Đang tải... (xem toàn văn)
Tác giả của đề tài mong muốn chia sẻ kinh nghiệm trong việc xây dựng và hoàn thiện quy trình sản xuất 11C-Acetate đơn giản và đáng tin cậy, đáp ứng tiêu chuẩn cơ sở (TCCS) được xây dựng dựa theo dược điển Hoa Kỳ - U.S. Pharmacopeia 31-2008 (USP 31) và dược điển Anh quốc - British Pharmacopoeia BP online 2008.
Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học HỒN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT THUỐC PHĨNG XẠ 11C-ACETATE TẠI BỆNH VIỆN CHỢ RẪY Nguyễn Thị Phương Nam*, Nguyễn Cơng Đức*, Ngơ Thanh Linh*, Hồng Cơng Khu* TĨM TẮT Mục tiêu: Dung dịch tiêm Sodium Acetate ((1-11C)) gọi tắt 11C-Acetate loại thuốc phóng xạ sử dụng ghi hình sử dụng máy chụp hình positron cắt lớp (PET: Positron Emission Tomography) để chẩn đoán theo dõi số bệnh lý ung thư tim mạch, đặc biệt ung thư gan ung thư tiền liệt tuyến Do đồng vị phóng xạ 11C có thời gian bán hủy ngắn (khoảng 20 phút) nên để sử dụng dược chất gắn với đồng vị phóng xạ 11C phục vụ cho cơng việc nghiên cứu, chẩn đốn bệnh lựa chọn sản xuất nơi có trang bị máy gia tốc, bệnh viện Chợ Rẫy Chúng mong muốn chia sẻ kinh nghiệm việc xây dựng hồn thiện quy trình sản xuất 11C-Acetate đơn giản đáng tin cậy, đáp ứng tiêu chuẩn sở (TCCS) xây dựng dựa theo dược điển Hoa Kỳ - U.S Pharmacopeia 31-2008 (USP 31) (1) dược điển Anh quốc - British Pharmacopoeia BP online 2008 Phương pháp: 11C-Acetate tổng hợp carboxyl hóa thuốc thử Grignard (CH3MgBr) với (11C)CO2 sản xuất từ máy gia tốc, sau thủy phân acid phosphoric (H3PO4) tinh chế sản phẩm Khi chiếu xạ 20-25 phút từ máy gia tốc Cyclotron Eclipse – HP Siemens 11 MeV với dòng proton từ 40-50 µA tổng hợp 160-280 mCi (5920-10360 MBq) dung dịch tiêm 11C-Acetate sau 12 phút tổng hợp hệ Acetate Explora AC Siemens Kết quả: Tính đến nay, bệnh viện Chợ Rẫy tiến hành sản xuất kiểm tra chất lượng 07 lơ thuốc phóng xạ 11C-Acetate với độ tinh khiết hóa phóng xạ sản phẩm cuối 11C-Acetate > 95% ghi hình cho 13 bệnh nhân máy PET-CT scan Kết luận: Quy trình sản xuất 11C-Acetate mà chúng tơi đưa quy trình đơn giản đáng tin cậy Trong tương lai, tiếp tục sản xuất thuốc phóng xạ 11C-Acetate với chất lượng tốt để phục vụ cho nhiều bệnh nhân Từ khóa: (11C)Acetate, Sodium Acetate ((1-11C)), Dược chất phóng xạ cho PET, Kiểm tra chất lượng ABSTRACT COMPLETE THE SYNTHESIS PROCEDURE OF 11C-ACETATE RADIOPHARMACEUTICAL IN CHO RAY HOSPITAL Nguyen Thi Phuong Nam, Nguyen Cong Duc, Ngo Thanh Linh, Hoang Cong Khu * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 18 - Supplement of No - 2014: 553-558 Objectives: Sodium Acetate C11 Injection (11C-Acetate) is a radiopharmaceutical used for PET (Positron Emission Tomography) imaging for diagnosis and follow-up cancer and cardiac diseases, especially liver cancer and prostate cancer Since the