(57)【要約】      （修正有）【課題】陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）において使用する半減期の短い放射性同位体を含むＰＥＴ放射性トレーサーを迅速かつ効率的に合成できる方法の提供。【解決手段】以下の工程：（ｉ）放射性試薬又は前駆体の前処理、（ｉｉ）放射性標識剤の合成、（ｉｉｉ）放射性標識生成物を生成するための放射性標識剤と前駆体との混合及び反応、（ｉｖ）放射性標識生成物の化学的修飾、（ｖ）放射性標識生成物の解析、及び／又は（ｖｉ）１つ以上の副生成物からの放射性標識生成物の分離、の１以上の工程をＰＥＴ放射性トレーサーの微細化された合成、単離及び解析のためのマイクロチャネルの網状構造を備える１以上のチップを含む微細加工デバイス上で実施する。前期放射性標識生成物は１１Ｃ、１８Ｆ又は１２４Ｉで標識されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性合成のための微細加工デバイスの使用。
【請求項２】
ＰＥＴにおける使用に適切な放射性トレーサの放射性合成のための微細加工デバイスの使用。
【請求項３】
前記生成された放射性トレーサが11Ｃ、18Ｆ、又は124Ｉで標識される、請求項２記載の使用。
【請求項４】
前記放射性トレーサが２−［18Ｆ］フルオロデオキシグルコース又はＬ−６−［18Ｆ］フルオロ−ＤＯＰＡである、請求項２又は請求項３記載の使用。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の使用であって、微細加工デバイス上で実施される、以下の工程（ｉ）〜（ｖｉ）：
（ｉ）放射性試薬又は前駆体の前処理、
（ｉｉ）放射性標識剤の合成、
（ｉｉｉ）放射性標識生成物を生成するための放射性標識剤と前駆体との混合及び反応、
（ｉｖ）放射性標識生成物の化学的修飾、
（ｖ）放射性標識生成物の解析、及び／又は
（ｖｉ）１つ以上の副生成物からの放射性標識生成物の分離、
の１つ以上を包含する、使用。
【請求項６】
請求項５記載の使用であって、前記生成された放射性標識生成物が、２−［18Ｆ］フルオロデオキシグルコース又はＬ−６−［18Ｆ］フルオロ−ＤＯＰＡのような放射性トレーサである、使用。
【請求項７】
請求項５記載の使用であって、前記放射性標識剤が、以下のものから選択される、使用。
［11Ｃ］メタン、
［11Ｃ］二酸化炭素、
［11Ｃ］一酸化炭素、
［11Ｃ］ＲＸ（式中、Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択され、Ｘは、ハロ、メシレート、トシレート、トリフレート、ノナフレート、ニトレート、チオール、イソシアネート、リチウム及びアルデヒドから選択される）、
Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＣｌ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＯＨ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＨ2ＯＨ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＨ、又はＲ’［11Ｃ］ＣＯＲ’（式中、Ｒ’は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択される）、
［11Ｃ］ＣＮ-、
［11Ｃ］ＣＣｌ4、
［11Ｃ］ホスゲン、
［11Ｃ］尿素、
［11Ｃ］臭化シアン、
［18Ｆ］フッ化物、並びに
［124Ｉ］ヨウ化物。
【請求項８】
請求項５又は請求項６記載の前記工程の１つ以上を実行するのに適合した微細加工デバイスであって、以下：
（ｉ）微細加工混合及び反応デバイス、
（ｉｉ）微細加工解析デバイス、及び／又は
（ｉｉｉ）微細加工分離デバイス、
の１つ以上を備える、微細加工デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工デバイス上への放射性合成の微細化に関しており、詳細には、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）における使用のための放射性トレーサの放射性合成、単離及び解析のための微細加工デバイスの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ放射性化学のために用いた放射性同位体の短い半減期によって、放射性合成は現在では迅速かつ効率的に実行される必要がある。自動化システムを用いて、放射性標識生成物の放射性合成及び単離を実行するが、このシステムは、作業者が放射線に被ばくしないように、大型の鉛の遮蔽された「ホットセル（hot cells）」中に備えられる。このようなシステムは代表的には、０．２〜０．