99mTc放射性药物化学

^99mTc放射性药物在科学研究和临床上已经得到了广泛的应用,但如何发展药效更好的药物以适应临床诊断的需求,依然是亟待解决的问题。新药物配体和金属核的引入以及新的标记方法的发展是目前^99mTc的放射性药物的热点。本文介绍^99mTc放射性药物化学的几种新标记方法,包括羰基锝标记的新型配体和新方法、^99mTc高价配合物的制备和应用等,旨在对有关研究者提供参考。     

利用噬菌体展示技术筛选放射性标记肺癌靶肽YC11及其生物分布

利用体内噬菌体展示技术筛选了肿瘤特异性结合靶肽, 获得了肺腺癌靶肽CSIHYPLSC(YC11)并对其进行了放射性碘标记. 采用反相高效液相色谱技术(RP-HPLC)分离纯化¹³¹I-YC11和对照肽¹³¹I-NGR, 放化纯度大于99%. 在荷人肺腺癌A549裸鼠体内的分布结果表明, ¹³¹I-YC11的肿瘤/血液放射性计数比为0.62, 肿瘤/心脏放射性计数比为2.06, 肿瘤/肺放射性计数比为1.11, 肿瘤/肝脏放射性计数比为0.81, 略高于¹³¹I-NGR的对应值. ¹³¹I-YC11在肿瘤中的摄取值为2.79%ID/g, 与¹³¹I-NGR在肿瘤中的摄取值(1.61%ID/g)相比, ¹³¹I-YC11的肿瘤摄取高于多肽¹³¹I-NGR.     

~(99m)Tc标记蝶呤-赖氨酸衍生物的制备及生物性能评价

基于蝶呤-赖氨酸分子结构,设计合成了2种~(99m)Tc标记配合物~(99m)Tc(HYNIC-penta-lys-Pteroyl)-(Tricine/TPPTS)和~(99m)Tc(HYNIC-Gly-Gly-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS),并对其生物性能进行了初步评价.研究结果表明,2种配合物在叶酸受体高表达的人口腔表皮样癌(KB)细胞中均有很高的摄取和滞留.给药1 h后,~(99m)Tc(HYNIC-penta-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS)和~(99m)Tc(HYNIC-Gly-Gly-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS)在荷KB肿瘤裸鼠体内的肿瘤摄取率分别为(8.55±2.78)%ID/g和(9.77±1.54)%ID/g.荷KB肿瘤裸鼠的小动物SPECT/CT显像研究结果表明,上述2种标记配合物在给药2 h后,其肿瘤部位均清晰可见,有望作为新型的叶酸受体靶向肿瘤分子探针.     

第55届国际化学奥林匹克试题(理论部分)

<正>第1题分子成像分子成像是医学诊断的有力工具。作为同位素^99g Tc (g=基态)的核异构体,^99m Tc (m=亚稳态)具有良好的辐射特性(γ辐射体,t_1/2=6.015 h),可用于成像。^99mTc在锝发生器中通过母核的β-衰变得到,以^99m Tc-高锝酸盐[^99m TcO₄]^-形式存在。1.1确定如下核反应中^99m Tc的母核(A)和放射出的粒子(B):■1.2写出图1-1中所示^99m Tc-探针中放射性金属的氧化态。     

叶酸受体靶向的人血清白蛋白-叶酸偶联物的制备、标记及生物性能评价

以人血清白蛋白为连接剂和药物载体, 制备了人血清白蛋白-叶酸偶联物(HSA-FA), 其偶联数n≈3. 以SnCl2·H2O作为还原剂, 采用直接标记法制备 99mTc-HSA-FA标记配合物, 其放射化学纯度大于90%. 体外细胞结合实验结果表明, 99mTc-HSA-FA能被叶酸受体高表达的KB细胞特异性摄取. 荷瘤S180小鼠体内生物分布的研究结果表明, 与 99mTc-HSA相比, 99mTc -HSA-FA在小鼠体内的生物分布发生明显变化, 其在肿瘤中的放射性浓集明显增加(t=12.03, P<0.05), 并表现出较高的摄取[(4.37±1.12)%ID/g at 1 h]和滞留[(3.40±0.69)%ID/g at 4 h]; 经注射过量稳定配体使 99mTc-HSA-FA受到抑制后, 其在肿瘤和肾中的摄取明显降低(t=24.17和17.87, P<0.05), 表明人血清白蛋白-叶酸偶联物对叶酸受体有特异性结合.     

