Mikroliter

Oct 24, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 10263 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die zunehmende Zahl von Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Tracern, die zur Unterstützung der Arzneimittelentwicklung und zur Entwicklung neuer Diagnostika entwickelt werden, hat zu einem erhöhten Bedarf an Entwicklung und Optimierung der Radiosynthese geführt. Aktuelle Radiosynthesegeräte sind für die Produktion großer klinischer Chargen konzipiert und beschränken sich oft auf die Durchführung einer einzigen Synthese, bevor sie durch Warten auf den Zerfall des Radionuklids dekontaminiert werden müssen, gefolgt von einer gründlichen Reinigung oder Entsorgung der Synthesizerkomponenten. Obwohl es mit einigen Radiosynthesizern möglich ist, mehrere aufeinanderfolgende Radiosynthesen an einem Tag durchzuführen, sind keine parallelen Radiosynthesen möglich. Der Durchsatz von einem oder mehreren Experimenten pro Tag ist für schnelle Optimierungsexperimente nicht gut geeignet. Um diesen Einschränkungen entgegenzuwirken, nutzen wir die Vorteile der Tröpfchenradiochemie, um eine neue Plattform für Hochdurchsatzexperimente in der Radiochemie zu schaffen. Dieses System enthält eine Reihe von 4 Heizgeräten, die jeweils zum Erhitzen eines Satzes von 16 Reaktionen auf einem kleinen Chip verwendet werden, wodurch 64 parallele Reaktionen zur schnellen Optimierung der Bedingungen in jeder Phase eines mehrstufigen Radiosyntheseprozesses ermöglicht werden. Als Beispiele untersuchen wir die Synthesen mehrerer 18F-markierter Radiopharmaka ([18F]Flumazenil, [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [18F]FEPPA) und führen über 800 Experimente durch, um den Einfluss von Parametern wie Basentyp, Basenmenge, Vorläufermenge, Lösungsmittel, Reaktionstemperatur und Reaktionszeit. Die Experimente wurden innerhalb von nur 15 Experimenttagen durchgeführt und das kleine Volumen (~ 10 μL im Vergleich zum ~ 1 ml-Maßstab herkömmlicher Instrumente) verbrauchte ~ 100 × weniger Vorläufer pro Datenpunkt. Diese neue Methode ebnet den Weg für umfassendere Optimierungsstudien in der Radiochemie und verkürzt die Entwicklungszeiten für PET-Tracer erheblich.

Auf dem Gebiet der molekularen Bildgebung wurden die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT)1 zur Visualisierung und Quantifizierung biochemischer Prozesse in lebenden Subjekten entwickelt. Der Einsatz biologisch aktiver Moleküle, die mit kurzlebigen Radionukliden markiert sind, ermöglicht die nichtinvasive Durchführung einer solchen Bildgebung auf der Ebene des gesamten Körpers. PET wird in einer Vielzahl von Forschungsarbeiten an Kleintieren und Menschen eingesetzt, um Krankheitswege zu verstehen2,3, die Pharmakokinetik zu messen, die biologischen Wirkungen neuer therapeutischer Verbindungen zu bestätigen4,5, das Fortschreiten der Krankheit zu überwachen oder das Ansprechen auf eine Behandlung zu überwachen6,7,8 . Zu den in der PET häufig verwendeten Radioisotopen gehören unter anderem C-11 (t1/2 = 20,4 min), F-18 (t1/2 = 109,8 min) und Ga-68 (t1/2 = 67,7 min).

Radiopharmazeutika werden typischerweise mit automatisierten Synthesizern hergestellt, um die Strahlenbelastung des Personals zu begrenzen und die Reproduzierbarkeit zu verbessern9. Die Herstellung einer Charge eines Radiopharmazeutikums ist aufgrund der hohen Kosten für den Radiosynthesizer, die Strahlungsabschirmung, die Reagenzien, das Radioisotop und das Fachpersonal teuer. Bei Optimierungsstudien, die die Durchführung vieler Synthesen unter unterschiedlichen Bedingungen erfordern, vervielfachen sich diese Kosten erheblich. Darüber hinaus sind die meisten Radiosynthesizer nur für eine oder mehrere aufeinanderfolgende Radiosynthesen pro Tag ausgelegt, sodass Optimierungsstudien Wochen oder Monate dauern können, was die Arbeitskosten, den Ressourcenverbrauch und die Radioisotopenkosten weiter erhöht.

Kürzlich wurden mehrere Ansätze beschrieben, um den Durchsatz radiochemischer Experimente deutlich zu verbessern. Zhang et al. führten Reaktionen ohne Radioaktivität durch, ahmten jedoch die mit Radionukliden verbundenen extrem niedrigen Konzentrationen nach und nutzten die hohe Empfindlichkeit der LC-MS/MS-Analyse zur Beurteilung der Produktausbeute10. Während der Verzicht auf den Einsatz von Radioaktivität den Durchsatz der Experimente erhöhte, erforderte die Verwendung herkömmlicher Reaktionsvolumina immer noch erheblichen Zeit- und Reagenzienaufwand für die Gewinnung jedes Datenpunkts. Als Alternative bieten mikrofluidische Plattformen und miniaturisierte Radiochemietechniken vielversprechende Möglichkeiten zur Steigerung des Durchsatzes bei gleichzeitiger Minimierung des Reagenzienverbrauchs11,12,13,14 durch Übernahme von Konzepten aus Hochdurchsatzexperimenten in der organischen Chemie15,16,17. Mehrere Gruppen haben gezeigt, dass Dutzende kleiner radiochemischer Reaktionen (d. h. jeweils 10 µL im Vergleich zu etwa 0,5–2,0 ml, die in herkömmlichen Aufbauten verwendet werden) nacheinander mithilfe von Flow-Chemie-Kapillarreaktorplattformen durchgeführt werden können, wobei die Rohprodukte offline gesammelt und analysiert werden18 ,19,20,21. Während Parameter wie Temperatur und Reagenzflussraten problemlos im Hochdurchsatzverfahren untersucht werden können, ist dies bei anderen, wie etwa dem Reaktionslösungsmittel oder den Bedingungen für die Trocknung/Aktivierung des [18F]Fluorids, nicht möglich. Eine weitere Optimierungsplattform nutzte einen mikrofluidischen Chip aus Polydimethylsiloxan (PDMS), um ultrakleine Chargen (jeweils etwa 100 nL) für das Screening wässriger Protein-Radiomarkierungsbedingungen vorzubereiten, war jedoch auf unterschiedliche Reagenzienverhältnisse und einen pH-Wert von 22,23 beschränkt.

Reaktionen auf der Basis kleiner Volumina wurden ebenfalls zur Optimierung eingesetzt24 und ermöglichen die Untersuchung eines breiteren Spektrums an Parametern. Kürzlich haben Laube et al. berichteten über die Verwendung von Mehrfläschchen-Heizblöcken zur Durchführung von bis zu etwa 50 Radiofluorierungen pro Tag, bei denen jeweils ein kleiner Aliquot von [18F]Fluorid, das aus einer QMA-Kartusche eluiert wurde, getrocknet und anschließend im 25–50-µL-Maßstab umgesetzt wurde25. Diese Technik zeigte zwar Parallelität und einen geringen Reagenzienverbrauch, erforderte jedoch einen erheblichen manuellen Umgang mit den Fläschchen, einschließlich der Installation und Entfernung der Fläschchenkappen. Darüber hinaus ist bekannt, dass die detaillierten Heizeigenschaften des Systems unbedingt berücksichtigt werden müssen26, und nach der Optimierung in kleinen Fläschchen müssen die Bedingungen möglicherweise an einen herkömmlichen Synthesizer für die routinemäßige automatisierte Produktion angepasst werden.

Unsere Gruppe hat kürzlich eine mikrofluidische Plattform entwickelt, bei der Reaktionen in noch kleinerem Maßstab (d. h. 1–10 µL) in Tröpfchen durchgeführt werden, die in auf einer Oberfläche strukturierten Oberflächenspannungsfallen eingeschlossen sind27. Unter diesen Bedingungen erzielen Tröpfchenreaktionen typischerweise Ausbeuten, die mit herkömmlichen Methoden vergleichbar sind, ermöglichen jedoch eine kürzere Synthesezeit und einen bis zu ~ 100-fach geringeren Reagenzienverbrauch pro Reaktion28,29,30. Besonders hervorzuheben ist, dass nach der Optimierung unter Bedingungen niedriger Aktivität eine Produktion in größerem Maßstab (z. B. eine oder mehrere klinische Dosen) unter identischen Bedingungen mit einem automatisierten Radiosynthesizer auf Tröpfchenbasis31,32 durch eine einfache Erhöhung der Startaktivität erreicht werden kann. Um den Durchsatz zu erhöhen, haben wir Chips mit mehreren Reaktionsstellen entwickelt, um bis zu 16 tropfenbasierte Synthesen parallel durchzuführen, alle mit der gleichen Reaktionstemperatur und -zeit, aber mit unterschiedlichen Volumina oder Konzentrationen der Reagenzien33. Eine vorläufige Studie zeigte die Möglichkeit, mehrere Parameter bei der Synthese von [18F]Fallyprid zu optimieren, darunter die Basenmenge, die Vorläuferkonzentration und das Tröpfchenreaktionsvolumen. In diesem Artikel werden Durchsatz und Flexibilität durch die Einführung einer Reihe von vier unabhängigen Heizgeräten weiter erhöht, was den parallelen Betrieb von vier Chips ermöglicht. Diese verbesserte Plattform ermöglicht die parallele Untersuchung zusätzlicher Reaktionsvariablen (Reaktionstemperatur und -zeit), die nicht bequem mit jeweils einem einzelnen Chip untersucht werden können.

