SUP11/SUPC碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡PET药物中的应用.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110393492.1	申请日：	2011.12.01
公开号：	CN102406952A	公开日：	2012.04.11
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权的转移IPC(主分类):A61K 51/00变更事项:专利权人变更前权利人:唐刚华变更后权利人:北京善为正子医药技术有限公司变更事项:地址变更前权利人:510080 广东省广州市越秀区中山二路58号变更后权利人:100000 北京市通州区永乐南二街4号登记生效日:20140627\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):A61K 51/00申请日:20111201\|\|\|公开
IPC分类号：	A61K51/00; A61P3/12	主分类号：	A61K51/00
申请人：	唐刚华
发明人：	唐刚华
地址：	510080 广东省广州市越秀区中山二路58号
优先权：
专利代理机构：	广州三环专利代理有限公司 44202	代理人：	程跃华
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内容摘要

本发明涉及11C-碳酸氢盐注射液(11C-HCO3-/11C-CO2)在制备酸碱失衡正电子发射断层(PET)显像剂中的应用。回旋加速器生产的11CO2，与装载在Sep Pak plus C18小柱中的过量NaOH溶液反应，生成11C-碳酸盐。用稀盐酸或NaH2PO4缓冲液(pH 3-4)中和后，即可得11C-碳酸氢盐注射液。该在柱制备法非常简单，易于快速、高产率实现以含不同11C-标记物形式的11C-碳酸氢盐注射液的自动化合成。制备的11C-碳酸氢盐注射液可用于与酸碱失衡病变有关的肿瘤、心脑血管疾病、炎症以及治疗监测PET显像。

权利要求书

1： 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用。
2：根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备肿瘤诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。
3：根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备炎症诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。
4：根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备心脑血管疾病诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。
5：根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其 11 11 特征在于 C- 碳酸氢盐注射液由以下方法制备：回旋加速器生产的 CO2，与装载在 Sep Pak 11 plus C18 小柱中的过量 NaOH 溶液反应，生成 C- 碳酸盐；用稀盐酸或 pH 3-4 的 NaH2PO4 缓 11 冲液中和后，即可得酸碱失衡 C- 碳酸氢盐注射液。
6：根据权利要求 5 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其 11 14 11 特征在于，使用自动化合成仪， C-CO2 通过 Cyclone 10/5 回旋加速器经 N(p， α) C 核反 11 应生产；生产的 C-CO2 在 He 气载带下直接经过 Sep Pak plus C18 小柱，被装载在 Sep Pak plus C18 小柱中的 0.5M NaOH 溶液吸附；瓶 B1 中的 0.3MpH 3-4 的 NaH2PO4 缓冲液或 0.02M 盐酸在 N2 气作用下经过 Sep Pak plus C18 小柱，中和小柱中的碱性溶液；并进一步经无菌 11 滤膜过滤后得 C- 碳酸氢盐注射液。
7：根据权利要求 5 或 6 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于，使用的自动化合成仪为北京派特生物有限公司 11C 多功能化学合成模块。 2 102406952 A CN 102406955 11 说明书 1/6 页 C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用【技术领域】 [0001] 本发明涉及正电子发射断层 (PET) 显像剂领域，尤其涉及 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用。【背景技术】 [0002] 人体体液保持着严格的酸 - 碱平衡 [1]。体液中含量最多的碳酸氢盐 / 二氧化碳 (HCO3-/CO2) 缓冲体系在维持体液酸 - 碱动态平衡中起着非常重要的作用。细胞外液主要缓冲物质为 HCO3 (NaHCO3)，在碳酸酐酶作用下，体内 HCO3 和 CO2 发生相互转化，能够抵销体液 [2， 3] 微弱酸碱变化，从而维持体内酸 - 碱动态平衡。许多疾病状态诸如炎症、缺血、癌症和肾脏疾病等都涉及酸碱 (pH) 变化 ( 酸碱失衡 )。研究表明，几乎所有肿瘤细胞外液 pH 都低于正常组织，因而肿瘤 pH 可作为研制诊断和治疗药物的靶点 [1]。组织细胞 pH 变化是代谢过程、质子转运和缓冲作用的综合结果 [1]，测定体液 pH 可为酸 - 碱失衡系统引起的疾病提供重要指证。尽管磁共振成像 (MRI)、磁共振波谱分析 (MRS)、正电子发射断层显像 (PET) 和光学成像已用于临床前 pH 显像研究，但是，目前尚没有无创伤性显像技术用于人体临床 pH 显像。 [0003] 靶向 pH 的 MRI 和 MRS 分子探针已有较多报道，如 2- 咪唑 -1- 基 -3- 乙氧羰基 1 [4， 5] 丙酸 (IEPA) 用于 H MRS 检测细胞外 pH(pHe) ， 3-[N-(4- 氟 -2- 三氟甲基 - 苯基 )- 磺 19 [4] 酰基 ]- 丙酸 (ZK-150471) 用于 F MRS 检测 pHe ，无机磷酸盐 (Pi) 用于 31PMRS 检测细 89 胞内 pH(pHi)[4]， 3- 氨基磷酸丙酯用于 31P MRS 检测 pHe[4]， Y-1， 4， 7， 10- 四氮杂环十二烷 89 89 [5] 13 基 - 四 ( 亚甲基磷酸 )( Y-DOTP) 用于 Y MRS 检测 pHe ，超极化 C- 标记碳酸盐用于 MRI [4， 5] 检测 pHe 和 pHi ， Gd-1， 4， 7， 10- 四氮杂环十二烷基 -1， 4， 7， 10- 四乙酰胺基 - 四磷酸酯 5[4， 5] 13 (Gd-DOTA-4AmP ) 用于 MRI 检测 pH ，以及 [1- C] 丙酮酸盐用于 MRS 检测心脏内 pHi[5， 6] 。PET 分子探针用于检测 pH 也有报道。吸入 11CO2 或注射 [2-11C]5， 5- 二甲基噁唑烷 -2， 11 4- 二酮 (DMO) 已初步用于 PET 检测 pH，但由于连续吸进 C-CO2 给药法，操作非常不方便； [5] 而 DMO 合成较困难，因而限制其临床进一步应用；最近，国外研究者研制了一种 64Cu 标记的低 pH 插入肽 (64Cu-pHLIP)，用于 PET 检测肿瘤 pH，显示较好应用前景 [5-7]。此外，荧光 [8， 9] (Cy5.5 和 Alexa750) 标记的 pHLIP 用于光学显像 pH，也展示较好应用前景。以上靶向 pH 分子探针，已用于肿瘤和心脑血管疾病的分子显像研究。然而，所有这些方法，进一步推 13 广应用于临床检测 pH，仍存在一定问题。其中，最有应用前景的内源性 C- 标记碳酸盐虽可克服外源性探针分子毒性的缺陷，但具有快速驰豫和灵敏度较低的缺陷 [1] ；无机磷酸盐 13 11 (Pi) 和 [1- C] 丙酮酸盐虽为内源性物质，但检测灵敏度有限；C-CO2(1) 其为气体，生产和 11 [10-12] ，操作非常不方便； (3) 方法准确性使用时防护比较困难； (2) 连续吸进 C-CO2 给药法 [5] 有待进一步提高；其余物质均属于人体外源性异物，除放射性之外，对人体仍有一定的毒副作用，而限制其临床应用。【发明内容】

