住友F300E-2自動合成18F-FDG及質(zhì)量控制

廖光星，何正中，李寧，楊鴻宇，肖國有，羅煜，姚忠強(qiáng)，李黨生

廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，廣西 南寧 530021

引言

18F-FDG 是目前應(yīng)用最廣泛的正電子放射性藥物，是一種廣泛應(yīng)用于腫瘤研究和臨床診斷的快捷靈敏的方法[1-8]。隨著核醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展，正電子藥物需求增加，正電子藥物合成器目前廣泛應(yīng)用于藥物生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)。在國內(nèi)，制備18F-FDG 所使用合成器主要有德國西門子、美國GE、國產(chǎn)合成器及日本住友的合成器（F300E 系列）等[9-16]。目前，國內(nèi)關(guān)于F300E 系列合成器的研究報(bào)道比較少。本研究基于新安裝的兩批次合成18F-FDG 升級版合成器F300E-2，主要介紹F300E-2 的18F-FDG 制備流程及分析18F-FDG 產(chǎn)品質(zhì)量控制結(jié)果，評價新儀器F300E-2 安裝使用4 個月來設(shè)備性能的穩(wěn)定性，并對F300E-2 全自動合成系統(tǒng)在合成18F-FDG 過程中所受的影響因素進(jìn)行分析討論，提高合成器合成效率。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器設(shè)備

醫(yī)用回旋加速器（HM-10HC, 日本住友重機(jī)械工程株式會社），18F-FDG 合成器系統(tǒng)（F300E-2，日本住友重機(jī)械工程株式會社），活度計(jì)（CRC-25R，美國CAPINTEC），薄層掃描儀（TLC，Bio scan 公司，Mini-Scan），數(shù)字pH計(jì)（HI 系列，哈納）。

1.1.2 試劑準(zhǔn)備

重氧水（18O-H2O，上海重工），合成18F-FDG 專用套藥試劑（東誠安迪科醫(yī)藥），色譜級乙腈（美國SIGMA 公司），硅膠板（德國默克）。

1.2 18F-FDG的制備

1.2.1 F300E-2準(zhǔn)備

F300E-2 模塊采用密閉式反應(yīng)瓶，模塊內(nèi)部所有管線被固定在一塊聚乙烯板上，使用卡套進(jìn)行合成。卡套按廠家建議規(guī)定可以使用10 次，除安裝新卡套外，每次合成前都要對卡套及反應(yīng)管進(jìn)行清洗和干燥，整個過程自動完成。F300E-2 合成模塊在合成前要先進(jìn)行自檢，主要是檢測合成管路是否暢通、是否有泄漏，純化柱暢通和泄漏情況，加熱和冷卻裝置及真空泵工作狀態(tài)是否良好，確保合成前模塊良好的工作狀態(tài)。整個過程需要18 min。

1.2.218F-FDG的制備

采用住友HM-10HC 回旋加速器生產(chǎn)18F-，并回收于F300E-2 合成器的靶水回收瓶中，如圖1 所示。靶水收集結(jié)束后，通過QMA 柱捕獲18F-，這時合成器內(nèi)置放射性探頭RI1 可以估測18F-的活度，即電腦工作站生產(chǎn)記錄Input F 值。捕獲結(jié)束后，開始18F-FDG 合成，制備全過程共需29 min。

（1）18F-的洗脫和除水。用0.9 mL 的K2.2.2/K2CO3溶液將吸附在QMA 柱上的18F-淋洗至反應(yīng)瓶，另一個放射性探頭RI2 會定性監(jiān)測洗脫到反應(yīng)瓶中的18F-的活度。繼續(xù)向反應(yīng)瓶中加入0.3 mL 無水乙腈，沖洗V2-V13-反應(yīng)瓶段管線殘留水分，采用一步干燥法將反應(yīng)瓶加熱蒸干。

（2）三氟甘露糖的氟化反應(yīng)。加入前體（三氟甘露糖20 mg 溶解于1.8 mL 無水乙腈）至反應(yīng)瓶，在100℃、300 s 下進(jìn)行親核反應(yīng)生成中間體1、3、4、6-四-O-乙酰基-2-18F-β-D-葡萄糖18F-FDG-(OAc)4；再次加熱并啟動真空泵，除去反應(yīng)體系中的乙腈。

（3）18F-FDG-(OAc)4的水解。加入0.3 M NaOH 3 mL至反應(yīng)瓶水解18F-FDG-(OAc)4，去除乙酰保護(hù)基團(tuán)，生成最終產(chǎn)物18F-FDG 和一些雜質(zhì)的混合物。