Reaktionsreihen wurden im Tröpfchenformat auf 25,0 × 27,5 mm2 großen, teflonbeschichteten Silizium-„Chips“ durchgeführt (Abb. 1A). Jede Reaktion war auf eine kreisförmige hydrophile Stelle mit 3 mm Durchmesser beschränkt (hergestellt durch Wegätzen der Teflonbeschichtung), die als Oberflächenspannungsfalle fungierte. Über Einzelheiten der Chipherstellung wurde bereits berichtet33.

Reaktionsapparat mit hohem Durchsatz. (A) Foto des Multireaktionschips. (B) CAD-Modell mit Plattformkomponenten. (C) Querschnittsansicht der Multi-Heizplattform, die den Weg der Zwangsluftkühlung zeigt. (D) Foto der Plattform (von oben) mit installierten Multireaktionschips.

Mehrere Chips wurden parallel mit einer speziell angefertigten Plattform mit vier Heizelementen betrieben (Abb. 1B-D). Um den Strahlenschutz zu gewährleisten, wurde die Plattform in einer heißen Zelle betrieben, das Steuerungssystem konnte jedoch außerhalb platziert werden, um den Platzbedarf zu minimieren. Die Plattform bestand aus vier 25 x 25 mm2 großen Keramikheizungen, die mit Epoxidharz auf einen wärmeisolierenden Rahmen geklebt waren, der aus einem Kalziumsilikat-Verbundstoff CNC-gefräst war und der wiederum auf einem 3D-gedruckten Nylonstück befestigt war, um Kühlluft zu jeder Heizung zu leiten ein Satz von vier 36-mm-12-V-DC-Lüftern (Ergänzungsabschnitt 1). Es wurden thermische Simulationen durchgeführt, um einen geeigneten Abstand der Heizelemente zu bestimmen und thermisches Übersprechen benachbarter Heizelemente zu vermeiden (ergänzender Abschnitt 2). Die Chips wurden mit einer dünnen Schicht Wärmeleitpaste auf den Heizkörpern befestigt.

Jede Heizung (und jeder Lüfter) wurde unabhängig gesteuert, sodass die Reaktionssätze auf jedem Multireaktionschip bei einer eindeutigen Temperatur oder Dauer durchgeführt werden konnten (Ergänzender Abschnitt 1). Für jede Heizung wurde das Signal des integrierten K-Typ-Thermoelements verstärkt und an einen Analogeingang eines Datenerfassungsmoduls (DAQ) angeschlossen. Die Heizgeräte wurden mit 120 V Wechselstrom betrieben und über ein Halbleiterrelais geschaltet, das über einen digitalen Ausgang des DAQ mithilfe eines in LabView (National Instruments) implementierten Ein-Aus-Controllers angesteuert wurde. Nach der gewünschten Heizzeit wurde die Zwangsluftkühlung über einen digitalen Ausgang des DAQ aktiviert, um den entsprechenden Lüfter über eine Darlington-Treiberschaltung anzutreiben.

Nach der Kalibrierung der Heizgeräte (ergänzender Abschnitt 3) wurde die Temperaturstabilität durch Überwachung des integrierten Thermoelements im Hinblick auf die Zeit beurteilt (ergänzende Abbildung S6). Bei jedem getesteten Sollwert dauerte das Aufheizen nur ~ 5 s und die Temperatur wies nach der Stabilisierung eine Schwankung von < 1 °C auf (Ergänzungstabelle S1). Die Umluftkühlung auf 30 °C dauerte von 140 °C etwa 3 Minuten, von 100 °C etwa 2,5 Minuten und von 50 °C etwa 1,2 Minuten. Darüber hinaus wurde die räumliche Temperaturverteilung jedes Heizgeräts mittels Wärmebildtechnik visualisiert. Alle Heizgeräte zeigten eine gleichmäßige Oberflächentemperatur (Ergänzende Abbildungen S7, S8 und Tabelle S2), außer in der Nähe der Ränder (wo eine Abweichung von > 2 % vom Mittelwert beobachtet wurde). In allen Fällen wurde die Ausdehnung dieses unbrauchbaren Bereichs an jeder Kante des Heizgeräts auf < 1,5 mm begrenzt. Daher wurden die Multireaktionschips mit einer ungenutzten Grenze von 2,4 mm entworfen, um sicherzustellen, dass sich alle 16 Reaktionsstellen vollständig innerhalb des einheitlichen Teils der Heizoberfläche befanden (ergänzende Abbildung S9)33. Eine frühere Studie bestätigte die Konsistenz der Reaktionen an verschiedenen Stellen auf dem Chip und den vernachlässigbaren Grad der Kreuzkontamination von einer Stelle zur anderen33.

Mit der Plattform könnten bis zu 64 radiochemische Synthesen parallel durchgeführt werden, wobei für jede Reaktion etwa 100 × weniger Reagenzien als bei herkömmlichen Ansätzen benötigt würden. Da alle Schritte, einschließlich der [18F]Fluoridtrocknung, auf dem Chip durchgeführt werden, können die in jedem Teil der Synthese verwendeten Bedingungen im Hochdurchsatz untersucht werden.

Wir nutzten diese neue Plattform, um umfangreiche Studien zur Synthese mehrerer klinisch relevanter PET-Tracer durchzuführen: [18F]Flumazenil, [18F]FMZ), [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [18F]FEPPA.

Für jedes Radiopharmazeutikum wurde eine umfangreiche Reihe von Experimenten durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen im Zusammenhang mit der [18F]Fluorid-Trocknung und der Radiofluorierungsreaktion zu vergleichen. Unser Ziel bestand darin, den Einfluss verschiedener Reaktionsparameter besser zu verstehen und effiziente Syntheseprotokolle für diese Tracer im Mikromaßstab zu entwickeln. Die anfänglichen Tröpfchenreaktionsbedingungen wurden im Wesentlichen durch eine etwa 100-fache Reduzierung der Volumina gegenüber herkömmlichen Protokollen im Makromaßstab bestimmt. Im Allgemeinen wurden Experimente in Chargen von 64 gleichzeitigen Reaktionen (jeweils 4 Chips × 16 Reaktionen) durchgeführt, wobei 16 verschiedene Bedingungen mit jeweils n = 4 Wiederholungen untersucht wurden.

Abbildung 2 zeigt das Syntheseschema für jeden Tracer und den allgemeinen Prozess für einen Satz von 16 Reaktionen. An jeder Stelle wird ein 8-μL-Tropfen der [18F]Fluorid-Stammlösung ([18F]Fluorid gemischt mit der gewünschten Menge und Art der Base und dem Phasentransferkatalysator) zur Reaktionsstelle gegeben und getrocknet. (Obwohl auch Trocknungsparameter zur Beseitigung von Restwasser untersucht werden konnten, wurde die Trocknung in allen Experimenten 1 Minute lang bei 105 °C durchgeführt.) Als nächstes 8 µL Vorläuferlösung (6 µL für [18F]Fallypride) mit der gewünschten Konzentration und Reaktion Dem getrockneten Rückstand wird Lösungsmittel zugesetzt und bei erhöhter Temperatur für die gewünschte Zeit umgesetzt. Das Reaktionsvolumen könnte ebenfalls als Parameter untersucht werden, wurde hier jedoch nicht untersucht. Nach Abschluss der Reaktion wird das Rohprodukt gesammelt. Obwohl die Sammelparameter optimiert werden konnten, um die Restaktivität auf dem Chip zu minimieren, führten wir in allen Fällen eine Produktsammlung durch, indem wir 10 μl der Sammellösung an der Reaktionsstelle verteilten, das Volumen absaugten und diese Schritte viermal wiederholten, um insgesamt 40 μl der gesammelten Lösung zu erhalten Rohprodukt. Die Reaktionsleistung wurde bestimmt, indem sowohl die Umwandlung von [18F]Fluorid zum Produkt mittels Radio-TLC als auch die aus jeder Reaktion gewonnene Aktivität (im Vergleich zur Ausgangsaktivität, d. h. Sammeleffizienz) gemessen wurde, um eine gesamte radiochemische Rohausbeute (RCY) zu bestimmen ). Die TLC-Analyse wurde mit kürzlich veröffentlichten Mehrspurmethoden mit 8 Proben pro Platte durchgeführt34.

Optimierungsprozess. (A) Schema für die Radiosynthese von [18F]Flumazenil. (B) Synthese von [18F]PBR06. (C) Synthese von [18F]Fallyprid. (D) Synthese von [18F]FEPPA. (E) Experimentelles Verfahren zur Durchführung paralleler Radiosynthesen unter Verwendung eines (4 × 4) Multireaktions-Mikrotröpfchenchips. Konzentrationen, Lösungsmittel und Volumina können von Standort zu Standort variiert werden, und Temperatur und Erhitzungszeit können von Chip zu Chip variiert werden. (F) Verfahren zur Analyse der Reaktionsleistung. Die Aktivitäten gesammelter Rohproben werden mit einem Dosiskalibrator gemessen und mit der Anfangsaktivität verglichen, um die Sammeleffizienz zu bestimmen. Die Restaktivität auf dem Chip wird mittels Cerenkov-Bildgebung analysiert. Rohproben werden mittels Radio-TLC analysiert, um die Fluorierungseffizienz zu bestimmen.

