一种锝-99m标记的丙基唑来双膦酸配合物及其制备方法 【技术领域】
一种锝-99m标记的丙基唑来双膦酸配合物及其制备方法，具体涉及锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸(PIDP)配合物及其制备方法，属于放射性药物和核医学领域。
背景技术
骨显像是评价骨质代谢活性的常用方法。骨组织由无机盐、有机物及水组成，而构成无机盐的主要成份是羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]晶体，占成人骨干重的2/3；有机物主要是骨胶原纤维和骨粘蛋白等。骨显像剂进入骨组织可能通过两种途径：一是与骨组织中的无机成份进行离子交换或化学吸附；二是与骨组织中的有机成份相结合。当骨骼病损时，病损区的骨骼可随血液供应多少、成骨旺盛或低下出现成骨或溶骨两种变化。在成骨损伤的新骨形成处可以同时沉积较多的晶体。这些晶体表面可吸附像锝-99m-亚甲基二膦酸盐(99Tcm-MDP)一类的趋骨显像剂，使之在骨显像上表现为放射性聚集的“热区”；而溶骨部位在骨显像上则表现为放射性缺损的“冷区”。因此当局部骨骼有病损时(如肿瘤、炎症、骨折等)所引起的局部血流和/或骨盐代谢及成骨过程的改变，均可在相应的骨显像上显示局部放射性异常，据此可对各种骨骼疾病做出诊断和明确定位。因此，骨显像在临床中得到了大量的应用。同位素骨显像可用于下列情况：(1)原发性骨肿瘤及骨肿瘤的软组织转移的早期诊断；(2)检查原因不明的骨痛；(3)选择骨骼病理组织学检查部位；(4)制定放疗计划；(5)淋巴瘤、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等其他系统肿瘤的术前分期及治疗后的随访；(6)对可疑肿瘤患者进行筛选；(7)骨骼炎性病变的诊断及随访；(8)应力性骨折、缺血性骨坏死等骨关节创伤的鉴别诊断；(9)Paget病的定位诊断及治疗后的随访。
最为成功地用于骨异常显像的放射性核素是99m锝[99Tcm]。1971年Subramanian等介绍的99Tcm-焦磷酸盐(99Tcm-PYP)标记物使骨显像学示踪剂的研究有了很大发展。首先是因为99Tcm的γ射线能量适中(140KeV)，半衰期较短(半衰期为6h)，适合于显像；其次，血清除较快；再次，该核素由反应堆生产，价格便宜，能够推广使用。
第一个成功的99Tcm标记磷酸盐化合物为99Tcm-PYP，它是带P-O-P键的无机物，在血和软组织中的清除较慢，这可能是因为它们与血中的蛋白有较高的结合，影响了骨对其的摄取，且具有P-O-P键的化合物在血液和软组织中以及骨骼的表面易被磷酸酶水解。1972年，Perez等报道了1-羟乙基二膦酸(HEDP)与99Tcm的络合，首次将焦磷酸中的P-O-P键用P-C-P键替代[即氧原子(O)用碳原子(C)替换]获得的99Tcm标记的双膦酸盐；1973年，Subramanian等人制备出了99Tcm-亚甲基二膦酸盐(99Tcm-MDP)；1980年，Bevan等人制备出了99Tcm-亚甲基羟基二膦酸盐(99Tcm-HMDP)。经研究发现，二膦酸盐中有P-C-P，在体内比多磷酸更为稳定，这或许与它们在体内的水解作用有关，同时它们又具有骨摄取高且迅速、血液和软组织清除快的优点，尤其99Tcm-MDP，是目前最常用的骨显像剂，该化合物稳定性好、骨吸收高、血清除快、毒性低，是理想的骨显像剂。目前比较成功的锝-99m(99Tcm)标记的双膦酸的化学结构如结构通式1所示。虽然99Tcm-MDP是目前临床上常用的骨显像剂，且全身骨显像诊断骨转移的灵敏度高于CT、R及X线检查，但特异性相对较低，因此，有必要进一步研究新型的双膦酸盐骨显像剂。
R＝CH2：99mTc-methylene diphosphonate(99mTc-MDP)
R＝CHOH：99mTc-hydroxymethylene diphosphonate(99mTc-HMDP)
R＝C(OH)CH3：99mTc-hydroxyethylene diphosphonate(99mTc-HEDP)
结构通式1
自1968年Fleisch等人发现双膦酸盐类化合物的亲骨作用以来，双膦酸盐类药物已经经历了三代产品。第一代研究始于上世纪60年代后期，其结构中C上侧链为直链烷基或有卤素取代，氯屈膦酸二钠(Clodronate)(芬兰Leiras药厂生产，1986年首次上市，商品名为Bonefos)和依替膦酸二钠(Etidronate)(七十年代于美国上市，现收载于美国药典)为其代表，其有效剂量与中毒剂量的差距即安全范围狭窄；第二代药物于C上侧链中引入末端氨基，如帕米膦酸二钠(Pamidronate)(瑞士Ciba-Geigy公司开发，1989年首次上市，商品名为Aredia)、阿仑膦酸钠(Alendronate)(美国Merck公司开发，商品名为Fosmax)、伊本膦酸钠(Ibandronate)和奥帕膦酸钠(olpadronate)。第三代于上世纪80年代开发，其结构具有环状侧链，包括替鲁膦酸二钠(Tiludronate)、因卡膦酸二钠(YM-175)、利塞膦酸二钠(Risedronate)和唑来膦酸钠(Zoledronate)(瑞士诺华公司开发，2000年首次在加拿大上市，商品名Zometa)。第一代和第二代的双膦酸盐药物主要用作为骨质疏松的防治药物，第三代的双膦酸盐药物不仅用作骨质疏松的防治药物，而且还用于治疗恶性肿瘤引起的骨转移的疼痛及高钙血症。
