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本论文主要探讨利用Click反应来实现多肽的18F标记。
因为具有良好的药代动力学特性和高的受体亲和力与特异性,正电子核素标记的多肽PET探针在肿瘤诊断上显示出了独特的应用潜力。核素氟-18[18F]具有优良的核性质和化学性质,是标记多肽的优选正电子核素。到目前为止已有十多种18F标记多肽方法,其中一些己成功应用于临床PET探针的制各。但是这些方法仍各有缺陷。过去二十年里,放射化学家一直致力于发展更加高效便捷的18F标记多肽方法。
自2001年Sharpless等人提出Click Chemistry的概念,作为其中一种重要的反应类型,Cu(I)催化的1,3-偶极环加成反应广受关注,也被称为狭义的Click反应(点击化学或链接化学反应)。Click反应区域选择性好、对敏感官能团容忍度高、反应条件温和、产率高,非常满足18F探针的制备需求。本文利用叠氮化物与炔基在Cu(I)催化下发生1,3-偶极环加成反应,通过1,4-取代1,2,3-三唑环结构的形成,将18F连接到多肽上,实现多肽的18F标记。
首先,选择了2-叠氮乙基对甲苯磺酸酯和1-戊炔基对甲苯磺酸酯为前体,通过亲核取代和蒸馏纯化,分别制备了两种具有通用性的18F Click合成子:[18F]2-氟叠氮乙烷([18F]FEA)和[18F]5-氟戊炔([18F]FPN)。[18F]FEA的标记率>99%,放射化学纯度>99%,总合成时间约30min,放射化学产率71%(经过衰变校正)。[18F]FPN的标记率>70%,放化纯度>98%,总合成时间约28min,放射化学产率为21%(经过衰变校正)。[18F]FEA和[18F]FPN的放射性浓度和比活度值都能高达1600MBq/mL和100GBq/μmol。
然后,选择了三种对αvβ3或EGFR有特异性的多肽,对其结构进行端炔或叠氮基团的修饰,得到了三种含有端炔结构的多肽:丙炔酸-c(RGDfK)、丙炔酸-c(RGDvK)、丙炔酸-D4,以及两种含有叠氮结构的多肽:叠氮-c(RGDfK)、叠氮-D4,并利用对应的18F Click合成子成功实现了这五种多肽的18F标记。并通过两步放射性操作制备了[18F]氟乙基-1,4-取代1,2,3-三唑-c(RGDfK)([18F]F-c(RGDfK)),总合成时间约70min,总收率约60%(从[18F]F-起计,经过衰变校正),比活度>30GBq/μmol。
最后,本课题以[18F]FEA和丙炔酸-c(RGDfK)为代表,系统考察了CuSO4/NaVc催化体系中多肽浓度、反应温度、反应时间、催化剂用量对Click标记率的影响,得到了优化的标记条件。并首次尝试了CuI(s)、CuI/NH4OH催化体系,对比了CuSO4/NaVc、CuI(s)、CuI/NH4OH三种催化体系在18F Click标记反应中的催化效能。此外,还比较了两类18F Click合成子的标记效能,首次探讨了超声辅助低浓度Click反应的可行性以及溶剂t-BuOH对Click标记反应的影响。
Click反应是一种通用性的快速高效的多肽18F标记方法。因其具有模块化的特点,Click反应适用于大批量多肽的18F标记,具有广阔的应用前景。