[18F]Flumazenil wird verwendet, um Veränderungen in der Dichte von GABAA-Rezeptoren zu quantifizieren, die mit der Alzheimer-Krankheit, Schizophrenie, neuronaler Plastizität und sensorischen Prozessen verbunden sind35. Wir haben uns auf den Weg vom kommerziell erhältlichen Nitromazenil-Vorläufer18,36,37,38,39,40 konzentriert, für den die gemeldeten isolierten Ausbeuten im Bereich von 8 bis 30 % liegen36,37,38,39,40. Obwohl andere Synthesewege zu höheren Ausbeuten geführt haben, wurden sie hier nicht weiterverfolgt, da der Diaryliodoniumtosylat-Vorläufer nicht kommerziell erhältlich ist41 oder die sehr niedrige molare Aktivität (0,37 GBq/µmol [0,01 Ci/µmol]) der Isotopenaustauschmethode42 . Frühere Optimierungsstudien mit makroskaligen und strömungschemischen Ansätzen (Tabelle 1) haben typischerweise nur ein paar Werte für untersuchte Parameter verglichen und oft nur wenige oder gar keine Replikate18,36,37,38,39,40. Wir nutzten den erhöhten Durchsatz unserer Plattform und führten eine Reihe von Experimenten durch, um umfassendere Bereiche jedes Parameters mit feinerer Granularität (typischerweise jeweils 8 Werte) und mehr Wiederholungen zu untersuchen. Zu den untersuchten Parametern gehörten: (i) Reaktionstemperatur, (ii) Basenmenge, (iii) Vorläufermenge, (iv) Reaktionszeit, (v) Reaktionslösungsmittel und (vi) Art der Base und des Phasentransferkatalysators. Ausführliche Informationen und Ergebnisse für jede Versuchsreihe finden Sie im ergänzenden Abschnitt. 2. Da in der meisten Literatur über die Verwendung der Lösungsmittel N,N-Dimethylformamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO)18,38 berichtet wurde, wurden die von uns für die Parameter i – iv durchgeführten Studien mit jedem dieser Lösungsmittel durchgeführt. Als Beispiel für den Aufbau jedes Experiments zeigt Abb. 3, wie vier Chips zur Untersuchung der Reaktionstemperatur verwendet wurden. Die Abbildung zeigt auch die Bilder der Restradioaktivität auf den Chips nach der Synthese sowie die Cerenkov-Bilder der TLC-Platten, die zur Bewertung der Umwandlung verwendet wurden. Die resultierenden Leistungsberechnungen für jede Bedingung sind in der Ergänzungstabelle S3 tabellarisch aufgeführt und die Leistung ist in Abb. 4A dargestellt. Die Fluorierungseffizienz nahm mit der Temperatur stark zu. Im Gegensatz zu anderen tröpfchenbasierten Reaktionen führten jedoch der Verlust flüchtiger Stoffe während der Fluorierungsreaktion sowie die nach der Sammlung am Chip haftende Restaktivität dazu, dass die Sammeleffizienz mit zunehmender Temperatur abnahm. (Im Allgemeinen dominierte die Menge des flüchtigen Verlusts und war etwa 15–10 × höher als der Restverlust.) Das resultierende rohe RCY zeigte ein Spitzenverhalten mit einem Maximum von 13,5 ± 0,6 (n = 4) bei 200 °C (mit DMF). ). Im Einklang mit diesen Trends haben Wong et al. fanden heraus, dass die Temperatur eines Durchflussreaktors ein wesentlicher Faktor ist, wobei die Fluorierungseffizienz bei Verwendung von DMF als Lösungsmittel von etwa 0 % bei 120 °C auf etwa 20 % bei 160 °C und bei Verwendung von DMSO von etwa 0 % auf etwa 5 % ansteigt18. Mandap et al. stellten mithilfe eines Mikrowellenreaktors außerdem fest, dass die Fluorierungseffizienz mit der Temperatur erheblich zunahm und einen Maximalwert erreichte und dann bei höheren Temperaturen etwas abnahm38.

Versuchsaufbau für eine Reihe von Experimenten, die den Einfluss der Reaktionstemperatur (8 Werte) und des Lösungsmittels (2 Arten) auf die Synthese von [18F]Flumazenil untersuchten. (A) Zuordnung von 64 Reaktionsstellen. Die Hälfte der Reaktionsorte wurde zunächst genutzt, um im ersten Satz von 32 gleichzeitigen Reaktionen vier verschiedene Temperaturen zu untersuchen. Anschließend wurde die andere Hälfte der Standorte für die restlichen 4 Temperaturen genutzt. (B) Cerenkov-Bilder zeigen die Verteilung der Restaktivität auf jedem Chip nach dem Sammeln der Rohprodukte. Das Radioaktivitätssignal wird für alle Bilder auf einen gemeinsamen Zeitpunkt korrigiert. Die mit einem „X“ markierte Reaktion wurde nicht analysiert (versehentlich wurde das Vorläufertröpfchen nicht zur Reaktionsstelle hinzugefügt). (C) Cerenkov-Bilder von entwickelten TLC-Platten (jede mit 8 Proben) für Reaktionen, bei denen DMSO als Reaktionslösungsmittel verwendet wurde. (D) Getrennte Rohproben unter Verwendung von DMF als Reaktionslösungsmittel. Gestrichelte Kreise zeigen die für die Analyse verwendeten ROIs an. Der gestrichelte rote Pfeil zeigt die Richtung der Lösungsmittelbewegung während der Entwicklung an. Weiße gepunktete Linien stellen die Grenze jeder Multiprobenplatte dar.

Einfluss von Reaktionsparametern auf die Leistung der Mikrotröpfchen-Radiosynthese von [18F]Flumazenil. Für jeden Parameter wird der Einfluss auf die Fluorierungseffizienz, die Sammeleffizienz und den rohen RCY einzeln aufgetragen. (A) Einfluss der Temperatur (und des Lösungsmittels). Vorläufermenge: 280 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 480 nmol. Reaktionszeit: 2 Min. (B) Einfluss der Menge an Base (und Lösungsmittel). Vorläufermenge: 280 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Reaktionstemperatur: 200 °C. Reaktionszeit: 2 Min. (C) Einfluss der Vorläuferkonzentration (und des Lösungsmittels). Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionszeit: 2 Min. Reaktionstemperatur 200 °C. (D) Einfluss der Reaktionszeit (und des Lösungsmittels). Vorläufermenge: 280 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionstemperatur: 200 °C. (E) Wirkung des Reaktionslösungsmittels. Vorläufermenge: 280 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionstemperatur: 200 °C. Reaktionszeit: 0,5 Min. (F) Einfluss des Basentyps (und des Lösungsmittels). Vorläufermenge: 280 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionstemperatur: 200 °C. Reaktionszeit: 0,5 Min.

Wir sollten darauf hinweisen, dass in Optimierungsexperimenten typischerweise nur die Radiofluorierungseffizienz (bestimmt durch Radio-HPLC oder Radio-TLC) und/oder die radiochemische Ausbeute angegeben wird, was es schwierig macht, detaillierte Vergleiche mit Tröpfchenreaktionen anzustellen. Die Angabe nur der Radiofluorierungseffizienz kann irreführend sein, da viele potenzielle Verluste (z. B. flüchtige Verluste oder an Fläschchen oder Schläuchen haftende Restaktivität, die erheblich sein können43) nicht berücksichtigt werden. Die Angabe der radiochemischen Ausbeute berücksichtigt nur die Verluste, alle Verluste (aus verschiedenen Syntheseschritten oder der Reinigung) werden jedoch zusammengefasst. Es wurden erhebliche Diskrepanzen zwischen der radiochemischen Umwandlung und der radiochemischen Ausbeute für [18F]Flumazenil36,37,39 berichtet. Beispielsweise haben Vaulina et al. beobachteten eine Fluorierungseffizienz (TLC) von 25 %, erzielten jedoch nur eine isolierte Ausbeute von 2 % nach HPLC-Reinigung und SPE-Formulierung bzw. 9 % nach SPE-basierter Reinigung/Formulierung36. Massaweh et al. fanden heraus, dass trotz einer Fluorierungseffizienz (TLC) von 27–35 % die isolierte Ausbeute nur 2–5 % betrug 40, obwohl sie sich nach der Optimierung der mobilen Phase auf 15–20 % verbesserte39. Während diese Diskrepanzen auf hohe Verluste während des Reinigungs-/Formulierungsschritts36 zurückzuführen sein können, enthalten diese Berichte nicht genügend Details oder Daten, um andere Verluste auszuschließen (z. B. Restaktivität am Reaktionsgefäß oder in den Schläuchen, Verluste flüchtiger Stoffe usw.).