half-life of 11C is short (about 20 minutes), 11C labelled radiopharmaceuticals must be produced in facilities where cyclotrons are equipped and Cho Ray hospital satisfies all requirements We wish to share our experiences in establishing and improving a simple and reliable procedure for 11C-Acetate synthesis, meeting the SOPs (Standard Operating Procedures) built according to United State Pharmacopeia 31-2008 and British Pharmacopoeia BP online 2008 * Đơn vị PET-CT Cyclotron, Bệnh viện Chợ Rẫy Tác giả liên hệ: ThS.KS Nguyễn Thị Phương Nam, ĐT: 0982628371; Email: phuongnamnguyen_nri@yahoo.com Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 553 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Methods: 11C-Acetate is synthesized by carboxylation of Grignard (CH3MgBr) with cyclotron-produced (11C)CO2, following by hydrolysis with phosphoric acid (H3PO4) and purification For a 20-25 minute irradiation from 11 MeV Eclipse HP Cyclotron using a 40-50 µA proton beam, 160-280 mCi (5920-10360 MBq) of 11CAcetate is produced within 12 minutes from Explora AC Acetate Module Results: Up to now, 07 batches of 11C-Acetate have been successfully produced with radiochemical purities were more than 95% and 13 patients were imaged by PET-CT scanner in Cho Ray hospital Concolusions: This is a simple and reliable procedure for 11C-Acetate synthesis In the future, we hope that we will continue to produce more 11C-acetate batches with higher radiochemical yields and purities for serving more patients Keywords: (11C)Acetate, Sodium Acetate ((1-11C)), PET radiopharmaceuticals, Quality control chẩn đoán ung thư tiền liệt tuyến ung GIỚI THIỆU thư gan(4,6,5) Dung dịch tiêm Sodium Acetate ((1-11C)) gọi THỰC NGHIỆM tắt 11C-Acetate dung dịch vơ trùng thích hợp để tiêm tĩnh mạch, phần phân Hóa chất tử carboxyl đánh dấu với (11C)carbon - Thuốc thử Methyl magnesium bromide phóng xạ Đồng vị phóng xạ carbon 11C phát (CH3MgBr) 3M positron (β+) có thời gian bán hủy vật lý 20,4 - Dung dịch Sodium bicarbonate (NaHCO3) phút Positron (β+) di chuyển vài mm 8,4% mơ trước va chạm với electron - Dung dịch nước muối NaCl 0,9% nguyên tử vật chất Lúc này, positron electron - Dung dịch acid Phosphoric (H3PO4) 10% tạo tượng tức cỡ khoảng 10-10 giây gọi tượng “positronium” trước xảy - Diethyl ether tượng hủy cặp sinh tia gamma theo - Acetone hướng ngược gần 1800, tia gamma có Tất hóa chất đạt độ tinh khiết lượng 511 KeV theo định luật bảo toàn cao lượng xung lượng, tia gamma Hệ thống sản xuất kiểm tra chất lượng sau ghi lại đầu dò PET bao quanh bệnh nhân Đồng vị (11C) CO2 trước tiên tạo từ máy gia tốc Eclipse HP 11MeV hãng Khi vào thể, Acetate nhanh chóng Siemens, sau chuyển qua hệ tổng hợp chuyển hóa thành acetyl-CoA tế bào Acetate Explora AC (Hình 1), hệ tổng hợp Acetyl-CoA