说明书

本发明的目的就是为了克服现有酸碱平衡 PET 药物给药不方便或引入外源性物质对人体造成一定毒副作用的缺点，提供一种制备方法简单、使用简便、对人体无危害的 11 C- 碳酸氢盐注射液，及其在制备酸碱平衡 PET 药物中的应用。
     本发明制备的 11C- 碳酸氢盐注射液，根据其酸碱度的变化，其注射液中可含有不 11 11 11 同形式的 C- 标记物。若 pH ＜ 5.0，主要以 C-H2CO3 或 C-CO2( 占 95％ ) 形式存在，为酸 11 11 2性注射液；若 pH ＞ 8.0，主要以 C-HCO3 或 C-CO3 ( 占 98％ ) 形式存在，为碱性注射液； 11 11 若 pH 5.0-8.0，主要以 C-HCO3 和 C-CO2 平衡形式共存，为类中性注射液。以 11C-H2CO3 或 11 C-CO2( 占 95％ ) 形式存在的酸性注射液 (pH ＜ 5.0) 虽然主要是以 11C-CO2 形式存在，与 11 11 C-CO2 具有相类似用途。但酸性注射液与 C-CO2 存在显著不同，即：首先其剂型不同，前者为注射液，后者为气体剂型；其次，其给药方式也不一样，前者为静脉注射，后者为鼻腔吸入。
     本发明是这样实现的。
     回旋加速器生产的 11CO2，与装载在 Sep Pak plus C18 小柱中的过量 NaOH 溶液反 11 应，生成 C- 碳酸盐。用稀盐酸或 NaH2PO4 缓冲液 (pH 3-4) 中和后，即可得酸碱失衡 11C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO3-/11C-CO2)，其合成路线示于下。根据 11C- 碳酸氢盐酸碱度的变化， C- 标记物存在形式有所不同。 11
     C-CO2+NaOH → 11C-Na2CO3 11
     C-Na2CO3+H+ → 11C-NaHCO3
     用束流 20μA 轰击 5min，通常可得 11C- 碳酸氢盐注射液约 150mCi。11C- 碳酸氢盐未校正放射化学产率为 (90.0±5.0)％，总合成时间小于 5min。根据 11C- 碳酸氢盐注射液 11 酸碱度的变化， C- 标记物存在形式有所不同。若 pH ＜ 5.0，主要以 11C-CO2( 占 95％ ) 形式存在 [13]，为酸性注射液；若 pH ＞ 8.0，主要以 11C-HCO3- 或 11C-CO32-( 占 98％ ) 形式存在 [13]，为碱性注射液；若 pH 5.0-8.0，主要以 11C-HCO3- 和 11C-CO2 平衡形式共存，为类中性注射液。 11
     C- 碳酸氢盐注射液为无色透明、无沉淀的溶液 ( 铅玻璃后目测 )，有三种形式的 11 C- 碳酸氢盐注射液存在： pH ＜ 5.0，酸性注射液； pH 5.0-8.0，类中性注射液； pH ＞ 8.0，碱 11 11 性注射液。 C 半衰期为 (21±5.0)min( 采用半衰期计算法 )，放射性 TLC 测定 C- 碳酸氢 11 盐注射液放化纯度＞ 95％， C-CO2 无法用 TLC 检出。异常毒性检查：尾静脉给予 11C- 碳酸氢盐注射液 0.5mL 后，观察 48h，小鼠生长正常，无死亡及不良反应现象发生，解剖后观察，未见任何器官损伤。无菌检查和细菌内毒素检查均为阴性。
     动物实验表明，在 5min 和 30min 时，多数组织器官放射性摄取较高，胰腺有最高放射性摄取，其次为血液、肾脏和心脏。
     肿瘤模型 PET 显像表明，肿瘤组织对不同酸碱度的 11C-HCO3-/11C-CO2 均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO3-/11C-CO2 后 15 ～ 30min 时，肿瘤组织摄取放射性较高。
     炎症模型 PET 显像表明，炎症组织对不同酸度的 11C-HCO3-/11C-CO2 均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO3-/11C-CO2 后 30 ～ 60min 时，炎症组织摄取放射性较高。
     经检测，荷 S180 肉瘤组织、松节油诱导炎症组织和抗肿瘤治疗瘤组织 pH 偏弱酸性，而正常肌肉组织呈偏弱碱性。如果病变组织出现积液，其 pH 将接近正常肌肉组织。PET 11 显像表明，三种形式的 C- 碳酸氢盐注射液在荷 S180 肉瘤组织和松节油诱导炎症组织中均有较高放射性摄取。在注射 11C- 碳酸氢盐注射液早期，荷 S180 肉瘤组织对三种形式的