Für nachfolgende Experimente wurde die Temperatur auf 200 °C festgelegt. Mit zunehmender Basenmenge (Abb. 4B) beobachteten wir, dass die Fluorierungseffizienz von nahezu Null anstieg und ein Plateau bei einem Maximalwert erreichte, wenn die Basenmenge ~ 150–200 nmol erreichte. Die Sammeleffizienz zeigte ein umgekehrtes Verhalten, und der gesamte Roh-RCY für DMF (das leistungsstärkere Lösungsmittel) zeigte einen starken Anstieg und erreichte dann ein Plateau, beginnend bei ~ 160 nmol Base. 240 nmol (wobei der Roh-RCY nur unwesentlich niedriger war) wurden als optimale Menge ausgewählt, um Robustheit gegenüber Pipettierfehlern zu gewährleisten. Die Untersuchung der zunehmenden Vorläufermenge (Abb. 4C) zeigte einen schnellen Anstieg der Fluorierungseffizienz, der Sammeleffizienz und des rohen RCY auf bis zu ~ 80 nmol und dann ein Plateau. Der höchste Roh-RCY (mit DMF, dem leistungsstärkeren Lösungsmittel) trat bei einer Vorläufermenge von 280 nmol auf, was als optimale Bedingung ausgewählt wurde. Der starke Einfluss der Vorläufermenge unterhalb des Plateaus steht im Einklang mit Mandap et al., die über eine niedrige Fluorierungseffizienz (< 3 %, n = 1) für 1 mg Vorläufer in DMF bei 160 °C und hohe Werte (~ 30 % ) mit 2–8 mg Vorläufer. Ryzhikov et al. fanden auch deutliche Unterschiede in der Fluorierungseffizienz bei paarweisen Vergleichen der Vorläufermengen40. Leider wird das Reaktionsvolumen in beiden Arbeiten als Bereich angegeben, so dass ein Vergleich der Konzentrationswerte nicht möglich ist. Bei vielen Reaktionen ist das Verhältnis von Base zu Vorläufer ein relevanter Parameter und wir haben daher im ergänzenden Abschnitt die Reaktionsleistung als Funktion dieses Verhältnisses aufgetragen. 5.4. Verhältnisse im Bereich von ~ 1–3 ergaben den höchsten Rohöl-RCY, mit einem schnellen Abfall bei niedrigeren Verhältniswerten und einem allmählichen Abfall bei höheren Werten. Bei der Untersuchung der zunehmenden Reaktionszeit (Abb. 4D) zeigte sich ein allmählicher Anstieg der Fluorierungseffizienz und ein umgekehrter Trend bei der Sammeleffizienz (hauptsächlich aufgrund des Verlusts flüchtiger Aktivität). Das resultierende Roh-RCY in DMF (dem leistungsstärkeren Lösungsmittel) zeigte mit der Zeit eine Abnahme mit einem Maximum von 15,4 ± 0,9 % (n = 4) für eine 0,5-minütige Reaktion. Obwohl die Reaktionszeit in der Literatur nicht ausführlich untersucht wurde, schienen längere Zeiten die Syntheseleistung in geschlossenen Reaktoren zu verbessern. Ryzhikov et al. beobachteten einen Anstieg der Fluorierungseffizienz von 39 % (n = 1) auf 80 % (n = 1), wenn die Zeit von 15 auf 30 Minuten verlängert wurde40.

Angesichts der hohen flüchtigen Verluste bei hohen Temperaturen und längeren Reaktionszeiten haben wir zusätzliche Reaktionslösungsmittel mit hohem Siedepunkt untersucht (Abb. 4E), darunter N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und 1,3-Dimethyl-3,4,5 ,6-Tetrahydro-2(1H)-pyrimidinon (DMPU) und Ethylenglykol, die in anderen Radiosynthesen verwendet wurden44,45. Fluorierungseffizienz und Roh-RCY wurden mit NMP im Vergleich zu DMF deutlich verbessert. Als abschließenden Test verglichen wir den Einfluss der Art der Base und des Phasentransferkatalysators (Abb. 4F) in den Reaktionslösungsmitteln DMF, DMSO und NMP. Die beste Kombination war NMP mit TBAHCO3; Bei K222/K2CO3 und K222/Cs2CO3 wurde eine viel geringere Leistung beobachtet. Die optimierten Bedingungen (NMP-Reaktionslösungsmittel, 240 nmol Base (TBAHCO3) und 280 nmol Vorläufer in einem 8-µL-Tröpfchen bei 200 °C für 0,5 Minuten) führten zu einer Fluorierungseffizienz von 37,5 ± 0,8 (n = 4) und einer Sammeleffizienz von 51 ± 1 (n = 4) und Roh-RCY von 19,1 ± 0,6 % (n = 4). Die Reinigung mittels analytischer HPLC (Ergänzender Abschnitt 9.1) oder einer Charge, die einen rohen RCY von 18,0 % aufwies, ergab eine isolierte Ausbeute von 11,6 % (n = 1). Eine weitere Optimierung der Reinigung könnte zu geringfügigen Verbesserungen führen, wurde jedoch nicht untersucht. Insbesondere die Tröpfchenbasierte Synthese könnte nützliche isolierte Ausbeuten erzielen, die nur geringfügig unter den von anderen berichteten isolierten Ausbeuten liegen (Ergänzungstabelle S11) und gleichzeitig mehrere Vorteile bieten, einschließlich der Fertigstellung innerhalb von nur ~ 35 Minuten (20 Minuten für Synthese und HPLC-Reinigung, mit geschätzten ~ 15 Minuten für die Formulierung benötigt46) anstelle von 55–80 Minuten 38,39,40 und 100-fach reduzierter Vorläuferverbrauch38,39,40.

Um die Vielseitigkeit des Hochdurchsatzansatzes zu demonstrieren, nutzten wir die Plattform als nächstes, um eine Optimierung der Radiosynthese von [18F]PBR06 durchzuführen. Dieser Tracer erkennt die Mikroglia-Aktivierung, indem er auf das Translokatorprotein (TSPO) abzielt, und wird zur Überwachung des Behandlungsansprechens bei der Huntington-Krankheit47, zur Bildgebung von Neuroinflammationen und zur Überwachung der Tumorprogression48 verwendet. Unter Verwendung des kommerziell erhältlichen Tosylat-Vorläufers für die Radiosynthese wurden in der Literatur isolierte Ausbeuten an [18F]PBR06 im Bereich von 30–60 % beschrieben48,49; unseres Wissens liegen jedoch keine Studien zum Einfluss unterschiedlicher Reaktionsbedingungen auf die Radiosyntheseleistung vor.

Ausführliche Informationen zu allen von uns untersuchten Parametern (Vorläufermenge, Basenmenge, Temperatur, Reaktionszeit und Art des Basen-/Phasentransferkatalysators) sind im ergänzenden Abschnitt enthalten. 6. Ähnlich wie bei [18F]Flumazenil wurden Studien zu jedem Parameter in den folgenden zwei unterschiedlichen Reaktionslösungsmitteln durchgeführt: DMSO (häufig in der Literatur angegeben48,49) und eine 1:1 (Vol./Vol.)-Mischung aus Thexylalkohol und MeCN ( wird bei aliphatischen Radiofluorierungen anderer Tosylatvorläufer verwendet33). Bei der Untersuchung der Vorläufermenge (Abb. 5A) zeigten die Reaktionen im gemischten Lösungsmittel eine schnell zunehmende Fluorierungseffizienz mit zunehmender Vorläufermenge und erreichten ein Plateau von ~ 100 % bei ~ 100–200 nmol Vorläufer, und die Sammeleffizienz war konstant hoch. Der resultierende Roh-RCY stieg mit zunehmender Vorläufermenge schnell an und erreichte ein Plateau von 91 ± 4 % (n = 4) bei 160 nmol Vorläufer. Interessanterweise waren die Trends bei in DMSO durchgeführten Reaktionen für Vorläufermengen unter ~ 100–200 nmol Vorläufer ähnlich, aber bei höheren Vorläufermengen zeigten die Fluorierungseffizienz, die Sammeleffizienz und das Roh-RCY eine allmähliche bis mäßige Abnahme, anstatt sich einzupendeln. Dennoch war der maximale Roh-RCY bei Verwendung von DMSO (86 ± 6 %, n = 4) ähnlich dem, der bei Verwendung des gemischten Lösungsmittels erhalten wurde.

Einfluss von Reaktionsparametern auf die Leistung der Mikrotröpfchen-Radiosynthese von [18F]PBR06. Für jeden Parameter wird der Einfluss auf die Fluorierungseffizienz, die Sammeleffizienz und den rohen RCY einzeln aufgetragen. (A) Einfluss der Vorläuferkonzentration (und des Lösungsmittels). Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionszeit: 5 Min. Reaktionstemperatur 100 °C. (B) Einfluss der Menge an Base (und Lösungsmittel). Vorläufermenge: 160 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Reaktionstemperatur: 100 °C. Reaktionszeit: 5 Min. (C) Einfluss der Temperatur (und des Lösungsmittels). Vorläufermenge: 160 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionszeit: 5 Min. (D) Einfluss der Reaktionszeit (und des Lösungsmittels). Vorläufermenge: 160 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionstemperatur: 100 °C. (E) Wirkung des Basistyps. Vorläufermenge: 160 nmol. Reaktionsvolumen: 8 µL. Grundmenge: 240 nmol. Reaktionstemperatur: 100 °C. Reaktionszeit: 0,5 Min.

In den Studien zur Basenmenge (Abb. 5B) blieben die Fluorierungseffizienz, die Sammeleffizienz und das Roh-RCY relativ unbeeinflusst und zeigten nur geringfügige Verringerungen, wenn die Basenmenge weniger als ~ 150 nmol betrug. Der rohe RCY war bei 240 nmol Base maximal. Bei der Untersuchung der Reaktionstemperatur (Abb. 5C) war die Fluorierungseffizienz bei Verwendung des gemischten Reaktionslösungsmittels relativ unabhängig von der Temperatur. Bei Verwendung von DMSO war die Fluorierung bei 90 – 130 °C am höchsten. Die Sammeleffizienz war bei allen Temperaturen (und für beide Lösungsmittel) konstant hoch, und das rohe RCY spiegelte die Fluorierungseffizienz wider. Es wurde eine Temperatur von 100 °C gewählt. Die Reaktionszeit (Abb. 5D) hatte fast keinen Einfluss, mit hoher Roh-RCY in allen Fällen, mit Ausnahme von DMSO nach 0,5 Minuten, wo die Roh-RCY wesentlich niedriger war. Schließlich fanden wir keinen signifikanten Unterschied bei der Verwendung von TBAHCO3 im Vergleich zum typischerweise beschriebenen Phasentransferkatalysator K222/K2CO3 bei Verwendung des gemischten Lösungsmittels; Bei Verwendung von DMSO als Reaktionslösungsmittel waren jedoch die Fluorierungseffizienz und das Roh-RCY bei Verwendung von K222/K2CO3 im Vergleich zu TBAHCO3 etwas geringer (Abb. 5E). Die Ergebnisse für DMSO waren aufgrund der in diesem Vergleich verwendeten suboptimalen Reaktionszeit insgesamt niedriger.

