alumina és C18 oszlopok a melléktermékek megkötésére. 2.4 Termékgyűjtő üvegedény: a tisztított termék gyűjtésére, ahonnan steril szűrőn át a termék ampullába kerül. DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Metionin CTD beadvány 58

[ 11 C]Metionin szintézis modul DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Metionin CTD beadvány 59 [ 11 C]Metionin szintézis modul DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Metionin CTD beadvány 60

[ 11 C]Metionin szintézis lépései DEOEC Nukleáris Medicina Intézet, C-11 Metionin CTD beadvány 61 [ 11 C]Acetát szintézise SPE oszlopon F. Lodi et al. / Nuclear Medicine and Biology 39 (2012) 447 460 62

[ 11 11 C]Acetát szintézise folyadék-folyadék extrakcióval V. PIKE et al., Remote-controlled preparation of [ 11 C]acetare, /Int. J. Appl. Radiat. Isot. Vol. 35, No.7. pp. 623-627. 1984 63 [ 66 Ga]Oxine szintézise folyadék-folyadék extrakcióval 66 Ga 64

[ 11 11 C]Acetát szintézise folyadék-folyadék extrakcióval V. PIKE et al., Remote-controlled preparation of [ 11 C]acetare, /Int. J. Appl. Radiat. Isot. Vol. 35, No.7. pp. 623-627. 1984 65 A szintézis panel vezérlı felülete 66

Ioncsere A legelterjedtebb szeparációs módszer a radiokémiában, mivel gyors és szelektív. Szintetikus szerves gyantákat alkalmaznak az ioncserére. Az adszorbeálódott radioaktív izotópok megfelelő oldatokkal leszoríthatók a gyantáról. A gyanták az ioncserés technikáknál jól ismert kereszthálós szerkezetű polisztirén megfelelő funkciós csoportokkal ellátva. A kationcserélők pl. Dowex 50 csoportokat tartalmaz, ahol a kationok a H + -ionokat cserélik le. Az anion cserélők esetében Dowex 1 a kvaterner amin csoportokhoz kapcsolódik a radioaktív ion, miközben a klorid-ionok az oldatba jutnak. A gyanták ioncserés kapacitása 3-5 meq/g. A radioaktív izotópok a hidratált szféra sugarának nagysága szerint eluálódnak a gyantáról. Az eluálószer komplexképzőket tartalmazhat, a fémmel alkotott komplexek oldhatósági különbségen alapulva válnak el a gyantán. Ábra: α-hidroxibutilsav komplexépző. 67 Extrakció - komplexképzés K. Kumri c et al. / Separation and Purification Technology 51 (2006) 310 317 68