５ミリリットルの範囲の液体容積を取り扱うが、存在する放射性原子又は分子の数は非常に小さく、代表的には６．２３×１０11個の原子又は分子である。放射性合成の自動化のための現在のアプローチは、可動性及び容量の点で制限されており、また場所をとる。また、さらに小さく、簡単で、さらに可動性であり、多機能で、さらに大きい処理能力である自動化された放射性合成システムが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＥＴのための放射性トレーサの放射性合成は、放射性同位体生成、安定な放射性標識剤への放射性同位体の組み込み、前駆体の放射性標識、放射性標識生成物の精製、及び品質管理解析にまたがるいくつかの工程を包含する。これらの工程が多いことにもかかわらず、用いられる放射性同位体の短い半減期によって、放射性合成は迅速かつ効率的に実行される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らはここで、微細加工デバイス上で放射化学を実施することが、自動化された放射性合成システム又はその構成要素の微細化を可能にして、それによってこれらの問題のいくつかを解決し得るということを提唱する。この提唱された技術の主な利点は、任意の同位体、例えば、炭素−１１又はフッ素−１８との放射化学を実施するための一般的システムを提供するということである。このアプローチはまた、さらに短くかつさらに効率的な反応、及びさらに迅速な単離及び解析、並びに大量生産された使い捨ての構成要素の使用によるさらに高い処理能力のおかげで、自動化された合成システムの簡略化、放射化学の収量及び生成物の比放射能の増大を可能にし得る。
【０００５】
生化学反応のために用いられるマイクロリアクターは一般に、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）を用いるＤＮＡ配列決定と組み合わせてチップ上で連続フローポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を開発すること、及び酵素アッセイを実施するためのマイクロチップデバイスに集中してきた。比較的最近まで、微細加工の研究は、化学合成の微細構造ではなく分析用の微細構造を開発することに集中してきた。微細加工デバイスの構築のための方法の概説、及びとりわけ合成化学へのそれらの適用は、ＤｅＷｉｔｔ（１９９９）「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」，Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，３：３５０〜６；Ｈａｓｗｅｌｌ，Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎら（２００１）「Ｔｈｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ  ｔｏ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：３９１〜８；Ｈａｓｗｅｌｌ  ａｎｄ  Ｓｋｅｌｔｏｎ（２０００）「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ」，Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １９（６），３８９〜３９５；及びＪｅｎｓｅｎ（２００１）「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  −  Ｉｓ  Ｓｍａｌｌ  Ｂｅｔｔｅｒ？」Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，５６：２９３〜３０３に見出すことができる。
【０００６】
本発明に従って、放射性合成のため、詳細には、11Ｃ、18Ｆ又は124Ｉ、13Ｎ又は15Ｏのような陽電子放出核種で標識された、ＰＥＴにおける使用のために適切な放射性トレーサの放射性合成のための微細加工デバイスの使用が提供される。好ましい局面において、この生成された放射性トレーサを、11Ｃ、18Ｆ又は124Ｉ、より好ましくは11Ｃ又は18Ｆで標識する。本発明の方法によって調製することができるＰＥＴ放射性トレーサの例としては、２−［18Ｆ］フルオロデオキシグルコース及びＬ−６−［18Ｆ］フルオロ−ＤＯＰＡが挙げられる。本発明の方法によって調製することができるＰＥＴ放射性トレーサのさらなる例としては、３’−デオキシ−３’−フルオロチミジン（ＦＬＴ）、２−（１，１−ジシアノプロペン−２−イル）−６−（２−フルオロエチル）−メチルアミノ）−ナフタレン（ＦＤＤＮＰ）、５［18Ｆ］フルオロウラシル、５［18Ｆ］フルオロシトシン、及び［18Ｆ］−１−アミノ−３−フルオロシクロブタン−１−カルボン酸（［18Ｆ］−ＦＡＣＢＣ）が挙げられる。