Insgesamt ergaben die optimalen Bedingungen (240 nmol TBAHCO3, 160 nmol Vorläufer in 8 µL Thexylalkohol: MeCN (1:1 v/v), 100 °C, 0,5 min) eine Fluorierungseffizienz von 97,4 ± 0,2 % (n = 4) und Roh-RCY von 94 ± 2 % (n = 4). Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden (Ergänzungstabelle S18) waren unsere optimalen Bedingungen deutlich schneller (0,5 vs. 15 Minuten Reaktionszeit)48 und milder (100 vs. 140 °C)48. Wir führten die Reinigung mittels Radio-HPLC im analytischen Maßstab durch (Ergänzender Abschnitt 9.2). und ergab eine isolierte Ausbeute von 75,8 % (n = 1). Obwohl wir keine Formulierung zur Bestimmung des Gesamt-RCY durchgeführt haben, ist dies im Vergleich zu den in der Literatur angegebenen Gesamt-RCY-Werten (30–60 %) günstig48,49, verbraucht 10–30 × weniger Vorläufer48,49 und war ein kürzerer Syntheseprozess (~ 35 Minuten, d. h. 20 Minuten für Synthese und HPLC-Reinigung, plus geschätzte ~ 15 Minuten für die Formulierung46), verglichen mit 50 Minuten, die in der Literatur angegeben sind49.

[18F]Fallypride wird zur Untersuchung von Krankheiten eingesetzt, die mit dem dopaminergen System verbunden sind, wie z. B. Parkinson, Huntington und Alzheimer50,51. Wir haben zuvor eine Vorstudie zur Tröpfchensynthese von [18F]Fallyprid aus dem Tosylat-Vorläufer durchgeführt und dabei den Einfluss der Basenmenge, der Vorläufermenge und des Reaktionsvolumens untersucht33. Da jedoch nur ein einziger Heizer einen einzelnen Chip betreibt, konnten Reaktionstemperatur und -zeit bisher nicht bequem untersucht werden. Mithilfe der erweiterten Möglichkeiten der hier beschriebenen Multi-Heizer-Plattform haben wir den Einfluss von Temperatur und Reaktionszeit in Kombination mit der Vorläuferkonzentration untersucht. Ausführliche Informationen finden Sie im ergänzenden Abschnitt. 7. Als Funktion der steigenden Vorläuferkonzentration steigen die Fluorierungseffizienz und das Roh-RCY schnell von nahezu Null an und erreichen ein Plateau, während die Sammeleffizienz konstant hoch ist (Ergänzende Abbildung S41). Überraschenderweise wurde bei Reaktionstemperaturen von 95, 110 und 125 °C ein nahezu identisches Verhalten beobachtet; aber bei 80 °C war offensichtlich, dass eine höhere Vorläuferkonzentration erforderlich war, um die maximale Fluorierungseffizienz und Roh-RCY zu erreichen (Ergänzende Abbildung S41A). Das maximale Roh-RCY trat bei 110 °C und 39 mM Vorläufer auf. Bei der Untersuchung des kombinierten Effekts von Vorläuferkonzentration und Reaktionszeit (ergänzende Abbildung S41B) war der Einfluss der Reaktionszeit nahezu vernachlässigbar und führte nur zu erkennbaren Unterschieden, wenn die Vorläuferkonzentration unter ~ 20 mM lag. Der höchste Roh-RCY (93 ± 5 %, n = 2) wurde erhalten, wenn die Reaktion 1,0 Minuten lang bei 110 °C, 240 nmol TBAHCO3 und 39 mM Vorläufer in 6 µL Thexylalkohol: MeCN (1:1 v /v). Nach der Reinigung mittels analytischer HPLC (Ergänzender Abschnitt 9.3) betrug die isolierte Ausbeute 74 % (n = 1). Die Möglichkeit, eine solche kinetische Studie in einer Reihe gleichzeitiger Experimente durchzuführen, ist ein erheblicher Vorteil im Vergleich zu der typischen langen Reihe aufeinanderfolgender Studien mit herkömmlichen Instrumenten oder mikrofluidischen Strömungschemiesystemen52,53,54. Dieser Ansatz bietet wahrscheinlich auch zuverlässigere Reaktionszeiten und -temperaturen als das wiederholte Abkühlen und Öffnen einer einzelnen Reaktion, um Proben zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu entnehmen55.

Als letztes Beispiel führten wir eine sehr begrenzte Optimierung der Synthese von [18F]FEPPA durch, einem Radiopharmazeutikum, das in den letzten Jahren in mehreren präklinischen und klinischen Umgebungen eingesetzt wurde56,57,58,59,60, um die Überexpression zu untersuchen von TSPO, das bekanntermaßen mit einer Vielzahl neurodegenerativer Erkrankungen verbunden ist. Mit Hilfe der Hochdurchsatzplattform zur Untersuchung des Einflusses der Temperatur (Ergänzender Abschnitt 8) haben wir die Synthese in ein Tröpfchenformat übersetzt, um die Vorteile von Reaktionen mit kleinem Volumen zu nutzen. Wir begannen mit Bedingungen, die denen früherer Tröpfchenstudien für andere Tracer mit Tosylat-Vorläufern ähnelten. Da Literaturberichte einen Bereich von 9 bis 45 mM Vorläuferkonzentration umfassen56,57,58,61, haben wir einen Anfangswert von 30 mM gewählt. Als Funktion der steigenden Temperatur (ergänzende Abbildung S44) betrug die Fluorierungseffizienz ~ 10 % bei 60 °C und stieg stark an, um nach 90 °C ein Plateau zu erreichen. Die Sammeleffizienz war bei allen Temperaturen konstant hoch und das resultierende Roh-RCY zeigte einen ähnlichen Trend wie die Fluorierungseffizienz. Der höchste Roh-RCY (77 ± 2 %, n = 4) wurde bei einer Temperatur von 110 °C für 2,0 Minuten, 30 mM Vorläufer in 8 µL Thexylalkohol: MeCN (1:1 v/v) Lösungsmittel und 240 nmol beobachtet der Base (TBAHCO3). Im Vergleich zu Literaturmethoden (Ergänzungstabelle S22) ist die Reaktionszeit kürzer (2 Minuten gegenüber 10 Minuten56,57,58,61), die Tröpfchenreaktion verbraucht 40–50 × weniger Vorläufer und die Gesamtsynthese ist kürzer und weist eine höhere Ausbeute auf56 ,57,58,61. Eine Charge wurde durch HPLC im analytischen Maßstab gereinigt (Ergänzender Abschnitt 9.4) und die gesammelte Fraktion wurde mit 9 mM NaHCO3 verdünnt (1:3, v/v), um eine isotonische Lösung herzustellen, die für die Injektion geeignet ist und 440 MBq [12 mCi] enthält. ausreichend für mehrere präklinische Studien. Die gesamte 30-minütige Synthese hatte einen RCY von 67 % (n = 1).

Die Optimierungsexperimente in dieser Arbeit wurden mit ~ 14 MBq [0,38 mCi] durchgeführt, wobei jede Reaktion oft genug Produkt für mehrere Mausscans lieferte62,63. Dennoch wollten wir untersuchen, ob eine der optimierten Verbindungen ([18F]PBR06) auf klinisch relevante Werte skaliert werden kann, ohne andere Reaktionsbedingungen als die Menge der anfänglichen Radioaktivität zu ändern. Wir haben zuvor berichtet, dass eine erhebliche Vergrößerung des Maßstabs für [18F]Fallypride (7,2 GBq nachgewiesen)31 sowie für O-2-[18F]Fluorethyl-L-tyrosin ([18F]FET) und [18F]Florbetaben möglich ist (jeweils bis zu 0,8 GBq nachgewiesen)32. Experimente mit steigender Startaktivität auf bis zu 3,2 GBq (86 mCi) werden im ergänzenden Abschnitt beschrieben. 10. Während das Roh-RCY aufgrund einer Abnahme der Fluorierungseffizienz mit zunehmender Ausgangsaktivität eine leichte Verringerung aufwies, würden die Endmengen nach Reinigung und Formulierung immer noch für mehrere klinische Dosen ausreichen.

Diese Ergebnisse untermauern die Fähigkeit, mithilfe der hier beschriebenen Plattform Reaktionen im kleinen Maßstab mit hohem Durchsatz zu optimieren und dann die Startaktivität zu erhöhen, um die Leistung einer Tröpfchenradiosynthese zu erhöhen. Tatsächlich könnte die Startaktivität selbst als Reaktionsparameter variiert und mithilfe der in diesem Artikel beschriebenen Plattform mit hohem Durchsatz untersucht werden. Derzeit laufen in unserem Labor Studien, um genauer zu untersuchen, wie sich das Scale-up auf die Leistung auswirkt.