99mTc标记COI配合物的制备及其用作心室显像剂的初步研究

通过改变异腈配体的结构和配合物的中心核,以期获得标记方法简单、放化纯度高以及生物性能优良的新型心室显像剂.以环辛胺为原料,通过甲酰胺化和脱水两步反应制得配体环辛基异腈(COI),并以氯化亚锡为还原剂和二硫代肼基甲酸甲酯为供氮体,通过配体交换反应得到放化纯度大于95%的^99mTcN-COI标记物.以氯化亚锡为还原剂直接标记制得放化纯度大于95%的^99mTc-COI配合物.两种标记物在室温下放置6h以上,其放化纯度无明显变化.在正常昆明小鼠体内进行的生物分布实验研究结果显示,^99mTcN-COI和^99mTc-COI在心脑中有一定摄取,但肝、肺及血等本底摄取相对较高.二者在血液中都有很高的浓集,且滞留也很好,其中^99mTc-COI配合物在静脉注射后60min时的血/心、血/肝和血/肺摄取比分别为6.67,1.54和2.07,有望成为一种新型的制备方法简单的心室显像剂.     

99mTcN-MIBI在体外肿瘤细胞内的摄取及其与99mTc-MIBI的比较研究

研究了结肠癌细胞CL-187、肺腺癌细胞L-973以及乳腺癌细胞MCF-7分别对^99mTcN-MIBI和^99mTc-MIBI配合物的摄取情况.结果表明,^99mTcN-MIBI在3种肿瘤细胞内培养20～40min时的摄取达到极大值,并且摄取量明显高于^99mTc-MIBI,特别是在结肠癌细胞CL-187中.^99mTcN-MIBI在乳腺癌细胞MCF-7内的摄取量最高,培养40min时的单位细胞摄取百分率约为30%/105个细胞;在结肠癌细胞CL-187内的摄取量次之;在肺腺癌细胞L-973内的摄取量最低.细胞摄取条件实验结果表明:细胞浓度和培养温度的变化均会对细胞摄取产生影响.     

Synthesis and preliminary biological evaluation of a technetium-99m labeled thymidine analog

The synthesis and labeling of ^99mTc-N³-（N’-[2-sulfanyl-ethylamino）acetyl]-2-aminoethyl-sulfanyl-1-hexanamide}thymidine (^99mTc-NHT) were studied.In the presence of sodium glucoheptonate（GH） and ethylene diamine tetraacetic acid（EDTA）,^99mTc-NHT was obtained by using bisaminoethanethiol（N₂S₂） as a bifunctional coupling agent.The radiochemical purity of the ^99mTc-NHT was over 95%.Biodistribution of ^99mTc-NHT was performed in hepatoma HepA tumor-bearing mice.At 2 h p.i.,the ratios of tumor-to-muscle,tumor-to-bone and tumor-to-blood were 4.41±0.32,2.45±0.24 and 1.51±0.18,respectively.     

两种新型99mTcN核标记的甲硝唑类乏氧显像剂的制备及生物性能评价

为研制新的肿瘤乏氧显像剂, 设计合成了2-(2-甲基-5-硝基咪唑基)乙基氨荒酸钾(MNIE-DTC)和4-(2-甲基-5-硝基咪唑基)丁基氨荒酸钾(MNIB-DTC)两种氨荒酸盐配体, 并制得了相应的99mTcN核配合物99mTcN(MNIE-DTC)2和99mTcN(MNIB-DTC)2. 所获得的两种99mTcN核配合物均为电中性, 具有较高的体外稳定性. 在荷乳腺癌的TA-2小鼠体内分布实验结果显示, 两种配合物均具有一定的肿瘤摄取, 给药1 h后, 99mTcN(MNIE-DTC)2和99mTcN(MNIB-DTC)2的肿瘤摄取率分别为(0.50±0.01)%ID/g和(0.64±0.10)%ID/g. 注入肼苯哒嗪后, 两种配合物的肿瘤摄取明显增高, 表明这两种配合物都具有对乏氧肿瘤的选择性.     