【０００７】
本明細書において用いる場合、「放射性トレーサ（radiotracer）」という用語は、キャリアを添加した放射性標識化合物及びキャリアを添加していない放射性標識化合物を包含し、詳細には、放射性リガンド（高い比活性の放射性標識化合物）を包含する。
【０００８】
本発明の方法は、微細加工デバイス上で実施される以下の工程の１つ以上を包含する。
（ｉ）放射性標識剤の合成、
（ｉｉ）放射性標識生成物（適切には放射性トレーサ）を生成するための放射性標識剤と前駆体、適切には放射性トレーサ前駆体との混合及び反応、
（ｉｉｉ）適切には、放射性トレーサを形成するための、放射性標識生成物の化学的修飾、
（ｉｖ）放射性標識生成物、適切には放射性トレーサの解析、及び／又は
（ｖｉ）１つ以上の副生成物からの放射性標識生成物、適切には放射性トレーサの分離。
【０００９】
さらなる工程として、本発明の方法はまた、放射性合成に用いられる１つ以上の放射性因子又は前駆体の前処理を包含してもよい。このような前処理の例としては、試薬又は前駆体のろ過、事前濃縮、単離又は活性化が挙げられる。
【００１０】
従って、さらなる局面に従って、本発明の方法は、微細加工デバイス上で実施される以下の工程の１つ以上を包含する。
（ｉ）放射性試薬又は前駆体（適切には放射性トレーサ前駆体）の事前処理、
（ｉｉ）放射性標識剤の合成、
（ｉｉｉ）放射性標識生成物（適切には放射性トレーサ）を生成するための放射性標識剤と前駆体、適切には放射性トレーサ前駆体との混合及び反応、
（ｉｖ）適切には、放射性トレーサを形成するための、放射性標識生成物の化学的修飾、
（ｖ）放射性標識生成物、適切には放射性トレーサの解析、並びに／又は
（ｖｉ）１つ以上の副産物からの放射性標識生成物、適切には放射性トレーサの分離。
【００１１】
代表的には、ＰＥＴ放射性トレーサのような放射性標識生成物の放射性合成において用いられる化学としては、例えばヨウ素−１２４でのヨウ素化、例えば［11Ｃ］ヨードメタンを用いるメチル化、及び例えば、［18Ｆ］フッ化物を用いる求核フッ素化が挙げられる。従って、［11Ｃ］ヨードメタンを用いて、Ｎ−11ＣＨ3結合、Ｏ−11ＣＨ3結合、及びＳ−11ＣＨ3結合を形成してもよいし、フッ素−１８を、求核置換反応を介して種々の脂肪族化合物及び芳香族化合物に導入してもよい。
【００１２】
本発明の方法及び装置は、炭素−１１（半減期２０．１分）、フッ素−１８（半減期１１０分）及びヨウ素１２４（半減期４．２日）のような陽電子放出核種を用いた使用を主に意図している。他の適切な放射性核種としては、鉄−５２（半減期８．３時間）、コバルト−５５（半減期１７．５時間）、銅−６２（半減期９．７分）、臭素−７５（半減期９８．０分）、臭素−７６（半減期１６．１時間）、ガリウム−６８、及びテクネチウム−９４ｍ（半減期５３分）が挙げられる。しかし、微細加工デバイスを用いて得ることができる反応速度の予想された増大は、炭素−１０（半減期１９．３秒）窒素−１３（半減期１０．０分）、又は酸素−１５（半減期２．０３分）のような極めて存続期間の短い放射性同位体とのさらに複雑な放射化学の発達に適用することができる。陽電子放出核種を用いた使用に加えて、記載されたデバイスはまた、γ放射体、例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１、ガリウム−６７、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５及びβ放射体、例えば、炭素−１４、トリチウム及びリン−３２との放射化学に適用することができる。
【００１３】
さらに一般的な用語で、本発明の方法によって調製され得るＰＥＴ放射性トレーサとは、当業者に周知の放射性標識剤、例えば、［11Ｃ］メタン、［11Ｃ］二酸化炭素又は［11Ｃ］一酸化炭素の使用によって合成されるものを包含する。これらとしては、［11Ｃ］ＲＸを用いる、適切な前駆体における−ＮＨ、−ＯＨ及び−ＳＨ基の［11Ｃ］アルキル化又は［11Ｃ］フルオロアルキル化によって合成される放射性トレーサが挙げられ、ここでＲは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択され、Ｘは、ハロ、メシレート、トシレート、トリフレート、ノナフレート、ニトレート、チオール、イソシアネート、リチウム及びアルデヒドから選択される。このようにして（Ｒがメチルである放射性標識剤を用いて）調製される放射性トレーサの例をスキーム１に示す。
【００１４】
【化１】
2014012684.tif 000002