chất chuyển hóa trung gian đặt tủ kín có che chắn phóng xạ cho tổng hợp cholesterol acid béo hãng Comecer, Ý Hoạt độ phóng xạ Acetyl-CoA tham gia vào chu trình tricarboxylic sản phẩm cuối xác định máy acid (TCA) tạo thành carbon dioxide đo hoạt độ phóng xạ PET-Dose, Comecer Việc nước(11,9,4,5) Trong tim, Acetate bị chuyển hóa kiểm tra chất lượng sản phẩm cuối bao thành carbon dioxide Ngược lại, tế bào gồm xác định pH, nội độc tố vi khuẩn, độ tinh khối u, Acetate bị chuyển hóa thành acid béo khiết hóa phóng xạ máy sắc ký lỏng cao enzyme FAS (Fatty Acid Synthetase) Hiện nay, 11C-Acetate sử dụng PET cho việc áp Agilent 1200, lượng dung mơi dư sản phẩm máy sắc ký khí hiệu Agilent nghiên cứu q trình trao đổi chất oxy hóa Technologies 7890A, độ hạt nhân tim lưu lượng máu khu vực tim Ngoài ra, 11C-Acetate xem thuốc phóng xạ đầy máy phân tích phổ đa kênh MCA hứa hẹn ghi hình PET-CT độ nhạy cao 554 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Sản xuất (11C)CO2 Điểm đặc trưng đồng vị phóng xạ Carbon-11 (11C): lượng β+ cực đại Emax (β+) = 0,96 MeV (99,78%); lượng tia gamma E(γ) = 0,511 MeV (199,5%); thời gian bán phân rã vật lý T1/2 = 20,48 phút (11C)CO2 sản xuất việc chiếu xạ hỗn hợp khí N2O2 (97,5% N2 + 2,5% O2) với tỷ lệ hỗn hợp 39:1 thông qua phản ứng hạt nhân 14N(p,α)11C, dùng proton lượng 11 MeV từ máy gia tốc Eclipse HP với cường độ dòng bia 40-50 µA thể tích bia khí 9,5 mL Sau chiếu xạ, bia chuyển từ máy gia tốc sang hệ tổng hợp hóa học, q trình thực tự động cách dùng khí heli đẩy bia đường ống có che chắn chì Qui trình tổng hợp 11C-Acetate (10) Quá trình tổng hợp 11C-Acetate gồm 03 giai đoạn: Giai đoạn Trong giai đoạn đầu trình sản xuất, (11C)CO2 từ bia chiếu xạ qua van kim (để điều khiển tốc độ bọt khí q trình chuyển đồng vị phóng xạ) chuyển đến bình phản ứng đóng kín nút cao su có chứa sẵn dung dịch methylmagnesium bromide (CH3MgBr) diethyl ether Dung dịch làm lạnh bình phản ứng để ngăn bay dung môi suốt q trình chuyển đồng vị phóng xạ (11C)CO2 phản ứng với CH3MgBr để tạo anion (11C) acetate ((11C)CH3CO2–) theo phản ứng sau: (11C)CO2 + CH3MgBr→(11C)CH3CO2– Sau hoàn tất trình chuyển bia, lượng nhỏ nước thêm vào bình phản ứng để ngăn chặn phần CH3MgBr khơng phản ứng Bình phản ứng sau làm nóng đến 135oC dung mơi bay dòng khí helium thổi từ bia tới Trong giai đoạn cuối q trình bay hơi, dòng khí helium chạy trực tiếp vào bình phản ứng Dung mơi vào lọ giữ chất thải lỏng, anion (11C) Acetate khơng bay bình phản ứng Nghiên cứu Y học Sau kết thúc trình bay dung mơi, chất trung gian bình phản ứng bị thủy phân việc thêm dung dịch acid phosphoric (H3PO4) Acid phản ứng với anion (11C)acetate để tạo (11C)CH3CO2H theo phản ứng sau: (11C)CH3CO2– + H+ → (11C)CH3CO2H Giai đoạn (11C)CH3CO2H chưng cất từ bình phản ứng sang lọ sản phẩm trung