111In-DOTA-mAb109单克隆抗体探针的制备及其分子显像的研究

以具有肿瘤靶向的新型单克隆抗体mAb109, 借助其表面的氨基偶联双功能螯合剂获得可用于放射标记的DOTA-mAb109, 制备了¹¹¹In-DOTA-mAb109分子探针. Radio-HPLC分析结果表明, 其标记率96%, 放化纯度大于98%. 体外稳定性实验结果表明¹¹¹In-DOTA-mAb109在NaAc、PBS缓冲溶液以及5%人血清白蛋白溶液中均具有很高的稳定性. 建立 PANC-1胰腺癌裸鼠模型, 通过Nano-SPECT设备观察其在模型动物体内的代谢情况: 在静脉注射18.5 MBq ¹¹¹In-DOTA-mAb109探针分别于24 h, 48 h, 72 h进行SPECT/CT的显像, 随着时间的延长, 其在肿瘤组织表现出代谢摄取的增高. 通过断层显像, 进一步分析, 可见从特点层面观察到肿瘤组织具有明显的放射性摄取. 上述研究结果表明, ¹¹¹In-DOTA-mAb109分子探针有望发展成为一种具有肿瘤靶向性的新型分子探针.     

新型核素~(64)Cu标记D-脱氧葡萄糖及其小动物正电子发射断层扫描显像

为拓展脱氧葡萄糖(DG)在肿瘤代谢显像中的应用,以新型核素64Cu标记葡萄糖胺-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA-DG).通过优化反应条件,于25℃反应30 min后得到高放化纯度和高比活度的标记化合物64Cu-DOTA-DG,标记产物经放射性高效液相色谱(Radio-HPLC)检测.体外稳定性实验结果表明,64Cu-DOTA-DG有良好的稳定性.将64Cu-DOTA-DG通过尾静脉注射入荷瘤肝癌细胞(Hep-G2)裸鼠体内,分别于注射后1和3 h进行小动物正电子发射断层扫描(Micro-PET)显像.结果表明,其在肿瘤部位有所富集.64Cu-DOTA-DG的合成及分子显像研究拓宽了以18F-氟代脱氧葡萄糖为代表的肿瘤代谢类显像剂的应用范围,为新型核素标记肿瘤代谢显像剂提供一种新途径.     

~(99m)Tc-膦酸配合物的制备及动物体内性质比较

膦酸类配体在放射性核素骨骼系统显像领域应用广泛。本文针对几种多胺基膦酸类配体MDP、EDTMP、HEDTMP和TTHMP,利用~(99m)Tc进行了标记,并对它们在动物体内的性质进行了比较。几种~(99m)Tc标记的膦酸配合物在小鼠体内均具有比较高的骨摄取,大白兔SPECT显像骨骼系统轮廓清晰,在颅骨,脊柱和四肢关节处放射性摄取很高,它们都是主要通过肾脏尿液代谢。其中~(99m)Tc-TTHMP同时具有相对高的骨摄取和较快的体内清除,有望成为一种新型的骨骼系统显像剂。     

一种新的潜在心肌显像剂[99mTc(CO)3(TBI)3]+的制备及其生物分布研究

以[99mTcO4]-为起始物,在0.1MPa下制备了中间体[99mTc(CO)3(H2O)1]+,通过配体交换反应,叔丁基异腈(TBI)配体取代该配合物中的3个水分子,制得一种标记率大于90%的[99mTc(CO)1(TBI)1]+配合物.该配合物在室温下放置6h以上,标记率无明显变化.在正常昆明小鼠体内的生物分布实验结果表明,[99mTc(CO)3(TBI)3]+具有较高的心肌摄取,且滞留也相当好,在静脉注射5min和60min后时的心肌摄取值分别为(19.07±0.81)%(ID/g)和(18.24±2.41)%(ID/g).该配合物的非靶本底摄取较低,注射60min后的心/肝、心/肺和心/血摄取比值分别为1.02,5.83和23.69,有望发展为一种新的心肌显像剂.     