用いた放射性標識剤の第二の群は、グリニャール試薬［11Ｃ］Ｒ’ＭｇＸ’由来のものであり（Ｒ’はアルキル、シクロアルキル、アルケニル及び芳香族から選択され、Ｘ’はハロである）。これらとしては、酸塩化物Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＣｌ、酸Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＯＨ、アルコールＲ’［11Ｃ］ＣＨ2ＯＨ、アルデヒドＲ’［11Ｃ］ＣＯＨ、及びケトンＲ’［11Ｃ］ＣＯＲ’が挙げられ、ここでＲ’は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択される。グリニャール試薬の誘導体を用いて調製された放射性トレーサの例は、［カルボニル−11Ｃ］−４−（２’−メトキシ）フェニル−１−［２’−Ｎ−２”−ピリジニル］シクロヘキシルアミド］−エチルピペラジンである。
【００１５】
用いられた放射性標識剤の第三の群は、主に、ただし排他的ではないが、［11Ｃ］メタンに由来し、［11Ｃ］ＣＮ-及び［11Ｃ］ＣＣｌ4を包含する。これらは一般に、臨床目的の化合物を放射性標識するために［11Ｃ］ホスゲン、［11Ｃ］尿素及び［11Ｃ］臭化シアンのような二機能性の放射性標識剤に変換される。これらのいくつかを用いて調製された放射性トレーサの例をスキーム２に示す。
【００１６】
【化２】
2014012684.tif 000003
フッ素−１８を、主に求核置換反応によるＰＥＴ研究のために臨床目的の化合物中に導入する。代表的には、［18Ｆ］フッ化物を、当業者に公知の標準的な方法によって、無水の非プロトン性溶媒、例えば、アセトニトリル、ＤＭＳＯ又はＤＭＦ中で、相間移動触媒Ｋｒｙｐｔｏｆｉｘ（クリプトフィックス）２．２．２．（商標）との無水カリウム塩複合体として、又はテトラアルキルアンモニウム塩として又はフッ化金属として、調製する。これらの［18Ｆ］フッ化物の溶液を用いて、適切な前駆体からのハロゲン、メシレート、トシレート、トリフレート、ノナフレート又はスルファメートのような脱離基の置換によって求核フッ素化を実行する。これによって、フッ素−１８を、インタクトな分子、又は小さい放射性標識剤のいずれかの上での求核置換を介して、種々の脂肪族、芳香族、複素環式の化合物及び高分子の中に導入してもよく、引き続きそれ自体を用いて、目的の化合物を放射性標識してもよい。例えば、化合物は、［18Ｆ］フルオロメチル、［18Ｆ］フルオロエチル、及び［18Ｆ］フルオロプロピルを含有する基、並びにハロゲン、メシレート、トリフレート、ノナフレート又はヨードニウム基を含む適切な脱離基の求核置換を介して［18Ｆ］フッ化物から合成された基による［18Ｆ］フルオロアルキル化を用いて放射性標識することができる。［18Ｆ］フッ化物から合成された放射トレーサの例としては、２−［18Ｆ］ＦＤＧ及び６−［18Ｆ］フルオロドーパが挙げられる。
【００１７】
ＰＥＴ放射トレーサはまた、クロラミンＴのような適切な酸化剤の存在下で［124Ｉ］ヨウ化物を用いる直接のヨウ化、又は当業者に公知のその他のいずれかによってヨウ化物−１２４で放射性標識されてもよい。あるいは、これはまた、小さい分子、通常は芳香族分子及び当該分野で周知の分子中に最初に導入されてもよい。この分子は、第二の官能基を含み、これによって臨床上の目的の化合物に化学的に結合することができる。ヨウ化物−１２４は詳細には、ただし排他的ではないが、ペプチド、タンパク質、抗体及びオリゴヌクレオチドのような高分子を放射性標識するために用いられる。
【００１８】
本発明のさらなる局面によれば、これらの工程の１つ以上を実行するように適合された微細加工デバイスが提供され、従って、これは以下の１つ以上を含む。
（ｉ）微細加工混合及び反応デバイス、
（ｉｉ）微細加工解析デバイス、及び／又は
（ｉｉｉ）微細加工分離デバイス。
放射性標識剤及び放射性標識生成物の性質に起因して、このような微細加工デバイスは代表的には、放射能汚染から作業者を保護するための遮蔽物を備える。このような遮蔽物は適切には、このデバイスの周囲の鉛の障壁又はボックスの形態をとる。さらに、本発明による微細加工デバイスは、適切には、放射化学検出の手段、例えば、陽電子検出器又は放射能検出器を取り付けたＨＰＬＣシステムに連結されるか、又はそれらを組み込む。
【００１９】
微細加工混合及び反応エレメントは、複数のキャピラリーチャネル、混合チャンバを組み込むように設計されており、加熱エレメントと組み合わされる。デバイスと通るフローは圧力を用いて、例えば、マイクロシリンジポンプ又は電気浸透流を用いて制御することができる。第二の解析エレメント、平面のプラスチック又はガラス／シリカ微細構造であって、単一のチャネル又は複数のチャネルをエッチングされ、電気化学的検出器を組み込み、陽電子検出器に連結されたものを用いて、放射性標識生成物を解析することができる。このデバイスは、圧力によって、又は電気浸透流によって駆動され得る。第三の微細加工デバイスであって、複数の分離チャネルをエッチングされたものを用いて、放射性標識化合物を分離及び単離することができる。生成物の放射性標識、単離及び解析のためにこれらのデバイスを用いて開発された方法論は、記載された予備的解析及び分離エレメントの特徴を組み込んでいる単一の微細加工デバイスに組み合わされてもよい。