    411102406952 A CN 10240695511说明书3/6 页C- 碳酸氢盐注射液均有较高摄取，而给药 45min 后，荷瘤组织摄取三种形式 11C- 碳酸氢盐注射液放射性显著降低。但是，给药 15min 后，炎症组织对三种形式的 11C- 碳酸氢盐注射液均有较高摄取。若炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3 后，炎症组织摄取 11C- 碳酸氢盐注射液仍 11 较高，说明 NaHCO3 并不能封闭 11C- 碳酸氢盐注射液靶分子结合位点， C- 碳酸氢盐注射液靶分子结合容量较大。另外，模型小鼠经乙酰唑胺处理后，肿瘤组织和炎症组织对三种形式的 11 C- 碳酸氢盐注射液摄取均有一定程度的降低，特别是给药 45min 后，放射性摄取降低更为显著。
     体内生物分布表明，胰腺具有最高放射性摄取，各组织器官在注射放射性 30min 11 后放射性清除较快。因为类中性和碱性的 C- 碳酸氢盐注射液制备简单，且在肿瘤和炎症中 11 有较高放射性摄取，因而可用于肿瘤和炎症显像。此外， C- 碳酸氢盐注射液也可用于其它与酸碱失衡的疾病和治疗监测 PET 显像，是很容易转化到临床应用的酸碱失衡 PET 显像剂。 11
     本发明的 C- 碳酸氢盐注射液在柱制备法相当简单，现无文献报道，生产和使用 11 11 时防护也相对容易；使用 C 标记人体内最大缓冲体系 (HCO3 /CO2)，即 C- 碳酸氢盐注射液，静脉注射途径简单，可更真实反映体内组织和病变组织酸碱失衡状态，且很容易转化为临床应用。
     本发明的 11C 碳酸氢盐注射液使用的人体放射性剂量为： 5 ～ 30mCi。
     下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
     【图面说明】
     图 1 为 11C- 碳酸氢盐注射液自动化合成流程图。
     图 2 为 11C- 碳酸氢盐注射液 (pH8) 在正常小鼠体内生物分布图。
     图 3 为荷瘤小鼠的 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 3A 为 pH ＜ 5.0 的图像； 3B 为 pH6.0 ～ 7.0 ； 3C 为 pH ＞ 8.0 的图像。
     图 4 为炎症模型小鼠的 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A 和 B ： pH ＜ 5.0， C和D： pH6.0 ～ 7.0 ； E和F： pH ＞ 8.0。
     图 5 为炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3 后 4h 行 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A ： pH ＞ 8.0 ； B： pH ＜ 5.0。
     图 6 为炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3 后 5 分钟行 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A ： pH ＞ 8.0 ； B： pH ＜ 5.0。
     图 7 为炎症模型小鼠经乙酰唑胺处理后行 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A： pH ＜ 5.0， B： pH6.0 ～ 7.0 ； C： pH ＞ 8.0。
     图 8 为肿瘤模型小鼠经乙酰唑胺处理后行 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A： pH ＜ 5.0， B： pH ＞ 8.0。【具体实施方式】
     实施例的仪器、试剂和实验动物 11
     C 多功能化学合成模块 (PET-CS-II-IT-I11CH3I)，北京派特生物有限公司；安捷伦 1200 型分析型高效液相层析仪，美国 Agilent 公司；高效液相层析放射性检测仪，美国华盛顿 Bioscan 公司； Cyclone 10/5 回旋加速器，比利时 IBA 公司； GEMINIGXL-16 型 PET-CT 扫描仪，北爱尔兰 PHILIPS 公司； Sep Pak plus C18 小柱，为美国 Waters 公司产品；其余试剂均为国产分析纯。KM 小鼠 ( 雌雄不限 )，清洁级，购于中山大学医学院实验动物中心。
     实施例 1 11
     C- 碳酸氢盐注射液的自动化合成 11
     C- 碳酸氢盐注射液 (H11CO3-/CO2) 的在柱自动化合成流程图，示于图 1。11C-CO2 通过 Cyclone 10/5 回旋加速器经 14N(p， α)11C 核反应生产。生产的 11C-CO2 在 He 气载带下直接经过 Sep Pak plus C18 小柱，被装载在 Sep Pak plus C18 小柱中的 0.5M NaOH 溶液 (0.200mL) 吸附。瓶 B1 中的 0.3M NaH2PO4 缓冲液 (pH 3-4) 或 0.02M 盐酸 (5mL) 在 N2 气作用下经过 Sep Pak plus C18 小柱，中和小柱中的碱性溶液。并进一步经无菌滤膜过滤后得 11 11 - 11 C- 碳酸氢盐注射液 ( C-HCO3 / C-CO2) 注射液。样品用放射性薄层色谱 (TLC) 分析， TLC 11 11 展开剂为甲醇，固定相为硅胶， C- 碳酸氢盐或 C- 碳酸盐在原点。
     实施例 2
     2.1 11C- 碳酸氢盐注射液体内生物分布实验
     C57BL/6J 小鼠 40 只，雌雄各半， 5 周龄，体质量 20 ～ 25g。尾静脉注射 0.2mL 的 11 C- 碳酸氢盐缓冲液 (pH 8.0，约 100μCi， 3.7MBq)，分别于注射后 10、 30、 45、 60 和 90min，从眼部取血后，立即断头处死，解剖取出心、脑、肌肉、肝、肺和肾脏等脏器，称重后测量放射性计数，计算每克组织注射放射性剂量百分率 (ID％ /g)。每个时相为 4 只小鼠。 2.2 体内生物分布结果 11