124I原位标记有机黑色素纳米粒子的制备及初步分子影像研究

探索了有机黑色素纳米粒子对一种目前最有潜力的新型PET成像核素的原位标记方法，制备出新型多功能纳米探针，并进行初步的分子影像研究.以自然存在的黑色素（Melanin）为原料，利用超声破碎法制备超微粒径（5.5 nm）黑色素纳米粒子（MNPs），并使用两端具有氨基的PEG₃₅₀₀对其表面进行修饰，获得具有较好水分散性和氨基活性基团的新型PEG-MNP纳米载体.采用动态光散射（DLS）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）以及核磁氢谱（¹H NMR）对纳米粒子进行充分形貌表征.而后使用溴代琥珀酰亚胺（NBS）作为氧化剂进行长半衰期核素¹²⁴I的原位标记，获得了相应的具有PET成像功能的¹²⁴I-PEG-MNP纳米载体.而后使用游离¹²⁴I、¹²⁴I-PEG-MNP分别进行正常昆明小鼠Micro-PET成像对比研究，同时构建胰腺癌荷瘤鼠模型BxPC3，并进行¹²⁴I-PEG-MNP肿瘤成像研究.结果显示，长半衰期核素¹²⁴I对PEG-MNP的标记率可达99%以上，且体外稳定性良好.Micro-PET图像显示，¹²⁴I-PEG-MNP在小鼠体内未见脱标现象，体内放射性分布与游离¹²⁴I成像差异明显.通过基于选定甲状腺及肝脏感兴趣区（Region of Interest，ROI）的半定量分析表明，经过¹²⁴I标记后的PEG-MNP纳米粒子，与原有¹²⁴I的代谢学行为具有显著的统计学差异（P<0.001）.同时，¹²⁴I-PEG-MNP利用自身的实体瘤高通透性和滞留效应（EPR）在肿瘤部位有明显的富集，并在肿瘤部位滞留超过48 h.上述研究表明，有机纳米粒子PEG-MNP具备标记单质长半衰期核素的能力，并可用于肿瘤模型PET显像，为其进一步构建长循环多模态成像探针提供实验依据.     

111In-CCPM-RGD纳米粒子的合成及其双模态分子显像研究

本研究以具有优良生物学性能的近红外核交联聚合胶束纳米粒子（NIRF-CCPM）为载体,将具有肿瘤靶向性的多肽RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）与该纳米粒子偶联,并通过放射性核素¹¹¹In进行标记,放射性标记过程中,标记率96%,放化纯度大于99%. ¹¹¹In-CCPM-RGD分子探针表现出良好的放射标记/光学性质. 体外稳定性研究表明,25 ℃条件下其在5%小牛血清缓冲液中静置72 h,依然保持有90%的稳定性. 同时采用核医学/光学显像两种影像手段评价了该双模态分子探针在U87肿瘤模型裸鼠体内的代谢情况：在静脉注射11.1 MBq ¹¹¹In-CCPM-RGD纳米粒子24 h、72 h进行SPECT/CT的显像,其在肿瘤部位表现出特异性的浓集. 同时,其在NIRF的显像中表明相应肿瘤区域出现特异性富集. ¹¹¹In-CCPM-RGD纳米粒子的设计、合成及初步生物学评价说明其同时兼具光学和核医学显像功能,是性能优良的新型双模态纳米分子探针,能够帮助提高肿瘤的诊断效能,为建立光学/核医学用于肿瘤靶向双模式成像奠定理论基础.     