【００２０】
このようなデバイスにおいて、代表的には１０〜３００μｍ、より代表的には５０〜３００μｍの直径の、予め決定された網状構造のマイクロチャネル又はキャピラリーをエッチングするか、さもなければ適切にはガラス又はケイ素から作製された基板の表面上に機械加工する。あるいは、マイクロチャネルは、マスター（通常はガラス）上に注がれて、硬化させられ、次いで剥がすことができる、ポリマー（例えば、ＰＥＥＫプラスチック、ポリジメチルシロキサン、ＳＵ８（エポキシベースのフォトレジスト）、エポキシ樹脂、又はポリメチルメタクリレート）を用いて作製されてもよいし、又は射出成形、熱エンボス加工、鋳造（キャスティング）、リソグラフィーもしくは機械加工によって製造される。
【００２１】
これらのチャネルは、カバープレートの結合を通じて密閉することが可能で、このカバープレートは適切には金属（例えば、金又は銀）、又はより一般的には、ガラスから作製されており、これによってピコリットル容積の液体もしくは気体を操作できる組み込まれた網状構造を生み出す。用いられる密閉方法は、選択される材料に依存しており、熱結合（ガラスチップについて）、陽極結合（ケイ素チップについて）から選択されてもよく、ポリマーチップについては、密閉方法は、クランプ（挟み付け）、糊付け（ｇｌｕｉｎｇ）、熱及び圧力の付与、並びに天然接着剤から選択できる。解析の局面にはナノリットル及びピコリットル容積を用いることが可能であるが、このデバイスは、１分あたり数百マイクロリットルまでのフローを取り扱うことができる。これは、例えば、複数のデバイスを積み重ねる（スタッキングする）ことによって、さらに増大することができる。これらのデバイスは、マイクロシリンジポンプ（Ｋｌｏｅｈｅｎ  Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｌａｓ  Ｖｅｇａｓ，ＵＳＡから入手可能）を用いるか、又は試薬及び解析システム（例えば、紫外（ＵＶ）、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）、キャピラリー通電クロマトグラフィー（ＣＥＣ）、電気化学、屈折率、及び放射能検出器）とのインターフェースのために溶融シリカキャピラリーを用いて電気浸透流のもとで用いるように設計されている。
【００２２】
放射線解析手順は、微細加工デバイスでは以前には実行されていない。これを達成するための主なハードルは、外部試薬供給及び適切な放射能検出器に対してこの微細加工デバイスをインターフェースすることが困難であるということであった。オンラインの微細化された陽電子検出器の使用（例えば、ＷＯ９９／６７６５６に、又はＧｉｌｌｉｅｓら、Ｊ．Ｌａｂｅｌ．Ｃｏｍｐｄｓ．Ｒａｄｉｏｐｈａｒｍ．，４２，Ｓ８８６〜Ｓ８８８（１９９９）に記載される）によって、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）又はキャピラリー通電クロマトグラフィー（ＣＥＣ）システムに対して、キャピラリーを介した微細加工デバイスとのインターフェースが可能になる。大量（例えば＞１ｍＣｉ）の放射能を用いる場合、このデバイスは、放射能及びＵＶに適合した従来のＨＰＬＣシステム又は電気化学的検出器に連結することができる。
【００２３】
本発明はさらに、例えば、以下の図面を参照して図示される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】放射性トレーサとしての使用のための放射性合成及び放射性標識生成物の合成を実施するための微細加工装置の個々のマイクロチャネルエレメントの模式的な設計図である。
【図２】電気化学検出器を組み込み、かつ溶融シリカキャピラリー又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を介して陽電子検出器に接続された微細加工デバイスのマイクロチャネル解析エレメントの模式的な設計図である。
【図３】放射性及び非放射性の反応生成物及び前駆体のクロマトグラフィー分離を実行するための、電気化学検出器を組み込み、かつ溶融シリカキャピラリー又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を介して陽電子検出器に接続された微細加工デバイスのマイクロチャネル分離エレメントの模式的な設計図である。
【図４】図１〜３に示されるエレメントの全ての機能、すなわち混合及び反応、分離及び解析を、単一のチップ上で実行し得る微細加工デバイスの模式図である。これは、溶融シリカキャピラリー又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を介して、反応物質のための注入リザーバに、陽電子検出器及び生成物を収集するか溶出液を廃棄へと切り換えるためのマニフォールドに連結されて示されている。