     C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO3-/11C-CO2， pH 5.0 ～ 8.0) 在正常小鼠体内生物分布见图 2。由图 2 可知，在 5min 和 30min 时，多数组织器官放射性摄取较高，胰腺有最高放射性摄取，其次为血液、肾脏和心脏。其它时相 (10min、 45min 和 60min) 组织器官放射性摄取较低。
     实施例 3 肿瘤和炎症动物模型 11C- 碳酸氢盐 PET 显像
     3.1 实验步骤
     取 KM 小鼠 (20g 以上 )10 只，分别在其右下肢肌肉注射 0.20mL 的松节油致感染，小鼠注射部位出现红肿和活动障碍，最后取肌肉脓肿者入选。另取 C57BL/6J 小鼠 10 只，雌性， 5 周龄，体质量 20 ～ 25g。将 S180 肉瘤细胞株常规传代培养，收集对数生长期的细胞，用 7 1×PBS 溶液配成 2×10 个 /mL 的细胞悬液，在无菌条件下在小鼠右胁腰部皮下注射 0.1mL 瘤细胞悬液。7d 后可扪及皮下结节，待肿瘤长径长至约 1.0cm 时进行实验。
     首先腹腔注射 0.1mL 的 10％的水合氯醛溶液对模型小鼠进行麻醉，将 11C- 碳酸氢盐注射液和 2-18F-2- 脱氧 -D- 葡萄糖 (18F-FDG) 注射液稀释至 18.5MBq/mL。然后，经尾静 11 18 脉注射 0.2mL 的 C- 碳酸氢盐注射液或 F-FDG 注射液。注射后将小鼠固定在纸板上，放于 GEMINI GXL-16 型 PET-CT 扫描床上。分别于注射后 5min、 30min、 45min、 60min、 90min 行全身 PET/CT 动态扫描，先行 CT 扫描 (20mA， 110Kev)，然后行 PET 扫描 (3min/ 床位 )。经衰减矫正后，用计算机滤波反投影法进行图像重建，获得横断面、矢状面、冠状面断层图像及 MIP(maxmium intensity projection) 图像。
     3.2 肿瘤和炎症动物模型 PET 显像结果
     肿瘤模型 PET 显像表明，肿瘤组织对不同酸度的 11C-HCO3-/11C-CO2 均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO3-/11C-CO2 后 15 ～ 30min 时，肿瘤组织摄取放射性较高，尔后逐渐下降 ( 示于图 3A， 3B， 3C)。
     炎症模型 PET 显像表明，炎症组织对不同酸度的 11C-HCO3-/11C-CO2 均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO3-/11C-CO2 后 30 ～ 60min 时，炎症组织摄取放射性较高 ( 示于图 4A， 4B， 4C， 4D， 4E)。
     实施例 4
     4.1 乙酰唑胺抑制实验
     模型动物腹腔注射 1.0M NaHCO3(0.7mL)[13] 后 5min 和 4h 时，行 11 C-HCO3-/11C-CO2PET 显像。另外，按 50mg/kg 体重静脉注射碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺 ( 浓 [14] 度为 50mg/mL) ，给予乙酰唑胺 45min 后行 11C-HCO3-/11C-CO2PET 显像。
     4.2 摄取抑制试验结果
     腹腔注射 NaHCO3 后 5min 和 4h 时，行 11C-HCO3-/11C-CO2(pH ＞ 8.0) 和 11 C-HCO3-/11C-CO2(pH ＜ 5.0)PET 显像，在不同时间内炎症组织均有较高放射性摄取 ( 图 5A， 5B， 6A， 6B)。
     模型小鼠经乙酰唑胺处理后，肿瘤组织和炎症组织对三种形式的 11C- 碳酸氢盐注射液摄取均有一定程度的降低，特别是给药 45min 后，放射性摄取降低更为显著 ( 图 7A， 7B， 7C， 8A， 8B)。实施例 5 肿瘤和炎症 pH 测定
     5.1 测定方法、步骤：
     肿瘤和炎症 pH 用 MI-419 型针式 pH 微电极 ( 针直径为 0.8mm) 和 MI-402 型参比微电极 (Microelectrodes， Inc.， USA) 测定。剥离模型小鼠病灶处和对侧相应正常肌肉组织外皮肤，将针式 pH 微电极插入病灶组织中心部位，参比微电极放置于皮下部位，测定病灶组织 pH 值。另外，用同法测定对侧相应正常肌肉组织 pH 值。
     5.2 肿瘤和炎症组织 pH 测定结果
     各种模型动物其病变组织与正常肌肉组织 pH 值示于表 1。对于荷 S180 肉瘤小鼠模型和松节油诱导炎症模型，其肿瘤组织和炎症组织均略偏酸性 (pH 6.95)，而对侧正常肌肉组织略偏碱性 (pH 7.33)。对于抗肿瘤治疗 ( 环磷酰胺 ) 处理肿瘤模型，其肿瘤组织为中性 (pH 7.00)，而对侧正常肌肉组织略偏碱性 (pH 7.27)。
     表 1 模型动物病变组织与正常肌肉组织 pH 值 (n ＝ 5)
     本发明的 11C- 碳酸氢盐注射液在柱制备方法非常简单，易于快速、高产率实现 11 11 C- 碳酸氢盐注射液的自动化合成。制备的 C- 碳酸氢盐注射液可用于肿瘤、心脑血管疾病、炎症以及治疗监测 PET 显像。
     本发明不限于上述实施例。
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1、(10)申请公布号 CN 102406952 A (43)申请公布日 2012.04.11 CN 102406952 A *CN102406952A* (21)申请号 201110393492.1 (22)申请日 2011.12.01 A61K 51/00(2006.01) A61P 3/12(2006.01) (71)申请人唐刚华地址 510080 广东省广州市越秀区中山二路 58 号 (72)发明人唐刚华 (74)专利代理机构广州三环专利代理有限公司 44202 代理人程跃华 (54) 发明名称 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用 (57) 摘要本。

