Методы синтеза и очистки РФП

Методы синтеза РФП

Основными методами синтеза РФП являются изотопный обмен, биосинтез, использование наборов и химический синтез [1]. Рассмотрим кратко их специфику, используя их описание, данное в работе [1].

В качестве стартового материала используются, как правило, ионные химические формы р/н. При выборе метода синтеза необходимо учитывать период полураспада р/н, доступность стартового материала, устойчивость и удельную активность требуемого меченого соединения, радиоактивные примеси и возможность эффективной экспрессочистки.

Реакция изотопного обмена. Этот метод удобен для короткожувущих р/н. Стабильный атом в нужном соединении заменяется радиоактивным. Метод выгодно отличается чистотой продукта и позволяет получать большое количество органических галогенпроизводных соединений. В РНД используются о-йодгиппуран, тироксин и тиронин, меченные ¹³¹1 или ¹³³1. Пример мечения о-йодгиппуриновой кислоты на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема мечения о-йодгиппуриновой кислоты радиоактивным.

иодом [1].

Биосинтез. Вариантами биосинтеза являются реакции при поддержке ферментов и синтезы, реализуемые только в живых системах.

Применение для биосинтеза живых микроорганизмов создает ряд непростых проблем. Выделим из них следующие:

• • достигаемая удельная активность невелика, так как живые системы не выдерживают высокие уровни радиации;
• • происходят существенные потери р/н на побочные продукты;
• • имеют место трудности отделения и очистки продукта.

Биосинтез с использованием живых систем проводится в три стадии: а) введение в среду обитания микроорганизмов; б) превращение его микроорганизмами в требуемую химическую форму; в) выделение продукта в чистом виде. С помощью этого метода производят соединения, которые трудно получить другим путем: липиды, нуклеиновые кислоты, витамины. Примером такого биосинтеза является производство витамина В₁₂, меченого ⁵⁷Со или ⁵⁸Со.

В некоторых случаях вместо живых микроорганизмов для производства РФП достаточно применение энзимов (ферментов), представляющих собой белковые молекулы или молекулы РНК, или их комплексы, ускоряющие химические реакции в живых системах. Реакции при поддержке ферментов происходят быстро, региои стереоселективно с хорошим выходом.

Наборы реагентов к радионуклидным генераторам. Когда дочерний р/н, получаемый из радионуклидного генератора, используется в виде единственного РФП, то состав элюента и/или конструкция генератора должны обеспечивать приготовление лекарственной формы этого препарата. Например, ⁸²Rb получают из генератора ⁸²Sr/⁸²Rb в виде ⁸²RbCl в стерильном изотоническом растворе NaCl, который с помощью специального устройства непосредственно на линии элюэта вводится внутривенно пациенту. Но такой вариант используется относительно редко. Так, на основе ^99тТс может быть получено более 20 РФП, для синтеза которых необходимо провести реакцию введения р/н в то или иное химическое соединение. Так как «^тТс имеет короткий Т_½, то такие процедуры предпочтительнее проводить непосредственно в клинической лаборатории. Для этого выпускаются специальные наборы (kits) к радионуклидным генераторам. Наборы позволяют быстро и просто приготовить препарат. Наборы состоят из нерадиоактивных реагентов, иглы и стерильных шприцев. Реагенты тестируются перед использованием.

Химический синтез. Этим методом производится большое количество меченых соединений. РФП получают с использованием р/н как составной части вместо стабильного атома элемента в молекуле. На заключительной стадии продукт очищают для удаления различных примесей. Для повышения радиохимического выхода и минимизации потерь на каждой стадии мечение рекомендуется выполнять как можно позднее.

С помощью химического синтеза получают большинство РФП, меченых йодом, который отличается особенно ценными химическими свойствами для химиков и фармацевтов. Йод способен образовывать ковалентные связи с углеродом, являющиеся прочными в ароматическом ядре. Радиоактивные изотопы йода можно вводить в качестве метки во многие диагностические и терапевтические РФП, которые обеспечивают адресную доставку р/н.

Практически все РФП для ПЭТ получают химическим синтезом. Так как Т_½у р/н ^ПС, ¹⁵0 и ¹³N небольшие, химики определили ряд быстрых реакций, приводящих к сложным органическим молекулам. Например, получение карбоновых кислот карбоксилированием реактива Гриьяра с помощью ^ИС0₂ или нитрильным синтезом, метилирование метилйодом ^ИСН₃1 и др.

Автоматизация технологических операций позволяет выполнять операции быстро, с дистанционным управлением и сводит до минимума контакт персонала с радиоактивностью Автоматизация синтезов РФП реализуется в настоящее время двумя способами [1]: использование роботов и полностью автоматизированных систем — «черных ящиков» (модулей синтеза). В «черных ящиках» все функциональные единицы связаны между собой единой герметичной коммуникационной системой, а транспортировка реагентов осуществляется путем их «передавливания» газами. Оператор имеет возможность автоматически проводить подготовительные операции, отслеживать параметры системы и прекращать процесс при аварии. Такая организация процесса гарантирует высокую воспроизводимость результатов. «Черные ящики» дают обычно под хорошо изученные технологии синтеза РФП с гарантированно высоким спросом (например, [2-¹⁸Р]-2-фтор-2- дезокси-В-глюкозы, [^ПС] -метилйодида).

Как правило, «рабочее место» робота копирует рабочее место химика. Достоинством роботизированных технологий по сравнению с «черными ящиками» является их гибкость. Этот способ применяют чаще в химических лабораториях, занимающихся созданием технологий новых РФП.

Бифункциональные хелатирующие агенты (БФХА). Так как большинство чистых у-излучателей представляют изотопы элементовметаллов, их соединения являются РФП-ксенобиотиками (цитрат ⁶⁷Ga, фосфонат ¹⁵³Sm и комплексы ^99тТс _и др.). Эти соединения не похожи на природные вещества, участвующие в метаболизме, но отражают процессы, идущие в организме. Часто в качестве лигандов используют хелаты, которые являются клешневидными комплексными соединениями, образующимися при взаимодействии ионов металлов с лигандами, имеющими несколько донорских центров.

Реакции мечения белков или пептидов, как правило, проводят с помощью бифункциональных хелатирующих агентов, которые могут присоединяться к молекулам биологически активного соединения и одновременно иметь хелатирующие группировки, способные связывать катионы металлов. Широкому использованию БФХА способствовали разработки в области иммуноспецифичных и рецепторноспецифичных РФП.

В последние годы появились новые технологии проведения синтезов, такие как межфазный анализ, колоночный синтез, СВЧ-нагревания, ультразвуковое перемешивание и др. Они открывают широкие возможности в синтезе новых РФП.

Методы очистки РФП

Очистка РФП от примесей играет не менее важную роль в технологиях производства препаратов и часто становится лимитирующим фактором в процессе изготовления РФП [1]. Особенно много примесей получается при биосинтезе. Примесями являются остатки исходных реагентов, продукты побочных реакций, используемые катализаторы. Применяемые методы очистки зависят от химических свойств соединений, радиоактивных побочных продуктов и химических примесей. Основные технологии очистки основаны на осаждении, экстракции растворителями и хроматографии.