【図５】実施例１由来の生成物のＨＰＬＣトレースである。
【図６】微細加工全ての放射性トレーサ合成システムの模式的設計図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１を参照すれば、混合／加熱又は反応のチップ（５）は、ほぼ１平方ｃｍであり、ガラス、プラスチック、シリカ、金属又はこれらの任意の組み合わせの混合物を含み、適切な溶媒中に、ガス、液体又は溶液又は懸濁液の形態で、反応性及び非反応性の反応物質を導入するための入口ポート（１）及び（２）、並びに反応混合物又はそれらの成分の収集のための出口ポート（３）を備えるように微細加工されている。第三の入口ポート（示さず）はまた、例えば脱保護工程における使用のための第三の試薬の導入を可能にするマイクロチャネルに沿ったいくつかのポイントで組み込まれ得る。これらのポートは、マイクロチャネルのシステムに連結されており、このマイクロチャネルのシステムは、この構造上に微細加工されており、迅速かつ効率的な混合を提供して、これによって迅速かつ効率的な反応及び放射性医薬品としての使用のための目的の化合物への放射性同位体の組み込みをもたらすように設計された混合チャネル（４）中に反応物質を導入する。反応物質は、マイクロシリンジポンプを用いるか、又は特定の場合には電気浸透流を用いて、デバイス上に導入してもよい。このデバイスは、必要に応じて、適切な加熱エレメント（６）の取り付けによって、加熱されてもよい。このデバイスを、単独で、又は自動化された放射性合成システムの構成要素として用いて、現在使用中の従来のガラス、又は他の物質、例えば、プラスチックもしくはガラス質のカーボンの反応ポットに代わって、この自動化システムを簡略にすることができる。
【００２６】
図１に示される反応チップは、約１ｃｍ×３ｃｍである解析用チップと呼ばれる、図２に示されるデバイスと連続して、又はそれと重なって連結されてもよい。これは、それぞれが、反応混合物、又はそれらの成分を、このデバイス上に微細加工マイクロチャネルの中に又はその外に導入及び収集するための、入口ポート（７）及び出口ポート（８）を有する。その他の２つのポート（９）及び（１０）は、それぞれ適切な電解質緩衝液のための入口及び出口として機能する。このデバイスに対する電圧の印加によって、反応混合物の成分又はそれらの成分を、キャピラリー電気泳動の原理に基づいて分離することが可能になる。例えば、白金電極からなる電気化学的検出器（１３）は、それが流動する反応混合物又はその成分と接触させられるような位置でこのデバイスに組み込まれてもよく、その溶液中で安定な化合物を検出するために用いられる。出口ポート（１０）は、反応性化合物をモニタリングするために、溶融シリカキャピラリー（１２）又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を介して適切な陽電子検出器（１１）に接続される。図２に示されるこのデバイスを、自動化された合成システムの構成要素として、放射性医薬品としての使用のための放射性標識化合物を生成するためのシステムを簡略化するため、放射性標識化合物の反応混合物を解析するため、又は放射性合成手順の進行をチェックするための診断デバイスとして、用いることができる。この生成物の放射性合成及び解析を実行するために図１のデバイス（混合、加熱チップ）とこれを組み合わせてもよい。
【００２７】
図３に分離デバイスを示すが、これも約１ｃｍ×３ｃｍである。これは、マニフォールド（２８）につながる入口ポート（１４）から構成されるように微細加工されており、一連の平行な分離チャネル（１５）中に注入された反応混合物を分離する。このデバイスを横切る高電圧の印加によって、この反応混合物の成分をキャピラリー電気泳動によって分離することが可能になる。全てのチャネルからの流出物を、組み込まれた収集マニフォールド（１６）上で収集する。次いで、この収集された溶出物を、組み込まれた混合チャンバ（示さず）を通して、組み込まれた電気化学検出器（１３）へ通過させてもよく、出口（１７）を介して溶融シリカキャピラリー（１２）又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を通して陽電子検出器（１１）へ通過させてもよい。通過後、このサンプルの陽電子検出器画分は、図２に示される解析用デバイス上に収集又は通過させられてもよい。図３に示されるデバイスは、放射性医薬品としての使用のための放射性標識化合物を生成、分離及び解析するための自動化された合成システムの成分として用いることができる。
【００２８】