gian có chứa hỗn hợp kiềm gồm nước muối NaCl 0,9% dung dịch Sodium bicarbonate (NaHCO3) (11C)CH3CO2H phản ứng với bicarbonate để tạo (11C)CH3CO2– theo phản ứng sau: (11C)CH3CO2H + HCO3– → (11C)CH3CO2– Giai đoạn Trong giai đoạn cuối trình sản xuất, lọ sản phẩm trung gian nén nitrogen để đẩy dung dịch (11C)CH3CO2– từ hệ tổng hợp sang lọ chứa sản phẩm cuối cùng, thông qua phin lọc vô trùng 0,22 µm Kiểm tra chất lượng sản phẩm 11C-Acetate Nhận diện nhân phóng xạ Nhân phóng xạ nhận diện cách tính tốn thời gian bán rã đồng vị (11C)Carbon từ phép đo hoạt độ phóng xạ bình sản phẩm đặt buồng đo máy đo hoạt độ phóng xạ PET-Dose, xác định hoạt độ phóng xạ, biểu thị dạng mCi (MBq), theo khoảng thời gian xác định, tối thiểu 1/5 thời gian bán rã đồng vị (11C)Carbon Thời gian bán rã (11C)Carbon 20,4 ± 0,5 phút Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ Dùng mẫu dung dịch 11C-Acetate cần kiểm tra đặt vào buồng ion hóa phổ kế gamma MCA (Multi Channel Analyzer), ghi phổ tia gamma mẫu Phổ tia gamma dung dịch phải đồng với phổ tia gamma mẫu chuẩn (11C) Carbon biểu thị đỉnh lớn 0,511 MeV Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 555 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Hình Hệ tổng hợp Acetate Explora AC Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển hệ tổng hợp hóa học 11C-Acetate Độ tinh khiết hóa học Xác định dư lượng dung môi Ether dung dịch 11C-Acetate máy sắc ký khí hiệu Agilent Technologies GC 7890A Hệ cột DBWAX: Dài 30 (m); I.D 0,250 (mm); Film 0,25 (µm); Giới hạn nhiệt độ: từ 20oC đến 250oC (Durabond) USA Thời gian lưu Ether chuẩn mẫu chênh lệch khoảng ± 10% Không có đỉnh lạ xuất phổ Dung mơi dư lô: CEther < 0,5g/100 mL Độ tinh khiết hóa phóng xạ Xác định độ tinh khiết hóa phóng xạ dung dịch 11C-Acetate máy sắc ký lỏng cao áp HPLC hiệu Agilent 1200 - Điều kiện chạy máy sắc ký: + Cột: Zobrax – Eclipse plus C18 (4,6 mm x 250 mm, µm) + Pha động: Acetonitrile : H2O (20:80) + Detector: UV, bước sóng 210 nm + Radiation detector + Tốc độ dòng: 1,2 mL/phút + Bơm mẫu tay, thể tích buồng tiêm: 20 µL 556 + Thời gian chạy: 10 phút Bơm 20 µL dung dịch 11C-Acetate vào hệ sắc ký, ghi lại phổ sắc ký đo diện tích đỉnh Diện tích đỉnh phóng xạ 11CAcetate khơng nhỏ 95% tổng diện tích đỉnh có mẫu Sai số thời gian lưu dung dịch 11C-Acetate dung dịch chuẩn ± 10% Các tiêu sinh học: Để xác định độ vô trùng, sản phẩm sau lưu giữ để phân rã hết phóng xạ gửi đến phòng thí nghiệm vi sinh học để xác định diện vi khuẩn nấm mốc Nội độc tố vi khuẩn xác định phương pháp LAL test (Limulus amebocyte lysate) dùng máy Endosafe Portable Test System (PTS) KẾT QUẢ Tổng hợp 11C-Acetate Sau chiếu xạ, khí (11C)CO2 từ bia qua van kim vào lọ phản ứng, tốc độ dòng nhỏ 100 mL/phút Dòng khí helium có chứa (11C)CO2 thổi qua 140 µL dung dịch methylmagnesium