Mit der hier vorgestellten Plattform zur Durchführung paralleler Radiosynthesen im Tröpfchenformat konnten wir schnell und bequem den Einfluss verschiedener Reaktionsparameter untersuchen und eine detaillierte Karte der Bedingungen erhalten, die die Syntheseleistung beeinflussen. Jede radiopharmazeutische Synthese könnte in wenigen Tagen umfassend untersucht werden (Hunderte von Datenpunkten), wobei nur wenige Chargen Radioisotope erforderlich wären. Insgesamt wurden für die vier Beispielverbindungen 820 Experimente in 15 Experimenttagen durchgeführt, mit durchschnittlich 55 Reaktionen pro Tag. Während die maximale Anzahl der an einem einzigen Tag durchgeführten Experimente 64 betrug, ist es wahrscheinlich möglich, diese Zahl auf ~ 96 zu erhöhen. Der begrenzende Faktor ist das mühsame manuelle Hinzufügen von Reagenzien, das Sammeln von Rohprodukten und die Durchführung von TLC-Analysen. Derzeit wird eine automatisierte Plattform für Hochdurchsatzexperimente entwickelt, die diese Probleme angehen und möglicherweise den Reaktionsdurchsatz weiter steigern könnte, während gleichzeitig die Strahlenbelastung und das Risiko menschlicher Fehler verringert werden64. Die Durchführung vieler Reaktionen pro Tag spart Gesamtzeit (und damit Arbeits- und andere Kosten) für die Optimierung und erfordert weitaus weniger Radioisotopenchargen, wodurch die Radioisotopenproduktion und/oder die Einkaufs- und Versandkosten erheblich gesenkt werden. Wichtig ist, dass tagesaktuelle Schwankungen wie die Qualität des Radioisotops oder die Vorbereitung der Reagenzien manchmal ebenfalls Auswirkungen auf die Ergebnisse haben können. Darüber hinaus wurde der Reagenzienverbrauch pro Datenpunkt durch die Verwendung von Tröpfchenreaktionen im kleinen Maßstab (d. h. 6–8 µL) im Vergleich zu herkömmlichen Reaktoren (0,5–2,0 ml) um das etwa 10–100-fache reduziert. Die Gesamtmenge des verbrauchten Vorläufers betrug nur 30 mg für 355 Datenpunkte für [18F]Flumazenil, 20 mg für 296 Datenpunkte für [18F]PBR06, 6 mg für 128 Datenpunkte für [18F]Fallypride und 4 mg für 32 Daten Punkte für [18F]FEPPA. Diese Mengen entsprechen nur 12 Makroreaktionen für [18F]Flumazenil (jeweils 5 mg), 6–7 für [18F]PBR06 (jeweils 3 mg), 3 für [18F]Fallypride (jeweils 2 mg) und einer für [ 18F]FEPPA. Darüber hinaus reicht die Produktaktivität in einigen Fällen für In-vitro- oder präklinische In-vivo-Bildgebungsstudien aus. Dies könnte ein enormer Vorteil für die Entwicklung neuer Radiotracer sein, wo der Vorläufer knapp ist. Die Tröpfchenplattform bietet die Möglichkeit, sowohl Optimierungen als auch erste biologische Vorstudien in kürzester Zeit mit nur wenigen mg Vorläufer durchzuführen.

Neben herkömmlichen Radiosynthesizern wurden schnelle und wirtschaftliche Optimierungen auch mit kontinuierlich arbeitenden mikrofluidischen Plattformen durchgeführt. Kleine Reagenzienboli (10 µl) werden nacheinander unter verschiedenen Bedingungen umgesetzt20,66 (bis zu 25 Experimente pro Tag wurden gemeldet67). Das Ändern anderer Bedingungen (z. B. Lösungsmittel) ist zwar praktisch, um den Einfluss von Verweilzeit, Reaktantenkonzentrationen und -verhältnissen (über Änderungen der relativen Flussraten) und Reaktionstemperatur zu untersuchen, ist jedoch umständlich und erfordert manuelle Eingriffe und Reinigungsverfahren für jede Änderung. Darüber hinaus können einige Aspekte (z. B. [18F]Fluorid-Trocknungsbedingungen) nicht im Hochdurchsatzverfahren untersucht werden, da sie außerhalb des Flow-Chemie-Workflows durchgeführt werden. Tröpfchenreaktoren eignen sich zur Untersuchung all dieser Variablen und können Reaktionen parallel statt sequentiell durchführen. Ein zusätzlicher Vorteil der Optimierung mithilfe von Tröpfchenreaktionen besteht darin, dass die Multiheizplattform kompakt ist (120 × 120 × 100 mm3), was den Betrieb in einem kleinen Teil einer heißen Zelle oder Minizelle ermöglicht. Sein geringes Gewicht (~ 900 g) macht das System tragbar und lässt sich leicht in eine heiße Zelle hinein und aus ihr heraus bewegen und nimmt nur dann Platz ein, wenn Optimierungsbemühungen erforderlich sind. Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Radiosynthesizer und Flow-Chemie-Systeme typischerweise viel größer und in die Infrastruktur (Gase, Vakuum) integriert und können nicht einfach bewegt werden.

Ein einzigartiges Merkmal des offenen Mikrotröpfchensystems ist die bequeme Visualisierung und Quantifizierung der Radioaktivitätsverteilung auf der Chipoberfläche mittels Cerenkov-Bildgebung in verschiedenen Phasen des Syntheseprozesses. Diese Informationen ermöglichen eine umfassendere Beurteilung der Leistung jedes Schritts. Während einige makroskalige Systeme Strahlungsdetektoren in der Nähe von Reaktionsgefäßen und Kartuschen umfassen, die einfache Aktivitätsmessungen an diesen Komponenten ermöglichen, um Verluste zu lokalisieren43, erfordern andere Systeme das Entfernen/Demontieren von Komponenten, um Aktivitätsmessungen durchzuführen, was möglicherweise nicht durchführbar oder unpraktisch ist und die Strahlenbelastung erhöht. Im Vergleich dazu können diese Daten in unserem Hochdurchsatzansatz problemlos für viele Reaktionen gleichzeitig parallel erfasst werden, wodurch erhebliche Zeit gespart, die Strahlenbelastung verringert und die Fehlerwahrscheinlichkeit verringert wird.

Andererseits besteht eine Einschränkung dieses Ansatzes darin, dass das offene Tröpfchenformat bei einigen Synthesen erhebliche Verluste an flüchtigen Bestandteilen aufwies. Während die flüchtigen Verluste für [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [18F]FEPPA im Tröpfchenformat (sowie für viele andere Tracer28,46,68) sehr gering waren, waren die Verluste für [18F]Flumazenil erheblich und es wurde festgestellt, dass dies der Fall war treten während des Radiofluorierungsschritts auf. Im Gegensatz dazu ist in makroskaligen Systemen der Reaktor normalerweise für die Dauer der Reaktion geschlossen, und die Verluste während dieses Schritts sind im Allgemeinen wahrscheinlich geringer. Natürlich können sowohl Tröpfchensysteme als auch herkömmliche Systeme in anderen Phasen des Radiosyntheseprozesses, beispielsweise während der Lösungsmittelverdampfungsschritte, flüchtige Verluste aufweisen. Trotz des flüchtigen Verlusts konnten immer noch aussagekräftige und wiederholbare Experimente durchgeführt werden. Darüber hinaus lag die isolierte Ausbeute für [18F]Flumazenil (das einen erheblichen Verlust an flüchtigen Bestandteilen aufwies) nur geringfügig unter dem von anderen berichteten Bereich der isolierten Ausbeuten (vor der Formulierung), was darauf hindeutet, dass der Verlust der flüchtigen Spezies die Gesamtreaktionsleistung nicht sehr beeinträchtigte , oder dass der Reaktionsverlust möglicherweise durch andere Verbesserungen ausgeglichen wurde (z. B. verringerte möglicherweise die Verwendung einer analytischen anstelle einer semipräparativen HPLC-Säule den Grad des Reinigungsverlusts). Natürlich stellen die flüchtigen Verluste eine Gefahr dar, die durch den Betrieb des Systems in einer geeigneten heißen Zelle gemindert werden muss.

Während die Studien hier mit der Methode „One Variable at a Time“ (OVAT) durchgeführt wurden, könnten durch die Integration von Konzepten wie der Versuchsplanung (DoE)65 und der Reaktionsmodellierung weitere Verbesserungen der Optimierungseffizienz erzielt werden. Zusätzlich zu den hier optimierten Reaktionen ist das Tröpfchenformat mit anderen 18F-markierten Radiopharmazeutika kompatibel28,29,46,69. Es kann wahrscheinlich mit anderen Isotopen, einschließlich Radiometallen, verwendet werden. Obwohl für den Betrieb in einem radiochemischen Labor konzipiert, könnte die Plattform möglicherweise auch zur reagenzienökonomischen Optimierung einer Vielzahl chemischer Reaktionen außerhalb des Bereichs der Radiochemie eingesetzt werden. Kürzlich wurde über mehrere neue Plattformen und Techniken für die Durchführung des Screenings organischer Reaktionen in Volumina von 1,5–100 µL15,16 berichtet, und unsere Plattform könnte eine verbesserte Fähigkeit bieten, Reaktionstemperaturen und -zeiten für verschiedene gleichzeitige Reaktionen zu variieren.