図４は、図１〜３に示されるデバイスの全ての特徴が単一のデバイス上にどのように組み込まれるかを模式的に示す。反応物質は、マイクロシリンジ（示さず）又はキャピラリー電気泳動のいずれかを用いて、溶融シリカキャピラリー又は適切な不活性キャピラリー孔プラスチック配管（例えば、ＰＥＥＫ又はＴＥＦＬＯＮ）を介して、デバイス上に微細加工入口ポート（２０、２１）を通じて、リザーバ又は供給源（１８及び１９）から導入される。次いで、この反応混合物は、反応が生じる一連のマイクロチャネル（２２）を通過させられる。次いで、この反応混合物は、入口（２３）を介して、図３に記載のような一連の平行なマイクロチャネルからなる組み込まれたＣＥ分離モジュール（２４）を通過させられる。次いで、この分離モジュールからの溶出物は、組み込まれた電気化学的検出器（１３）を通過させられ、陽電子検出器（１１）を通って出口（２５）を通過させられ、続いて所望の生成物の収集（上向き）（２６）又は廃棄への溶出（下向き）（２７）になる。従って、このデバイスは放射性合成における以下の全ての工程：すなわち生成物の混合及び反応、分離、単離並びに解析を実行することができる。記載された発明は、放射性医薬品としての使用のための放射性標識化合物を生成、分離及び解析するための自動化された合成システムの構成要素として用いることができる。
【００２９】
図６は、微細加工放射性トレーサ合成システムの全体を図示しているが、これは、ほぼ７６ｍｍ平方である。放射性トレーサ生成の全ての局面は、１つに統合された微細加工デバイス上での連続フローにおいて達成することができる。従って、試薬及び前駆体は、入口（３２）、（３３）、（３４）及び（３５）を通じて導入されて、事前濃縮モジュール（３６）又はろ過モジュール（３９）に供されてもよい。放射性標識剤の合成（３７）は、放射性標識生成物（３８）を生成するためのこの放射性標識剤と前駆体との混合及び反応の前に行なう。放射性標識生成物の化学的修飾（例えば、脱保護）（４１）は、精製（４０）、解析（４２）及び処方（４３）の前に行なう。最終生成物は、出口（４４）を通って出て、出口（４５）を通って副産物を廃棄する。このデバイスの小さい断面は、２つのガラスプレート（４６）及び（４９）の構成を示しており、このポリマー基板（４７）は、生成物が流れるマイクロチャネルを備える（４８）。
【００３０】
記載された微細加工デバイスは、１分あたり１０ナノリットル〜１ミリリットルの液体又は気体の流量を取り扱うように設計されているが、流量の容量は、デバイスの積み重ね又は平行な整列を用いることによって増大することができる。
【００３１】
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照してさらに例示される。
【実施例】
【００３２】
（放射性合成に適切な微細加工デバイスの調製）
厚さ０．０６インチの、７６ｍｍのＬｏｗ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｈｒｏｍｅ（低反射性クロム）（Ｃｒ１０００）、印刷等級感作性、ソーダライムガラス基板を、Ｎａｎｏｆｉｌｍ（Ｗｅｓｔｌａｋｅ  Ｖｉｌｌａｇｅ，Ｃａｎａｄａ）から購入した。
【００３３】
微細加工デバイス設計をＷｉｎｄｏｗｓ  ９５用のＡｕｔｏＣａｄ  ＬＴを作動させているＰＣ上で行なった。直接のリソグラフィー記載システムを用いて作製したマスク（プロトタイプ、ＤＷＬＩＩ、Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて、鋳造基板に影をつけた。ウエットエッチングは、水溶液５％（７：１  ＮＨ4Ｆ：ＨＦ）、９．２５％ＨＣｌを用いて、０．２μｍ／分のエッチング速度を達成し、全てのチャネルを３０μｍまでエッチングした。結合の前に、予め穿孔したカバープレート（顕微鏡スライド）及びエッチングした基板をＤＭＦ、アセトン及びメタノール中で（各２分）超音波処理して、濃硫酸中に浸した（２時間）。超純水でのさらなる洗浄及び窒素のフローのもとでの乾燥を、炉へのローディングの前に行なった（Ｔｈｅｒｍｉｃｏｎ  Ｐ，Ｈｅｒａｅｕｓ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）。熱結合には、最大温度６００℃を有する１２時間の傾斜した温度プログラムを用いた。
【００３４】
以下の実施例は、微細加工デバイスは、放射性合成を実行するために用いることができるという原理を実証する。
【実施例１】
【００３５】
（［18Ｆ］フッ化物を用いる２−［18Ｆ］フルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ）の放射性標識）
【００３６】
【化３】
2014012684.tif 000004