2、发明涉及 11C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO3-/11C-CO2) 在制备酸碱失衡正电子发射断层 (PET) 显像剂中的应用。回旋加速器生产的 11CO 2，与装载在 Sep Pak plus C18小柱中的过量 NaOH 溶液反应，生成 11C- 碳酸盐。用稀盐酸或 NaH2PO4缓冲液(pH 3-4)中和后，即可得 11C-碳酸氢盐注射液。该在柱制备法非常简单，易于快速、高产率实现以含不同 11C- 标记物形式的11C- 碳酸氢盐注射液的自动化合成。制备的 11C- 碳酸氢盐注射液可用于与酸碱失衡病变有关的肿瘤、心脑血管疾病、炎症以及治。

3、疗监测 PET 显像。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 6 页附图 6 页 CN 102406955 A1/1 页 2 1.11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用。 2. 根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备肿瘤诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。 3. 根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备炎症诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。 4. 根据。

4、权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于其在制备心脑血管疾病诊断和治疗检测 PET 药物中的应用。 5. 根据权利要求 1 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于 11C-碳酸氢盐注射液由以下方法制备：回旋加速器生产的11CO 2，与装载在Sep Pak plus C18小柱中的过量 NaOH 溶液反应，生成 11C- 碳酸盐；用稀盐酸或 pH 3-4 的 NaH 2PO4缓冲液中和后，即可得酸碱失衡 11C- 碳酸氢盐注射液。 6. 根据权利要求 5 所述的 11C- 碳酸。

5、氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于，使用自动化合成仪， 11C-CO 2通过 Cyclone 10/5 回旋加速器经 14N(p， )11C 核反应生产；生产的 11C-CO 2在 He 气载带下直接经过 Sep Pak plus C18小柱，被装载在 Sep Pak plus C18小柱中的 0.5M NaOH 溶液吸附；瓶 B1 中的 0.3MpH 3-4 的 NaH2PO4缓冲液或 0.02M 盐酸在 N2气作用下经过 Sep Pak plus C18小柱，中和小柱中的碱性溶液；并进一步经无菌滤膜过滤后得 11C- 碳酸氢盐注射液。 7.。

6、根据权利要求 5 或 6 所述的 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用，其特征在于，使用的自动化合成仪为北京派特生物有限公司 11C 多功能化学合成模块。权利要求书 CN 102406952 A CN 102406955 A1/6 页 3 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用【技术领域】 0001 本发明涉及正电子发射断层 (PET) 显像剂领域，尤其涉及 11C- 碳酸氢盐注射液在制备酸碱失衡 PET 药物中的应用。【背景技术】 0002 人体体液保持着严格的酸 - 碱平衡 1。体液中含量最多的碳酸氢盐 / 二氧化碳。

7、(HCO3-/CO2)缓冲体系在维持体液酸-碱动态平衡中起着非常重要的作用。细胞外液主要缓冲物质为HCO3-(NaHCO3)，在碳酸酐酶作用下，体内HCO3-和CO2发生相互转化，能够抵销体液微弱酸碱变化，从而维持体内酸-碱动态平衡 2， 3。许多疾病状态诸如炎症、缺血、癌症和肾脏疾病等都涉及酸碱 (pH) 变化 ( 酸碱失衡 )。研究表明，几乎所有肿瘤细胞外液 pH 都低于正常组织，因而肿瘤 pH 可作为研制诊断和治疗药物的靶点 1。组织细胞 pH 变化是代谢过程、质子转运和缓冲作用的综合结果 1，测定体液 pH 可为酸 - 碱失衡系统引起的疾病提供重要指。

8、证。尽管磁共振成像 (MRI)、磁共振波谱分析 (MRS)、正电子发射断层显像 (PET) 和光学成像已用于临床前 pH 显像研究，但是，目前尚没有无创伤性显像技术用于人体临床 pH 显像。 0003 靶向 pH 的 MRI 和 MRS 分子探针已有较多报道，如 2- 咪唑 -1- 基 -3- 乙氧羰基丙酸 (IEPA) 用于 1H MRS 检测细胞外 pH(pHe)4， 5， 3-N-(4- 氟 -2- 三氟甲基 - 苯基 )- 磺酰基 - 丙酸 (ZK-150471) 用于 19F MRS 检测 pHe4，无机磷酸盐 (Pi) 用于31PMRS 检测细胞内 pH(pHi。

9、)4， 3- 氨基磷酸丙酯用于 31P MRS 检测 pHe4，89Y-1， 4， 7， 10- 四氮杂环十二烷基 - 四 ( 亚甲基磷酸 )(89Y-DOTP) 用于 89Y MRS 检测 pHe5，超极化13C- 标记碳酸盐用于 MRI 检测 pHe 和 pHi4， 5， Gd-1， 4， 7， 10- 四氮杂环十二烷基 -1， 4， 7， 10- 四乙酰胺基 - 四磷酸酯 (Gd-DOTA-4AmP5-) 用于 MRI 检测 pH4， 5，以及 1-13C 丙酮酸盐用于 MRS 检测心脏内 pHi5， 6。PET 分子探针用于检测 pH 也有报道。吸入11CO 2或注射 2- 11。

10、C5， 5- 二甲基噁唑烷 -2， 4- 二酮 (DMO) 已初步用于 PET 检测 pH，但由于连续吸进 11C-CO 2给药法，操作非常不方便；而 DMO 合成较困难，因而限制其临床进一步应用 5 ；最近，国外研究者研制了一种 64Cu 标记的低 pH 插入肽 (64Cu-pHLIP)，用于 PET 检测肿瘤 pH，显示较好应用前景 5-7。此外，荧光 (Cy5.5 和 Alexa750) 标记的 pHLIP 用于光学显像 pH，也展示较好应用前景 8， 9。以上靶向 pH 分子探针，已用于肿瘤和心脑血管疾病的分子显像研究。然而，所有这些方法，进一步推广应用。