In dieser Arbeit haben wir eine Plattform zur Optimierung der Radiosynthese entwickelt, die auf tröpfchenbasierten Reaktionsarrays basiert und die parallele Durchführung vieler Reaktionen (bis zu 64) mit jeweils minimalem Reagenzienverbrauch ermöglicht. In Kombination mit Hochdurchsatz-Analysemethoden34 ist es praktisch, Hunderte von Experimenten innerhalb weniger Tage durchzuführen. Diese Plattform ähnelt im Durchsatz zwar den auf Strömungschemie basierenden Optimierungsmethoden70, ermöglicht jedoch Untersuchungen aller Phasen des Syntheseprozesses, einschließlich der Trocknung/Aktivierung von [18F]Fluorid. In früheren Arbeiten wurde gezeigt, dass die Chips auch mit der Optimierung kompatibel sind von Reaktionen mit mindestens zwei Syntheseschritten29,46. Es ermöglicht außerdem eine einfache Variation der Reaktionslösungsmittel- und Reagenzienmengen ohne die Einschränkungen durchflussbasierter Systeme. Schließlich können Produktmengen nach der Optimierung durch Variation der Startaktivität skaliert werden.

Beispielsweise nutzten wir die Plattform, um die Produktion von [18F]Flumazenil, [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [18F]FEPPA aus ihren im Handel erhältlichen Vorläufern schnell zu optimieren. Mithilfe der Plattform wurde eine Reihe von Synthesen unter verschiedenen Bedingungen (85 für [18F]Flumazenil, 74 für [18F]PBR06, 64 für [18F]Fallypride und 8 für [18F]FEPPA) durchgeführt, die 6 verschiedene Reaktionsparameter umfassten . Für jede Bedingung wurden Replikatstudien durchgeführt und die für jeden Replikatsatz berechnete kleine Standardabweichung zeigte, dass die Plattform eine hohe Reproduzierbarkeit aufweist. Für [18F]Flumazenil waren die beobachteten Trends vergleichbar mit Optimierungsstudien, die mit herkömmlichen Radiosynthesizern durchgeführt wurden. Für andere Tracer liegen in der Literatur nur begrenzte Optimierungsdaten vor.

Diese Plattform bringt die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Hochdurchsatzexperimenten bequem auf den Bereich der Radiochemie. Es könnte Verwendung finden bei: (i) der schnellen Verfeinerung und Optimierung von Radiosyntheseprotokollen für bestehende oder neuartige Radiopharmazeutika, (ii) der Übersetzung bekannter makroskaliger Protokolle in das Tröpfchenformat und (iii) der Untersuchung neuartiger Markierungsmethoden. Die Hochdurchsatzplattform ermöglicht die Untersuchung viel weiterer Reaktionsbedingungen innerhalb des verfügbaren Parameterraums, was möglicherweise zur Entdeckung günstiger Reaktionsbedingungen führen kann, die aufgrund von Zeit, Kosten und geringem Durchsatz sonst möglicherweise nicht mit herkömmlichen Methoden versucht werden könnten. Die geringe Menge an Vorläufer, die für jede Reaktion erforderlich ist, ist ein entscheidender Vorteil, insbesondere in den frühen Stadien der neuartigen radiopharmazeutischen Entwicklung, in denen möglicherweise nur eine kleine Menge des Ausgangsmaterials verfügbar ist; Die Hochdurchsatzplattform ermöglicht die Entwicklung von Synthesen innerhalb kurzer Zeit und mit geringen Kosten.

Wasserfreies N,N-Dimethylformamid (DMF, 99,8 %), gekauft von Fisher Scientific, wasserfreies Dimethylsulfoxid (DMSO, ≥ 99,9 %), wasserfreies Acetonitril (MeCN, 99,8 %), 2,3-Dimethyl-2-butanol (Thexylalkohol, 98 %), 4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosan (K222, 98 %), Triethylamin (TEA, 99 %), Trifluoressigsäure (TFA, > 99 %), Tetrahydrofluran (THF, > 99,9 %, inhibitorfrei), Hexane (95 %), Dichlormethan (DCM, > 99,8 %), Aceton (99,5 %), Ammoniumformiat (NH4HCO2: 97 %) N-Methyl- 2-Pyrrolidon (NMP, 99,5 % wasserfrei), 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2(1H)-pyrimidinon (DMPU, 98 %), Ethylenglykol (99,8 %) und Kaliumcarbonat ( K2CO3, 99,995 % wurden von Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) bezogen. n-Butanol (nBuOH, 99 %) wurde von Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA) bezogen. Tetrabutylammoniumbicarbonat (TBAHCO3, 75 mM in Ethanol), Ethyl-5-methyl-8-nitro-6-oxo-5,6-dihydro-4H-benzo[f]imidazo[1,5-a][1,4] Diazepin-3-carboxylat (Nitromazenil; Vorläufer für [18F]Flumazenil, > 97 %) und Flumazenil (Referenzstandard, > 99 %), 2-((2,5-Dimethoxybenzyl)(2-phenoxyphenyl)amino)-2- Oxoethyl-4-methylbenzolsulfonat ([18F]PBR06-Vorläufer, > 95 %), 2-Fluor-N-(2-methoxy-5-methoxybenzyl)-N-(2-phenoxyphenyl)acetamid (Referenzstandard für [18F]PBR06, > 95 %), (S)-2,3-Dimethoxy-5-[3-[[4-methylphenyl)-sulfonyl]oxy]-propyl]-N-[[1-(2-propenyl)-2-pyrrolidinyl ]Methyl]benzamid ([18F]Fallypride-Vorläufer, > 90 %), Fallyprid (Referenzstandard, > 95 %), 2-(2-((N-4-phenoxypyridin-3-yl)acetamido)methyl)phenoxy)ethyl -4-Methylbenzolsulfonat ([18F]FEPPA-Vorläufer, > 90 %) und N-[[2-(2-Fluorethoxy)phenyl]methyl]-N-(4-phenoxypyridin-3-yl)acetamid (Referenzstandard für [ 18F]FEPPA, > 95 % wurden von ABX Advanced Biochemical Compounds (Radeberg, Deutschland) bezogen. DI-Wasser wurde aus einem Milli-Q-Wasseraufbereitungssystem (EMD Millipore Corporation, Berlin, Deutschland) erhalten. [18F]Fluorid ohne Trägerzusatz in [18O]H2O wurde von der UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility und der Crump Cyclotron Facility erhalten.

1 % Teflon AF 2400-Lösung wurde von Chemours bezogen. Positiver Fotolack (MEGAPOSIT SPR 220–7.0) und Entwickler (MEGAPOSIT MF-26A) wurden von MicroChem (Westborough, USA) bezogen. Zusätzliche Lösungsmittel und Chemikalien, die für die Herstellung mikrofluidischer Chips verwendet werden, einschließlich Methanol (MeOH, Reinraum-LP-Qualität), Aceton (Reinraum-LP-Qualität), Isopropanol (IPA, Reinraum-LP-Qualität), Schwefelsäure (96 %, Reinraum-MB-Qualität) und Wasserstoffperoxid ( 30 %, Reinraum-LP-Qualität) wurden von KMG Chemicals (Fort Worth, USA) gekauft.

Zur Durchführung von Tröpfchenreaktionen wurden täglich die folgenden Stammlösungen hergestellt. Die [18F]Fluorid-Stammlösung enthielt entweder 60 mM TBAHCO3 und 1,8 MBq/μL (48 μCi/μL) [18F]Fluorid in Wasser (d. h. für [18F]Flumazenil, [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [ 18F]FEPPA) oder 60 mM K222 mit 30 mM K2CO3 und 1,8 MBq/μL (48 μCi/μL) [18F]Fluorid in Wasser (d. h. für [18F]Flumazenil und [18F]PBR06) oder 60 mM von K222 mit 30 mM Cs2CO3 und 1,8 MBq/μL (48 μCi/μL) [18F]Fluorid in Wasser (dh für [18F]Flumazenil). Die [18F]Flumazenil-Vorläufer-Stammlösung enthielt 70 mM Vorläufer in DMSO, DMF, NMP, DMPU oder Ethylenglykol. Die [18F]PBR06-Vorläufer-Stammlösung enthielt 70 mM Vorläufer entweder in DMSO oder einer 1:1-V/V-Mischung aus Thexylalkohol und MeCN. Die [18F]Fallypride-Stammlösung enthielt 77 mM Vorläufer in einer 1:1-V/V-Mischung aus Thexylalkohol und MeCN. Die [18F]FEPPA-Stammlösung enthielt 30 mM Vorläufer in einer 1:1-V/V-Mischung aus Thexylalkohol und MeCN. Für [18F]Flumazenil war die Sammelstammlösung eine 2:1 Vol./Vol.-Mischung aus Reaktionslösungsmittel und Wasser, wenn DMSO oder DMF als Reaktionslösungsmittel verwendet wurde, oder eine 9:1 Vol./Vol. Mischung aus MeOH und H2O Sammelstammlösung bei Verwendung von NMP, DMPU oder Ethylenglykol als Reaktionslösungsmittel. Für [18F]PBR06, [18F]Fallypride und [18F]FEPPA war die Sammlungsstammlösung eine 9:1-V/V-Mischung aus MeOH und H2O.