bromide (CH3MgBr) 3M pha loãng với mL diethyl ether chứa sẵn bình Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 phản ứng 10mm x 75mm đóng kín nút cao su Nước vơ trùng thêm vào bình phản ứng sau bình phản ứng làm nóng lên đến 1350C Sử dụng dòng khí helium để làm bay diethyl ether Chất trung gian bị thủy phân việc thêm 0,5 mL dung dịch acid phosphoric (H3PO4) 10% vào bình phản ứng Sau bình phản ứng làm nóng nhiệt độ 1350C để chưng cất 11C-Acetate vào lọ sản phẩm trung gian có chứa sẵn hỗn hợp mL nước muối NaCl 0,9% 40 µL dung dịch Sodium bicarbonate (NaHCO3) 8,4% Sản phẩm cuối cho qua phin lọc vơ trùng 0,22 µm Hoạt độ phóng xạ trung bình sản phẩm C-Acetate thu 160-280 mCi (5920-10360 MBq) thời gian tổng hợp 12 phút tính từ lúc kết thúc chiếu bia chiếu xạ máy gia tốc Eclipse – HP 11 MeV với cường độ dòng 40-50 µA thời gian chiếu 20-25 phút 11 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 11C-Acetate Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ - nhận dạng hạt nhân phóng xạ Sử dụng máy đo hoạt động phóng xạ để xác định thời gian bán phân rã (11C)Carbon sản phẩm cuối Kết thời gian bán phân rã (11C)Carbon nằm khoảng 20,2 ± 0,2 phút Phổ gamma mẫu diện vị trí đỉnh 0,511 MeV (Hình 3) Độ tinh khiết hóa học Hình 3: Phổ gamma sản phẩm 11C-Acetate xác định phổ kế gamma MCA Nghiên cứu Y học chuẩn mẫu 0,37 ± 0,02 % Khơng có đỉnh lạ xuất phổ (Hình 5) Hình 4: Phổ phân tích sắc ký khí xác định hàm lượng Etherchuẩn Hình 5: Phổ phân tích sắc ký khí xác định hàm lượng Ether có mẫu Độ tinh khiết hóa phóng xạ Bơm 20 µL mẫu 11C-Acetate vào buồng tiêm HPLC Tín hiệu ghi nhận qua detector VWD (Variable Wavelength Detector, λ = 210 nm) detector phóng xạ với thời gian lưu Sodium Acetate chuẩn 1,924 ± 0,030 phút mẫu 11C-Acetate 1,918 ± 0,007 phút Độ tinh khiết hóa phóng xạ sản phẩm cuối 11C-Acetate 98,18 ± 1,48 % Sai số phần trăm thời gian lưu chuẩn Sodium Acetate sản phẩm cuối 0,323 % Ngoài ra, khơng có đỉnh lạ xuất phổ sắc ký (Hình 7) Hình 6: Phổ phân tích sắc ký lỏng cao ápcủa chuẩn Sodium Acetate Kết phân tích hàm lượng Ether dư mẫu máy sắc kí khí 0,006 ± 0,002 g/100 mL Sai số thời gian lưu Ether Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 557 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 hợp ngắn 12 phút chiếu xạ 20-25 phút từ máy gia tốc với dòng proton 40-50 µA; Độ tinh khiết hóa phóng xạ sản phẩm cuối 11CAcetate cao > 95% Chúng sản xuất thành công 07 lơ thuốc ghi hình 13 bệnh nhân máy PET-CT Trong tương lai, tiếp tục sản xuất thuốc phóng xạ 11C-Acetate với chất lượng tốt để phục vụ cho nhiều bệnh nhân TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 7: Phổ phân tích sắc ký lỏng cao ápcủa sản phẩm 11C-Acetate Các tiêu sinh học Kết kiểm tra độ vô trùng lô sản phẩm đạt Sản phẩm không chứa chất gây sốt, giới