11、于临床检测 pH，仍存在一定问题。其中，最有应用前景的内源性 13C- 标记碳酸盐虽可克服外源性探针分子毒性的缺陷，但具有快速驰豫和灵敏度较低的缺陷 1 ；无机磷酸盐 (Pi)和1-13C丙酮酸盐虽为内源性物质，但检测灵敏度有限； 11C-CO 2(1)其为气体，生产和使用时防护比较困难； (2) 连续吸进 11C-CO 2给药法 10-12，操作非常不方便； (3) 方法准确性有待进一步提高 5 ；其余物质均属于人体外源性异物，除放射性之外，对人体仍有一定的毒副作用，而限制其临床应用。【发明内容】说明书 CN 102406952 A CN 1024。

12、06955 A2/6 页 4 0004 本发明的目的就是为了克服现有酸碱平衡 PET 药物给药不方便或引入外源性物质对人体造成一定毒副作用的缺点，提供一种制备方法简单、使用简便、对人体无危害的 11C- 碳酸氢盐注射液，及其在制备酸碱平衡 PET 药物中的应用。 0005 本发明制备的 11C- 碳酸氢盐注射液，根据其酸碱度的变化，其注射液中可含有不同形式的 11C- 标记物。若 pH 5.0，主要以11C-H 2CO3或 11C-CO 2( 占 95 ) 形式存在，为酸性注射液；若 pH 8.0，主要以 11C-HCO 3 - 或 11C-CO 3 2-( 占 9。

13、8 ) 形式存在，为碱性注射液；若 pH 5.0-8.0，主要以 11C-HCO 3 - 和 11C-CO 2平衡形式共存，为类中性注射液。以 11C-H 2CO3或 11C-CO 2( 占 95 ) 形式存在的酸性注射液 (pH 5.0) 虽然主要是以 11C-CO 2形式存在，与 11C-CO 2具有相类似用途。但酸性注射液与 11C-CO 2存在显著不同，即：首先其剂型不同，前者为注射液，后者为气体剂型；其次，其给药方式也不一样，前者为静脉注射，后者为鼻腔吸入。 0006 本发明是这样实现的。 0007 回旋加速器生产的 11CO 2，与装载在 Se。

14、p Pak plus C18小柱中的过量 NaOH 溶液反应，生成 11C- 碳酸盐。用稀盐酸或 NaH 2PO4缓冲液 (pH 3-4) 中和后，即可得酸碱失衡 11C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO3-/11C-CO2)，其合成路线示于下。根据 11C- 碳酸氢盐酸碱度的变化， 11C- 标记物存在形式有所不同。 0008 11C-CO 2+NaOH 11C-Na 2CO3 0009 11C-Na 2CO3+H + 11C-NaHCO 3 0010 用束流 20A 轰击 5min，通常可得 11C- 碳酸氢盐注射液约 150mCi。11C- 碳酸氢盐未校正放射化学产率为。

15、(90.05.0)，总合成时间小于 5min。根据 11C- 碳酸氢盐注射液酸碱度的变化， 11C- 标记物存在形式有所不同。若 pH 5.0，主要以11C-CO 2( 占 95 ) 形式存在 13，为酸性注射液；若 pH 8.0，主要以11C-HCO 3 - 或 11C-CO 3 2-( 占 98 ) 形式存在13，为碱性注射液；若 pH 5.0-8.0，主要以 11C-HCO 3 - 和 11C-CO 2平衡形式共存，为类中性注射液。 0011 11C- 碳酸氢盐注射液为无色透明、无沉淀的溶液 ( 铅玻璃后目测 )，有三种形式的 11C-碳酸氢盐注射液存在：。

16、 pH5.0，酸性注射液； pH 5.0-8.0，类中性注射液； pH8.0，碱性注射液。11C 半衰期为 (215.0)min( 采用半衰期计算法 )，放射性 TLC 测定 11C- 碳酸氢盐注射液放化纯度 95， 11C-CO 2无法用 TLC 检出。异常毒性检查：尾静脉给予 11C- 碳酸氢盐注射液 0.5mL 后，观察 48h，小鼠生长正常，无死亡及不良反应现象发生，解剖后观察，未见任何器官损伤。无菌检查和细菌内毒素检查均为阴性。 0012 动物实验表明，在5min和30min时，多数组织器官放射性摄取较高，胰腺有最高放射性摄取，其次为血液、。

17、肾脏和心脏。 0013 肿瘤模型PET显像表明，肿瘤组织对不同酸碱度的 11C-HCO 3 -/11C-CO 2均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO 3 -/11C-CO 2后 15 30min 时，肿瘤组织摄取放射性较高。 0014 炎症模型PET显像表明，炎症组织对不同酸度的 11C-HCO 3 -/11C-CO 2均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO 3 -/11C-CO 2后 30 60min 时，炎症组织摄取放射性较高。 0015 经检测，荷 S180 肉瘤组织、松节油诱导炎症组织和抗肿瘤治疗瘤组织 pH 偏弱酸性，而正常肌肉组织呈偏弱碱性。如果病。

18、变组织出现积液，其 pH 将接近正常肌肉组织。PET 显像表明，三种形式的 11C- 碳酸氢盐注射液在荷 S180 肉瘤组织和松节油诱导炎症组织中均有较高放射性摄取。在注射 11C- 碳酸氢盐注射液早期，荷 S180 肉瘤组织对三种形式的说明书 CN 102406952 A CN 102406955 A3/6 页 5 11C- 碳酸氢盐注射液均有较高摄取，而给药 45min 后，荷瘤组织摄取三种形式11C- 碳酸氢盐注射液放射性显著降低。但是，给药 15min 后，炎症组织对三种形式的 11C- 碳酸氢盐注射液均有较高摄取。若炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3后，炎。