Radioaktivitätsmessungen wurden mit einem kalibrierten Dosiskalibrator (CRC-25R, Capintec, Florham Park, NJ, USA) durchgeführt. Um die Startaktivität an jeder Reaktionsstelle zu berechnen, haben wir die Aktivität auf dem Chip gemessen, nachdem wir jeden einzelnen Punkt mit der anfänglichen [18F]Fluoridlösung beladen hatten (mittels Dosiskalibrator) und die vorherige Messung der Chipaktivität subtrahiert. Alle Messungen wurden auf einen gemeinsamen Zeitpunkt zerfallskorrigiert. Die Sammeleffizienz wurde bestimmt, indem die Aktivität der gesammelten Rohprobe von einem einzelnen Punkt durch die Startaktivität dividiert wurde, die an derselben Reaktionsstelle verwendet wurde (korrigiert um Zerfall). Die Fluorierungseffizienz wurde mittels Radio-TLC analysiert. Die rohe radiochemische Ausbeute (Roh-RCY) wurde durch Multiplikation der Sammeleffizienz mit der Fluorierungseffizienz berechnet. Die gesamte auf dem Chip verbliebene Restaktivität wurde gemessen, indem der Chip nach der Sammlung der Rohprodukte von jeder Reaktionsstelle in einen Dosiskalibrator gegeben wurde. Um die verbleibende Restaktivität auf dem Chip an jedem einzelnen Reaktionsort zu berechnen, wurde zunächst die Aktivitätsverteilung auf den Chips mittels Cerenkov-Bildgebung33,68,71 bestimmt. Für die Cerenkov-Bildgebung wurde ein Objektträger aus Glas (76,2 mm × 50,8 mm, 1 mm dick; C&A Scientific; Manassas, VA, USA) auf den Chip gelegt und die Aufnahmezeit betrug 5 Minuten. Rohbilder wurden wie zuvor beschrieben korrigiert34. Die Restaktivität für eine bestimmte Reaktionsstelle auf dem Chip wurde mit Hilfe einer benutzerdefinierten ROI-Analysesoftware (Region of Interest) berechnet, die in MATLAB (MathWorks, Natick, MA) geschrieben wurde. Für jede Reaktionsstelle wurde ein ROI gezeichnet und das integrierte Cerenkov-Signal aus dem Bild berechnet. Um die Menge der Restaktivität an einem bestimmten Reaktionsort zu quantifizieren, wurde das entsprechende integrierte ROI-Signal durch die Summe der integrierten Signale für alle ROIs dividiert und durch die gemessene gesamte Restradioaktivität auf dem Chip multipliziert. Dieser Wert könnte dann als Bruchteil der anfänglichen Radioaktivität ausgedrückt werden, indem die Restaktivität für einen bestimmten Reaktionsort durch die an diesem bestimmten Reaktionsort verwendete Anfangsaktivität (unter Berücksichtigung des Zerfalls) dividiert wird.

Die gleichzeitige Durchführung von 64 Reaktionen stellt eine erhebliche Herausforderung für die Analyse dar. Typische Methoden zum Spotten einer Probe pro TLC-Platte für typischerweise verwendete TLC-Plattenlängen und -bedingungen erfordern 2–7 Minuten pro Probentrennung und Auslesung und können praktisch nicht auf 64 Proben skaliert werden. Um die Analyse zu beschleunigen, wurden TLC-Platten (Kieselgel 60 F254; Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) mit mehreren Proben (8 Proben im Abstand von 0,5 mm) befleckt, wobei alle Proben parallel getrennt und gleichzeitig über Cerenkov-Bildgebung mit den von uns verwendeten Methoden ausgelesen wurden haben bereits berichtet34. Kurz gesagt wurden 8 Proben (jeweils 0,5 μl) auf eine 50 mm × 60 mm (B x L) große TLC-Platte getupft, wobei benachbarte Spots einen Abstand von 5 mm hatten. Entwickelte TLC-Platten wurden ausgelesen, indem die TLC-Platte mit einer Szintillatorplatte (50 mm × 35 mm, 1 mm dick, BC-400, Saint-Gobain, OH, USA) oder einem Objektträger aus Glas (76,2 mm × 50,8 mm, 1 mm dick, A&C Scientific), um Bilder des emittierten Lichts zu erhalten. Die Lösungsmittelfront brauchte etwa 2 Minuten, um 45 mm zurückzulegen (entsprechend einem Trennabstand von 30 mm). Die mobile Phase zur Trennung der [18F]Flumazenil-Rohprobe war 100 % MeCN, für [18F]PBR06-Rohproben 13:10:24:54 (v/v) Dichlormethan:Chloroform:Aceton:Hexane als mobile Phase, für [ 18F]FEPPA-Rohproben 25,6:37,5:36,5:0,4 (v/v) nBuOH:THF:Hexane:TEA als mobile Phase und [18F]Fallypride-Rohproben wurden unter Verwendung von 60 % MeCN in 25 mM HN4HCO2 mit 1 % TEA getrennt (v/v), wie bereits berichtet33. Weitere Informationen zu Rf-Werten und TLC-Trennstudien finden Sie im ergänzenden Abschnitt. 4.

Analytische Radio-HPLC wurde verwendet, um das Produkt jeder Synthese zu identifizieren (durch Co-Injektion mit Referenzstandard) und reine Produkte zu isolieren, um den Rf-Wert der Produktbanden in Radio-TLC zu bestätigen. Der Aufbau des Radio-HPLC-Systems umfasste ein Smartline-HPLC-System (Knauer, Berlin, Deutschland), ausgestattet mit einem Entgaser (Modell 5050), einer Pumpe (Modell 1000), einem UV-Detektor (254 nm; Eckert & Ziegler, Berlin, Deutschland) und Gamma- Strahlungsdetektor und Zähler (B-FC-4100 und BFC-1000; Bioscan, Inc., Poway, CA, USA). Bei allen HPLC-Trennungen wurde eine C18-Gemini-Säule (Kinetex, 250 × 4,6 mm, 5 µm, Phenomenex, Torrance, CA, USA) verwendet. Bei Verwendung einer mobilen Phase aus 3:1 H2O:MeCN mit 0,1 % TFA (v/v) und einer Flussrate von 1,0 ml/min betrug die Retentionszeit von [18F]Flumazenil 11 Minuten. Für [18F]PBR06 betrug die Retentionszeit 8 Minuten unter Verwendung einer mobilen Phase von 60:40 (v/v) MeCN:20 mM Natriumphosphatpuffer (pH = 5,8) mit einer Flussrate von 1,5 ml/min. [18F]Fallypride-Proben wurden mit einer mobilen Phase aus 60 % MeCN in 25 mM HN4HCO2 mit 1 % TEA (v/v) und einer Flussrate von 1,5 ml/min getrennt, was zu einer Retentionszeit von 4,5 min führte. [18F]FEPPA-Proben wurden mit einer mobilen Phase von 70:30 v/v H2O:EtOH mit 0,1 % H3PO4 bei 0,8 ml/min getrennt, was einer Retentionszeit von 15,5 min entspricht.

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Referenzen herunterladen

Die Autoren danken Roger Slavik, Giuseppe Carlucci und den Mitarbeitern der UCLA Ahmanson Biomedical Cyclotron Facility für die großzügige Bereitstellung von [18F]Fluorid für viele dieser Studien. Wir danken auch Jeffrey Collins für die Herstellung des [18F]Fluorids für unsere späteren Studien. Mikrofluidische Substrate wurden im UCLA Integrated NanoSystems Cleanroom (ISNC) hergestellt, und wir danken den Mitarbeitern für die technische Unterstützung. Diese Arbeit wurde teilweise vom National Cancer Institute (R21 CA212718 und R33 CA240201), dem National Institute of Mental Health (R44 MH097271), dem National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (R21 EB024243 und T32 EB002101) und der UCLA unterstützt Eugene Cota Robles Fellowship (an AR).

Interdepartementales Graduiertenprogramm für Physik und Biologie in der Medizin, University of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles, CA, USA

Alejandra Rios & R. Michael van Dam

Abteilung für Molekulare und Medizinische Pharmakologie, David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, CA, USA

Travis S. Holloway und R. Michael van Dam

Abteilung für Bioingenieurwesen, UCLA, Los Angeles, CA, USA

Philip H. Chao & R. Michael van Dam

Abteilung für Physik und Astronomie, UCLA, Los Angeles, CA, USA

Christian DeCaro

Institut für Gesellschaft und Genetik, UCLA, Los Angeles, CA, USA

Chelsea C. Okoro

Crump Institute for Molecular Imaging, UCLA, Los Angeles, CA, USA

Alexandra Rios, Travis S. Holloway, Philip H. Chao, Christian De Caro, Chelsea C. Okoro und R. Michael van Dam

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AR führte die Experimente durch und analysierte die Daten. TSH und CO unterstützten die Experimente. PHC entwarf das Hochdurchsatzgerät, und AR und PHC bauten und charakterisierten das System. CD stellte die Multireaktions-Siliziumchips her. AR und RMV trugen zum experimentellen Design bei und verfassten das Manuskript. RMV betreute das Projekt. Alle Autoren haben das Manuskript bearbeitet und die endgültige Fassung genehmigt.

Korrespondenz mit R. Michael van Dam.

Dr. van Dam ist Gründer von Sofie, Inc. und erhielt Forschungsunterstützung für Aspekte dieses Projekts über einen Bundeszuschuss-Untervertrag. Die übrigen Autoren erklären keine Interessenkonflikte.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Rios, A., Holloway, TS, Chao, PH et al. Reaktionsarrays im Mikrolitermaßstab für wirtschaftliche Hochdurchsatzexperimente in der Radiochemie. Sci Rep 12, 10263 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14022-2

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Eingegangen: 09. Dezember 2021

Angenommen: 31. Mai 2022

Veröffentlicht: 17. Juni 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14022-2

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