因卡膦酸二钠是日本山之内公司开发的第三代双膦酸盐，于1997年在日本上市，临床适应症为恶性肿瘤骨转移引起的疼痛及高钙血症的“注射用因卡膦酸二钠”。国外已有文献(Makoto S，Susumu S，Hiroshi I.New bone-seeking agent：Animal study of Tc-99m-incadronate.Annals of Nuclear Medicine，2002；16：55～59)用锝-99m标记因卡膦酸二钠作为骨显像剂的报道。
美国专利US 4939130(1990)报道了多种咪唑双膦酸，其中之一是化学名为2-(咪唑-1-基)-1-羟基乙烷-1，1-双膦酸的化合物，即唑来膦酸(Zoledronic Acid，ZL)，目前成为治疗恶性肿瘤骨转移引起的高钙血症及多发性骨髓瘤和实体瘤所致骨转移引起的疾病地综合疗效最好的药物(Corey E，Brown L G，Quinn JE，etal.Zoledronic acid exhibits inhibitory effects on osteoblastic and osteolyticmetastases of protate cancer.Clinical Cancer Research，2003；9，：295～306)。现在我们用锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸(PIDP)配合物进行骨显像，并与锝-99m标记的MDP和ZL进行比较，经比较发现本产品的骨组织摄取量(Am，骨)(％ID/g)和(Am，骨/Am，血)比文献中报道的MDP的高，且组织清除速率明显优于MDP和ZL，目前国内外都未见报道。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种新型的骨显像剂：锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物(99Tcm-PIDP)。同时，本发明还提出了该锝-99m标记的双膦酸配合物的制备方法，以及它在人或动物的器官或组织中作为显像剂的用途，特别是用作骨显像剂。
本发明的技术方案：
1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸的化学结构如结构式2所示：
结构式2
其英文名为1-Hydroxy-2-(2-propyl-1H-imidazole-1-yl)ethylidene-1，1-bisphosphonic，简称为PIDP。
本发明提供一种放射性锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物，简写为99Tcm-PIDP，其结构如结构式3所示：
结构式3
其制备方法为：将配体PIDP、还原剂SnCI2·2H2O、pH缓冲液和高锝酸99TcmO4-溶液反应：在10mL西林瓶中加入含有5mg PIDP的钠盐溶液0.1mL及含1.0g/L SnCI2·2H2O、1mol/L盐酸溶液0.1mL，再加入37MBq新鲜的99TcmO4-淋洗液，用磷酸盐缓冲溶液调至pH为6并控制总反应体积为2mL，充分混匀，室温放置15min，即得锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物。
所制得的锝-99m标记的该双膦酸配合物，用于核医学诊断显像。
本发明的有益效果：本发明提出了一种新的双膦酸骨显像剂：锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物，对双膦酸药物进行了改进。同时，与文献[刘丽琴等，北京师范大学学报(自然科学版)，2003年4月第39卷第2期230～233页]报道的锝-99m标记的亚甲基双膦酸(99Tcm-MDP)和我们已经报道的99Tcm-ZL(专利号：200510038174.8)进行比较，本发明产品的骨组织摄取量(Am，骨)(％ID/g)和(Am，骨/Am，血)比文献值高，且组织清除速率比文献报道的快，说明本发明产品更具有作为骨显像剂的功能。
具体实施方案
实施例1
锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物(99Tcm-PIDP)的制备及其性能测定