新型PET核素68Ga标记D-脱氧葡萄糖的合成及生物学评价

以2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖为原料,通过微波加热法合成得到可用于核素标记的葡萄糖胺-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)前体化合物.产物通过IR,1H NMR,HPLC-MS,ESI-HRMS表征.通过标记条件的优化设计,在微波作用下,与新型正电子显像核素Ga-68进行放射性标记,高产率得到68Ga-DOTA-DG.而后对该标记化合物进行了K-562,Hela,A431等肿瘤细胞摄取实验,测定了对肿瘤的特异性.68Ga-DOTA-DG的合成,拓宽了以18F-FDG为首的肿瘤代谢类显像剂的新应用,为PET(Positron emission tomography)显像肿瘤代谢情况提供了一种新的途径.     

99mTcN(PNP5)(NOEt)]+新型心肌灌注显像剂研究

以氯化亚锡为还原剂,SDH(丁二酰二酰肼)为供氮体,经配体交换反应得到[^99mTcN(PNP5)·(NOEt)]⁺,通过TLC和HPLC分析,其放化纯度大于90%.该标记物是一种体外稳定性良好的阳离子配合物,在小鼠和狗体内的心肌初始摄取量高,滞留好,肝和肺等非靶组织清除快,有利于早期心肌显像,有望成为一种新型的心肌灌注显像剂.     

转铁蛋白修饰聚乳酸纳米微粒表面的99mTC标记及体内分布

以转铁蛋白溶液为外水相,聚乳酸丙酮溶液为油相,纳米沉淀法制备了表面结合转铁蛋白的聚乳酸纳米微粒,以二氯亚锡为还原剂,直接法和CDPTA螯合法对纳米微粒进行99mTc放射性标记,以C6胶质瘤细胞实验考察了标记对纳米微粒表面转铁蛋白活性的影响,结果表明直接法标记率较高,大于80.1%,对转铁蛋白活性有影响。CDPTA螯合法标记法较低(72.3%),对转铁蛋白活性影响较小。以脑部荷胶质瘤大鼠为动物模型,鼠尾静脉注射放射性标记纳米微粒,SPECT示踪和γ计数器检测显示:以转铁蛋白表面修饰的聚乳酸纳米微粒经静脉注射后主要分布于肝、脾,与正常鼠相比,荷胶质瘤大鼠对纳米微粒的摄取率有所提高。     

二乙三胺五乙酸吡哆醇酯配体及其钆配合物的合成、弛豫率和肝靶向性研究

由维生素B₆族化合物吡哆醇及其衍生物与二乙三胺五乙酸(DTPA)双酸酐反应合成了一系列二乙三胺五乙酸吡哆醇酯配体.将这些配体与GdCl₃·6H₂O反应后得到了钆配合物.测定了这些配合物在水溶液中水质子的纵向弛豫率R₁.与母体配合物GdDTPA相比,R₁值略有提高.配体用放射性核素⁹⁹Tc标记,研究了其肝靶向性.结果表明,配体2和6的肝靶向性较为明显.动物核磁共振成像实验进一步证实由这两种配体合成的钆配合物对大鼠肝部的造影信号明显增强     

用于正电子断层扫描成像的68Ga标记PM2.5模拟粒子的制备及其活体示踪

将黑色素纳米颗粒(melanin nanoparticle,MNP)经聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)修饰制备得到PEG-MNP,随后通过与放射性的⁶⁸Ga³⁺离子螯合,高标记产率地制备得到⁶⁸Ga-PEG-MNP,标记产物稳定性良好。进一步将⁶⁸Ga-PEG-MNP通过雾化方式制备得到⁶⁸Ga-PEG-MNP PM_2.5(particulate matter 2.5,size<2.5μm)模拟颗粒,其经雾化小鼠吸入体内后,通过正电子断层扫描(positron emission tomography,PET)成像对小鼠进行全身显影,结果可见雾化的⁶⁸Ga-PEG-MNP PM_2.5模拟颗粒可由气管向肺部双叶区域扩散,并滞留于肺。体内的PET成像结果与离体放射自显影结果高度一致。