19、症组织摄取 11C- 碳酸氢盐注射液仍较高，说明NaHCO3并不能封闭 11C-碳酸氢盐注射液靶分子结合位点，11C-碳酸氢盐注射液靶分子结合容量较大。另外，模型小鼠经乙酰唑胺处理后，肿瘤组织和炎症组织对三种形式的 11C- 碳酸氢盐注射液摄取均有一定程度的降低，特别是给药 45min 后，放射性摄取降低更为显著。 0016 体内生物分布表明，胰腺具有最高放射性摄取，各组织器官在注射放射性 30min 后放射性清除较快。因为类中性和碱性的 11C-碳酸氢盐注射液制备简单，且在肿瘤和炎症中有较高放射性摄取，因而可用于肿瘤和炎症显像。此外， 11C-碳酸氢盐注射液也可。

20、用于其它与酸碱失衡的疾病和治疗监测 PET 显像，是很容易转化到临床应用的酸碱失衡 PET 显像剂。 0017 本发明的 11C- 碳酸氢盐注射液在柱制备法相当简单，现无文献报道，生产和使用时防护也相对容易；使用 11C 标记人体内最大缓冲体系 (HCO 3 -/CO 2)，即 11C- 碳酸氢盐注射液，静脉注射途径简单，可更真实反映体内组织和病变组织酸碱失衡状态，且很容易转化为临床应用。 0018 本发明的 11C 碳酸氢盐注射液使用的人体放射性剂量为： 5 30mCi。 0019 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 0020 【图面说明】 0021 。

21、图 1 为 11C- 碳酸氢盐注射液自动化合成流程图。 0022 图 2 为 11C- 碳酸氢盐注射液 (pH8) 在正常小鼠体内生物分布图。 0023 图 3 为荷瘤小鼠的 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 3A 为 pH 5.0 的图像； 3B 为 pH6.0 7.0 ； 3C 为 pH 8.0 的图像。 0024 图 4 为炎症模型小鼠的 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A 和 B ： pH 5.0， C 和 D ： pH6.0 7.0 ； E 和 F ： pH 8.0。 0025 图 5 为炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3后 4h 行 1。

22、1C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A ： pH 8.0 ； B ： pH 5.0。 0026 图 6 为炎症模型小鼠腹腔注射 NaHCO3后 5 分钟行 11C- 碳酸氢盐注射液 PET-CT 显像，其中 A ： pH 8.0 ； B ： pH 5.0。 0027 图7为炎症模型小鼠经乙酰唑胺处理后行 11C-碳酸氢盐注射液PET-CT显像，其中 A ： pH 5.0， B ： pH6.0 7.0 ； C ： pH 8.0。 0028 图8为肿瘤模型小鼠经乙酰唑胺处理后行 11C-碳酸氢盐注射液PET-CT显像，其中 A ： pH 5.0， B ： pH 8.0。【。

23、具体实施方式】 0029 实施例的仪器、试剂和实验动物 0030 11C 多功能化学合成模块 (PET-CS-II-IT-I11CH 3I)，北京派特生物有限公司；安捷伦1200型分析型高效液相层析仪，美国Agilent公司；高效液相层析放射性检测仪，美国华盛顿 Bioscan 公司； Cyclone 10/5 回旋加速器，比利时 IBA 公司； GEMINIGXL-16 型 PET-CT 扫描仪，北爱尔兰 PHILIPS 公司； Sep Pak plus C18小柱，为美国 Waters 公司产品；其余试说明书 CN 102406952 A CN 1。

24、02406955 A4/6 页 6 剂均为国产分析纯。KM 小鼠 ( 雌雄不限 )，清洁级，购于中山大学医学院实验动物中心。 0031 实施例 1 0032 11C- 碳酸氢盐注射液的自动化合成 0033 11C- 碳酸氢盐注射液 (H11CO 3 -/CO 2) 的在柱自动化合成流程图，示于图 1。 11C-CO 2 通过 Cyclone 10/5 回旋加速器经 14N(p， )11C 核反应生产。生产的11C-CO 2在 He 气载带下直接经过 Sep Pak plus C18小柱，被装载在 Sep Pak plus C18小柱中的 0.5M NaOH 溶液 (0.200mL) 。

25、吸附。瓶 B1 中的 0.3M NaH2PO4缓冲液 (pH 3-4) 或 0.02M 盐酸 (5mL) 在 N2气作用下经过 Sep Pak plus C18小柱，中和小柱中的碱性溶液。并进一步经无菌滤膜过滤后得 11C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO 3 -/11C-CO 2) 注射液。样品用放射性薄层色谱 (TLC) 分析， TLC 展开剂为甲醇，固定相为硅胶， 11C- 碳酸氢盐或11C- 碳酸盐在原点。 0034 实施例 2 0035 2.1 11C- 碳酸氢盐注射液体内生物分布实验 0036 C57BL/6J 小鼠 40 只，雌雄各半， 5 周龄，体质量 20 25g。

26、。尾静脉注射 0.2mL 的 11C- 碳酸氢盐缓冲液 (pH 8.0，约 100Ci， 3.7MBq)，分别于注射后 10、 30、 45、 60 和 90min，从眼部取血后，立即断头处死，解剖取出心、脑、肌肉、肝、肺和肾脏等脏器，称重后测量放射性计数，计算每克组织注射放射性剂量百分率 (ID /g)。每个时相为 4 只小鼠。 0037 2.2 体内生物分布结果 0038 11C- 碳酸氢盐注射液 (11C-HCO 3 -/11C-CO 2， pH 5.0 8.0) 在正常小鼠体内生物分布见图 2。由图 2 可知，在 5min 和 30min 时，多数组织器官。