hạn hàm lượng endotoxin < 5,0 EU/mL KẾT LUẬN Quy trình sản xuất 11C-Acetate mà chúng tơi đưa quy trình đơn giản đáng tin cậy so sánh với quy trình khác (9,6,8,11,7,1,5), đáp ứng tiêu chuẩn sở (TCCS) xây dựng dựa theo dược điển Hoa Kỳ U.S Pharmacopeia 31-2008 (USP 31) dược điển Anh quốc - British Pharmacopoeia BP online 2008 (3,2) Tổng hợp 11C-Acetate đơn vị PET-CT Cyclotron, Bệnh viện Chợ Rẫy thực thiết bị đại gồm máy gia tốc Cyclotron Eclipse – HP 11MeV, hệ tổng hợp Acetate Explora AC, hệ thống kiểm tra chất lượng, hệ thống cảnh báo an tồn xạ Quy trình cho hoạt độ phóng xạ dung dịch tiêm11C-Acetate tương đối ổn định 160-280 mCi (5920-10360 MBq) thời gian tổng 558 10 11 Berridge MS., Cassidy EH., Miraldi F (1995) “(11C)Acetate and (11C)Methionine: Improved synthesis and quality control” Appl Radiat Isot.; 46(3): 173-175 Dược điển Anh quốc - British Pharmacopoeia BP online 2008 http://www.pharmacopoeia.co.uk/ixbin/bp.cgi?id=4478&a=print Dược điển Hoa Kỳ U S Pharmacopeia 31 (2008) (USP 31); 2: 1642 Grassi I, Nanni C, Allegri V, Morigi JJ, Montini GC, Castellucci P, Fanti S (2012) “The clinical use of PET with 11C-acetate” Am J Nucl Med Mol Imaging; 2(1): 33-47 Imaging & Contrast Agent Database Kruijer PS., Ter Linden T, Mooij R, Visser FC (1995) “A practical method for the preparation of (11C)Acetate” Appl Radiat Isot ; 46(5): 317-321 Le Bars D., Malleval M., Bonnefoi F., Tourvieille C (2006) “Simple synthesis of (1-11C) acetate” J Label Compd Radiopharm 2006; 49: 263–267 Moerlein SM., Gaehle GG., Welch MJ (2002) “Robotic preparation of Sodium Acetate C 11 Injection for use in clinical PET” Nucl Med Biol 2002 Jul; 29(5): 613-621 Oberdorfer F., Theobald A and Prenant C.(1996) “Simple Production of (1-Carbon-11)Acetate” J Nucl Med.; 37: 341-342 RDS ECLIPSE Operating Instructions Part Number 930007400 Revision A Software version 3.0.EI Soloviev D, Tamburella C (2006) “Captive solvent (11C)Acetate synthesis in GMP conditions” Applied Radiation and Isotopes 2006; 64: 995–1000 Ngày nhận bài: 12/03/2013 Ngày phản biện đánh giá báo: 19/08/2013 Ngày báo đăng: 30/05/2014 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV Chợ Rẫy 2013 ... 95% Chúng sản xuất thành công 07 lô thuốc ghi hình 13 bệnh nhân máy PET-CT Trong tương lai, chúng tơi tiếp tục sản xuất thuốc phóng xạ 11C-Acetate với chất lượng tốt để phục vụ cho nhiều bệnh nhân... phẩm 11C-Acetate Nhận diện nhân phóng xạ Nhân phóng xạ nhận diện cách tính tốn thời gian bán rã đồng vị (11C)Carbon từ phép đo hoạt độ phóng xạ bình sản phẩm đặt buồng đo máy đo hoạt độ phóng xạ. .. tra chất lượng sản phẩm 11C-Acetate Độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ - nhận dạng hạt nhân phóng xạ Sử dụng máy đo hoạt động phóng xạ để xác định thời gian bán phân rã (11C)Carbon sản phẩm cuối