1)99Tcm-PIDP的制备
(a)1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸(PIDP)配体的制备：以2-丙基咪唑为原料，按如下进行三步反应得到目标新化合物。
PIDP的合成反应路线
熔点：产物熔点229-231℃。
元素分析(C8H16N2O7P2)
C H N
计算值(％) 30.75 5.33 9.13
实测值(％) 30.58 5.61 8.92
质谱(FAB)：313(M-1)
红外(IR)：3148(vC-H)，3500-2600(vO-H)，1603(vC＝C)，1337(vC-N)，1098(vP＝O)
1H核磁共振谱(1HNMR)：
δ0.9，3H(3Ha)
δ1.7，2H(2Hb)
δ3.0-4.54，4H(2Hc，2Hf)
δ7.18-7.4，2H(1Hd，1He)
(b)99Tcm-PIDP的制备：在10mL西林瓶中加入含有5mg PIDP的钠盐溶液0.1mL及含1.0g/L SnCI2·2H2O的1mol/L盐酸溶液0.1mL，再加入37MBq新鲜的99TcmO-4淋洗液，用磷酸盐缓冲液调至pH为6.0，并控制总反应体积为2mL，充分混匀，室温放置15min即得锝-99m标记的1-羟基-2-(2-丙基-1H-咪唑-1-基)-乙烷-1，1-双膦酸配合物(99Tcm-PIDP)。
2)99Tcm-PIDP标记率的测定
TLC法，新华一号纸为支持物，展开剂采用双体系，体系1：丙酮∶生理盐水体积比2∶1；体系2：去离子水；体系1中，99TcmO-4、99TcmO2、99Tcm-PIDP的Rf值分别为0.8～1.0、0～0.1、0～0.1，体系2中，99TcmO-4、99TcmO2、99Tcm-PIDP的Rf值分别为0.8～1.0、0～0.1、0.8～1.0。经测定标记率达到95.8％(大于95％)。
3)99Tcm-PIDP的体外稳定性的测定
由于锝-99m的半衰期为6h，因此，将新制备的锝-99m标记的PIDP置于室温(25±2℃)，不同时间(1，2，3，4，5，6h)取样分析，考察锝-99m标记的PIDP在室温下的存放稳定性。实验结果表明，99Tcm-PIDP在室温下存放6h，其标记率仍大于95％，且外观均无明显变化，均能满足临床用药的要求。
4)99Tcm-PIDP在小鼠体内的生物分布
按照本实施例制备好标记率大于95％的99Tcm-PIDP溶液。将35只正常昆明小鼠(雌雄不拘，体重18～20g)，随机分成7组，每组5只。经尾静脉注射0.2mL约1.0MBq 99Tcm-PIDP后，于5、10、15、30、60、120和240min断头处死小鼠。取心、肝、脾、肺、肾、骨骼、肌肉、性腺、肠、胃、脑、血，称重后用γ计数仪测定放射性计数，并计算每克脏器的放射性计数占注入剂量的百分数(％ID/g)以及骨与各个组织的放射性之比，小鼠全部血液的质量按其体重的6.5％计算。每个时相取5组平行数据，实验结果以平均值表示。不同时间骨组织中摄取的99Tcm-PIDP的量(Am，骨)(％ID/g)分别为3.55，5.52，6.59，8.47，6.55，5.94，4.04；对应时间血液中99Tcm-PIDP的量(Am，血)(％ID/g)分别为7.11，4.91，2.56，1.81，0.81，0.20，0.065；Am，骨/Am，血分别为0.50，1.12，2.57，4.68，8.09，29.70，62.15。而文献[刘丽琴等，北京师范大学学报(自然科学版)，2003年4月第39卷第2期230～233页]报道的锝-99m标记的亚甲基双膦酸(99Tcm-MDP)在30，60，120和180min时的骨组织中摄取的量(Am，骨)(％ID/g)分别为3.26，4.79，3.87，7.71；对应时间血液中99Tcm-MDP的量(Am，血)(％ID/g)分别为0.47，0.28，0.15，0.12；Am，骨/Am，血分别为6.91，17.31，26.22，67.34。结合专利(申请号：200510038174.8)中报道的锝-99m标记的唑来膦酸中的软组织的清除情况，具体数据见表1：
表1.各药物的小鼠体内组织清除数据比较
从上表可以看出，在肝，脾肺等组织中，99Tcm-PIDP的清除速率明显优于99Tcm-MDP和99Tcm-ZL，且骨组织摄取量(Am，骨)(％ID/g)和(Am，骨/Am，血)比MDP高，说明本发明产品具有作为骨显像剂的潜力。
5)99Tcm-PIDP的兔骨显像
新西兰兔肌肉注射安定(2mL)和氯胺酮(2mL)麻醉后，由耳缘静脉注射99Tcm-PIDP 150MBq(2.5mL)，行SPECT显像。结果表明：注射后60min，兔骨显像效果良好，颅骨、脊柱和四肢显像明显，软组织已基本清除。其作为骨显像剂的功能得到了证实。