27、放射性摄取较高，胰腺有最高放射性摄取，其次为血液、肾脏和心脏。其它时相 (10min、 45min 和 60min) 组织器官放射性摄取较低。 0039 实施例 3 肿瘤和炎症动物模型 11C- 碳酸氢盐 PET 显像 0040 3.1 实验步骤 0041 取 KM 小鼠 (20g 以上 )10 只，分别在其右下肢肌肉注射 0.20mL 的松节油致感染，小鼠注射部位出现红肿和活动障碍，最后取肌肉脓肿者入选。另取 C57BL/6J 小鼠 10 只，雌性， 5周龄，体质量2025g。将S180肉瘤细胞株常规传代培养，收集对数生长期的细胞，用 1PBS 溶液配成 2107。

28、个 /mL 的细胞悬液，在无菌条件下在小鼠右胁腰部皮下注射 0.1mL 瘤细胞悬液。7d 后可扪及皮下结节，待肿瘤长径长至约 1.0cm 时进行实验。 0042 首先腹腔注射 0.1mL 的 10的水合氯醛溶液对模型小鼠进行麻醉，将 11C- 碳酸氢盐注射液和 2-18F-2- 脱氧 -D- 葡萄糖 (18F-FDG) 注射液稀释至 18.5MBq/mL。然后，经尾静脉注射 0.2mL 的 11C- 碳酸氢盐注射液或18F-FDG 注射液。注射后将小鼠固定在纸板上，放于 GEMINI GXL-16 型 PET-CT 扫描床上。分别于注射后 5min、 30min、 45min、。

29、 60min、 90min 行全身 PET/CT 动态扫描，先行 CT 扫描 (20mA， 110Kev)，然后行 PET 扫描 (3min/ 床位 )。经衰减矫正后，用计算机滤波反投影法进行图像重建，获得横断面、矢状面、冠状面断层图像及 MIP(maxmium intensity projection) 图像。 0043 3.2 肿瘤和炎症动物模型 PET 显像结果 0044 肿瘤模型PET显像表明，肿瘤组织对不同酸度的 11C-HCO 3 -/11C-CO 2均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO 3 -/11C-CO 2后 15 30min 时，肿瘤组织摄取放。

30、射性较高，尔后逐渐下降 ( 示于图 3A， 3B， 3C)。说明书 CN 102406952 A CN 102406955 A5/6 页 7 0045 炎症模型PET显像表明，炎症组织对不同酸度的 11C-HCO 3 -/11C-CO 2均有不同程度的摄取，在注射 11C-HCO 3 -/11C-CO 2后3060min时，炎症组织摄取放射性较高(示于图4A， 4B， 4C， 4D， 4E)。 0046 实施例 4 0047 4.1 乙酰唑胺抑制实验 0048 模型动物腹腔注射 1.0M NaHCO3(0.7mL)13后 5min 和 4h 时，行 11C-HCO 3 -/1。

31、1C-CO 2PET 显像。另外，按 50mg/kg 体重静脉注射碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺 ( 浓度为 50mg/mL)14，给予乙酰唑胺 45min 后行 11C-HCO 3 -/11C-CO 2PET 显像。 0049 4.2 摄取抑制试验结果 0050 腹腔注射 NaHCO3后 5min 和 4h 时，行 11C-HCO 3 -/11C-CO 2(pH 8.0) 和 11C-HCO 3 -/11C-CO 2(pH5.0)PET显像，在不同时间内炎症组织均有较高放射性摄取(图5A， 5B， 6A， 6B)。 0051 模型小鼠经乙酰唑胺处理后，肿瘤组织和炎症组织对三种形式的 11。

32、C- 碳酸氢盐注射液摄取均有一定程度的降低，特别是给药45min后，放射性摄取降低更为显著(图7A， 7B， 7C， 8A， 8B)。 0052 实施例 5 肿瘤和炎症 pH 测定 0053 5.1 测定方法、步骤： 0054 肿瘤和炎症 pH 用 MI-419 型针式 pH 微电极 ( 针直径为 0.8mm) 和 MI-402 型参比微电极 (Microelectrodes， Inc.， USA) 测定。剥离模型小鼠病灶处和对侧相应正常肌肉组织外皮肤，将针式 pH 微电极插入病灶组织中心部位，参比微电极放置于皮下部位，测定病灶组织 pH 值。另外，用同法测定对侧相应正。

33、常肌肉组织 pH 值。 0055 5.2 肿瘤和炎症组织 pH 测定结果 0056 各种模型动物其病变组织与正常肌肉组织 pH 值示于表 1。对于荷 S180 肉瘤小鼠模型和松节油诱导炎症模型，其肿瘤组织和炎症组织均略偏酸性 (pH 6.95)，而对侧正常肌肉组织略偏碱性(pH 7.33)。对于抗肿瘤治疗(环磷酰胺)处理肿瘤模型，其肿瘤组织为中性 (pH 7.00)，而对侧正常肌肉组织略偏碱性 (pH 7.27)。 0057 表 1 模型动物病变组织与正常肌肉组织 pH 值 (n 5) 0058 0059 本发明的 11C- 碳酸氢盐注射液在柱制备方法非常简单，易于快速、高。

34、产率实现 11C- 碳酸氢盐注射液的自动化合成。制备的11C- 碳酸氢盐注射液可用于肿瘤、心脑血管疾病、炎症以及治疗监测 PET 显像。 0060 本发明不限于上述实施例。 0061 参考文献： 0062 1 Zhang X， Lin Y， Gillies RJ.Tumor pH and its measurement.J Nucl Med 2010， 51 ： 1167-1170. 说明书 CN 102406952 A CN 102406955 A6/6 页 8 0063 2 Gallagher FA， Kettunen MI， Day SE， Hu D，-Larsen JH，。

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