（4）18F-FDG 的純化。水解完成后，得到18F-FDG 溶液按下列順序進(jìn)行純化，水解產(chǎn)品依次通過IC-H 柱、PS-2柱及Al2O3柱，再用5 mL 水沖洗，最終產(chǎn)品過0.22 μm 無菌濾膜后進(jìn)入無菌收集瓶。

1.3 18F-DG質(zhì)量控制

根據(jù)最新藥典2015 年版[17]相關(guān)規(guī)定，18F-FDG 注射液為無色澄明水溶液，放射性濃度不低于370 MBq/mL，pH值為5.0～8.0；核素純度可由γ 能譜儀或半衰期測定法測定，γ 能譜圖中主要光子的能量應(yīng)為0.511 MeV 和可能會有的合成峰1.022 MeV，其半衰期測定值應(yīng)在105～115 min 范圍內(nèi)。放射化學(xué)純度遵照薄層色譜法（通則0502）試驗(yàn)，吸取本品適量，點(diǎn)于硅膠G 薄層板上，以乙腈:水（95:5）為展開劑展開后晾干，用適宜的放射性檢測器測定放射性分布，其Rf 值為0.4～0.6，其放射化學(xué)純度應(yīng)不低于90%。其他檢測指標(biāo)如K2.2.2（氨基聚醚）、細(xì)菌內(nèi)毒素、殘留溶劑和無菌檢測必須符合藥典相關(guān)測試法則規(guī)定。

2 結(jié)果

圖1 F300E-2合成18F-FDG示意圖

新安裝住友18F-FDG 專用兩批次合成器F300E-2 通過連續(xù)4 個月的18F-FDG 的合成測試共89 次，全自動合成成功率100%，合成18F-FDG 產(chǎn)率為42.80%～64.60%，其中91.01%批次合成產(chǎn)率超過55%，50.56%批次合成產(chǎn)率超過60%，合成效率較高。選取合成測試的前4 個F300E-2專用卡套的合成產(chǎn)率隨使用次數(shù)的變化情況數(shù)據(jù)（圖2），卡套安裝后第1 次合成產(chǎn)率普遍偏低，主要原因?yàn)榭ㄌ讋倓偘惭b時，由于卡套管線與合成器的接口剛剛對接，沒有經(jīng)過放射性藥物合成熱實(shí)驗(yàn)，整個合成系統(tǒng)穩(wěn)定較差；從第2 次合成開始合成產(chǎn)率普遍較高，但隨著卡套使用次數(shù)的增加18F-FDG 產(chǎn)率有下降趨勢，使用次數(shù)超過10 次后產(chǎn)率數(shù)值波動較大，主要原因?yàn)榭ㄌ资褂么螖?shù)增多導(dǎo)致管線和反應(yīng)瓶清潔度降低，固體雜質(zhì)增多，且與電子閥門長期接觸的管線容易受到破壞、泄氣或者堵塞，從而影響產(chǎn)率或者合成失敗，廠家建議卡套使用次數(shù)不應(yīng)超過10 次。

圖2 F300E-2專用卡套合成產(chǎn)率隨使用次數(shù)變化情況

從合成后產(chǎn)品的質(zhì)量控制結(jié)果可知，合成出來的18F-FDG注射液為無色透明澄清水溶液，藥物體積為7 mL，濃度大于57 mCi/mL，pH 值范圍：6.7～7.0。連續(xù)三批18F-FDG 無菌樣品檢測結(jié)果均符合藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其中乙腈殘留分別為0.011%、0.009%、0.010%；乙醇?xì)埩? 個樣品均為0.01%，1 個樣品未檢出；丙酮未檢出。

使 用 薄 層 掃 描 儀（TLC， 型 號：Mini-Scan） 對18F-FDG 放射化學(xué)純度進(jìn)行檢測。某批次測定結(jié)果如圖3所示，圖3 中保留時間在0.458 min 處為18F-FDG 放射性峰，經(jīng)過軟件計(jì)算該批次18F-FDG 放射化學(xué)純度為98.89%，主要雜質(zhì)為游離的18F-，如圖3 中保留時間在0.120 min 處的放射性雜質(zhì)峰。經(jīng)過89 次批次檢測，各批次18F-FDG 放射化學(xué)純度均大于98%。

通過活度計(jì)測試計(jì)算各批次18F-FDG 的放射隆核素半衰期，與其理論半衰期比較，從而評價其放射性核素純度。半衰期計(jì)算公式為T1/2=ln(2)/λ，其中λ 為衰變常數(shù)，利用半衰期測定法計(jì)算得各批次18F-FDG 的放射隆核素半衰期數(shù)值分布于108～113 min 范圍內(nèi)。某批次測試結(jié)果如圖4 所示，其中圖4a 為指數(shù)擬合法計(jì)算得半衰期T1/2=112.135 min；圖4b 為線性擬合法計(jì)算得半衰期T1/2=109.652 min。經(jīng)過多次測試計(jì)算可知，線性擬合法計(jì)算半衰期所得值低于指數(shù)擬合法，且線性擬合法計(jì)算值更接近18F 理論半衰期109.77 min。

圖3 18F-FDG放射化學(xué)純度測試結(jié)果（2018.11.18）

圖4 18F-FDG放射性核素純度測試結(jié)果（2018.11.15）

3 討論

住友18F-FDG 專用兩批次全自動合成器F300E-2，主要特點(diǎn)在于每批次合成前先進(jìn)行模塊自檢，通過自檢可及時發(fā)現(xiàn)合成管路是否暢通、是否有泄漏、純化柱是否暢通和泄漏、加熱和冷卻裝置及真空泵工作狀態(tài)是否良好等問題，保證合成前及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，減少損失。F300E-2合成器一次可以安裝2 批試劑套藥和2 根純化柱，通過外接控制器點(diǎn)擊切換選擇批次，不需打開模塊箱即可合成兩批18F-FDG，減少工作人員劑量照射量。整個合成過程為全自動模式，操作人員無法對合成進(jìn)行干擾，符合操作規(guī)范生產(chǎn)要求。F300E-2 合成器的制備環(huán)境是全密封、無菌過程，合成試劑套藥、稀釋用滅菌注射用水等均由試劑廠家提供，試劑安裝操作方便且套藥內(nèi)試劑不易與外界接觸，保證生產(chǎn)用試劑的無菌狀態(tài)。然而，F(xiàn)300E-2 合成器的自檢、合成時間較長，導(dǎo)致前期準(zhǔn)備時間增加，工作人員則需更早到崗做準(zhǔn)備；合成時間較長導(dǎo)致衰變損失部分18F，從而使18F-FDG 產(chǎn)率降低。

本文基于F300E-2 合成器及其制備工藝流程，每天生產(chǎn)二批次，所有合成批次18F-FDG 合成產(chǎn)率值分布于42.80%～64.60%，其中91.01%批次合成產(chǎn)率超過55%，50.56%批次合成產(chǎn)率超過60%；進(jìn)行18F-FDG 合成產(chǎn)量和質(zhì)量測試及其質(zhì)量控制，結(jié)果為所有批次18F-FDG 均符合設(shè)備設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制要求。但在使用過程中出現(xiàn)的問題，分析其原因：① 在F300E-2 自檢中，如果合成器的門和卡套壓合不好，容易出現(xiàn)V3、V9 泄露報(bào)警和V1、V6 泄露報(bào)警，同時QMA 和純化柱安裝不好，接口松動，也容易導(dǎo)致泄露報(bào)警，出現(xiàn)報(bào)警時，需開門重新安裝卡套，檢查卡套是否安放好及柱子接口有無松動等；② 在合成制備過程中，如果壓縮空氣壓力不足或者卡套安裝時，反應(yīng)管沒有充分插入底部加熱套內(nèi)，容易出現(xiàn)氟化時低壓報(bào)警，合成失敗的幾率很大，反應(yīng)管內(nèi)有少量水及除水不完全，或者反應(yīng)管內(nèi)有固體雜質(zhì)或清洗不好易導(dǎo)致氟化高壓報(bào)警，18F-FDG產(chǎn)率降低；③ 有意或無意觸碰了電腦界面上的強(qiáng)制停止按鈕，再次點(diǎn)擊可復(fù)位按鈕，但是在合成18F-FDG 過程中點(diǎn)擊強(qiáng)制停止按鈕，復(fù)位后合成操作無法繼續(xù)，當(dāng)前批次合成必然失敗，廠家提示啟動合成程序后，鼠標(biāo)建議放置于不易觸碰的地方；④ 控制器電源中斷、網(wǎng)線接口中斷和設(shè)備本身問題導(dǎo)致的通信故障也是影響18F-FDG 合成的因素之一。在藥物生產(chǎn)過程中，必須做到認(rèn)真檢查、規(guī)范操作和注意合成過程細(xì)節(jié)，才能盡可能提高合成藥物的成功率和高產(chǎn)率。

4 結(jié)論

住友18F-FDG 專用兩批次全自動合成器F300E-2 合成18F-FDG 產(chǎn)率高，合成器性能穩(wěn)定。F300E-2 1 次安裝試劑套藥，不需要打開熱室即可合成兩批18F-FDG，減少工作人員劑量照射量，滿足1 天生產(chǎn)兩次藥物的要求，實(shí)用性較強(qiáng)。所生產(chǎn)的18F-FDG 注射液質(zhì)量控制指標(biāo)均符合2015年藥典的規(guī)定，連續(xù)三批無菌樣品檢測均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，目前已經(jīng)常規(guī)應(yīng)用于PET/CT 檢查并獲得良好社會效益。