以下の方法を用いて、［18Ｆ］フッ化物の共沸乾燥を達成した。ガラスの乾燥容器にクリプトフィックス［２．２．２］（４ｍｇ）及びＫ2ＣＯ3（４．６ｍｇ）を溶解した２００μｌのＨ2Ｏ及び８００μｌのアセトニトリルを事前充填した。この容器へ、水溶液の［18Ｆ］フッ化物（およそ１ｍｌ）を添加して、この容器を、窒素ガスをオーバーフローしながら（およそ２ｍｌ／分）１２０℃に加熱した。１０分の加熱後、１ｍｌのアセトニトリルを添加した。フッ化物が完全に乾燥するまで、１０分間隔で続けて測定して１ｍｌのアセトニトリルのさらなる２回の添加を行なった。続いて８０℃で（およそ２分）撹拌しながら、このフッ化物／クリプトフィックス［２．２．２］残留物を１ｍｌのアセトニトリル中で再構成した（およそ２６％の効率）。
【００３７】
「チップ上で（ｏｎ−ｃｈｉｐ）」放射性標識するために、乾燥したＫ+／Ｋ２．２．２／［18Ｆ］フッ化物を含有するアセトニトリルを、２つのチップ入口のうちの１つに（精密シリンジ駆動装置を用いて）注入し、一方でテトラアセチルマンノーストリフレート（ＦＤＧ前駆体）溶液（１０ｍｇを５００μｌアセトニトリルに含有）をもう一方の方に同じ速度で注入した。総流速は、５〜１００μｌ／分の間で変化して、その反応を７５℃で実行して、２−［18Ｆ］フッ化テトラアセチル化デオキシグルコースを得た。チップ出口から収集した生成物の混合物を、ＨＰＬＣ（ＮＨ3  Ｎｕｃｌｅｏｓｉｌカラム１０μ  ２５０×４．６ｍｍ）、流速２ｍｌ／分、移動相：８０％アセトニトリル、２０％水によって解析した。この生成物である非加水分解性のＦＤＧは、他の放射化学画分の証拠なしに、およそ２分で溶出した。放射化学の収率は２０〜４９％であった（ｎ＞１０）。
【００３８】
アセチル保護基は、それぞれ塩酸又は水酸化ナトリウムの水溶液の添加による、酸又は塩基の加水分解によって引き続いて除去され得る。従って、例えば、２つの微細加工デバイスを作動させることによって、連続してフッ素化工程を脱保護工程へ伸展させる。上記のように調製された、２−［18Ｆ］フッ素化されたテトラアセチル化されたデオキシグルコースを、第二の同一のデバイスの１つのポート中に供給して、水酸化ナトリウム水溶液をこのデバイスの第二のポート中に供給した。この溶液を室温で混合して、２−［18Ｆ］フルオロ−２−デオキシ−Ｄ−グルコースを２４％の放射化学収率で得た。これは、連続フロープロセスであって、組み合わされたデバイスネットワーク上の液体の残留時間は１分未満である。
【００３９】
得られた生成物のＨＰＬＣトレースを図５に示しているが、ここではピーク（２９）は、２−［18Ｆ］フッ素化テトラアセチル化デオキシグルコースであり、ピーク（３０）は、［18Ｆ］フッ化物であり、ピーク（３１）は、２−［18Ｆ］フルオロ−２−デオキシ−Ｄ−グルコースである。
【実施例２】
【００４０】
（Ｎ−メチルアニリンの［11Ｃ］メチル化）
【００４１】
【化４】
2014012684.tif 000005
ヨードメタンが含有されるアセトン及びＮ−メチルアニリン含有水酸化ナトリウムのアセトンの溶液を室温で、微細加工混合デバイス上に、溶融シリカキャピラリーを介して導入した。デバイスからの溶出液を、ＨＰＬＣによって解析したところ、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアニリンを含むことが示された。［11Ｃ］ヨードメタンを、このデバイスを加熱しながら、同じ方法で用いて、Ｎ，Ｎ’−［11Ｃ］ジメチルアニリンを精製する。あるいは、［11Ｃ］メチルトリフレート又はノナフレートを用いて、このデバイスを加熱することなく、同じ化合物を生成する。
【実施例３】
【００４２】
（Ｌ−３−［124Ｉ］−ヨードチロシンの合成）
【００４３】
【化５】
2014012684.tif 000006
ヨード、クロラミン−Ｔ及びＬ−チロシンの水溶液（０．１Ｍ  ＫＨ2ＰＯ4を含有）を、Ｋｌｏｈｅｒマイクロシリンジポンプを用いて、コンピューター制御下で１分あたり５０μｌの流速で、溶融シリカキャピラリーを介して、混合チャンバを備える微細加工デバイス（上記のＧｉｌｌｉｅｓらの引用文献に記載）上に導入した。このデバイスからの溶出液を、逆相ＨＰＬＣによって解析したところ、ヨードチロシンを含むことが示され、これを純粋な形態で単離して、その同一性を質量分析法で確認した。ヨード−１２４と同じ手順を用いて、Ｌ−３−［124Ｉ］−ヨードチロシンを生成する。
【実施例４】
【００４４】
（Ｒ（＋）−７−クロロ−８−ヒドロキシ−３−［11Ｃ］メチル−１−フェニル−２，３，４，５−テトラヒドロ−１Ｈ−３−ベンザゼピンのＮ−［11Ｃ］メチル化）
【００４５】
【化６】
2014012684.tif 000007
［11Ｃ］メチルヨードを含有するアセトンを、１つのマイクロチップ入口中に注入したが、一方、アセトン含有トリエチルエーテル（２μｌ）の前駆体（１ｍｇ）溶液を、等しい速度で、残りの入口に注入した。この変換を、実施例２に記載の方法と類似の方法を用いて、室温でかつ１０〜１００μｌ／分の流速で達成させて、１分以内に、かつ５〜１９％の放射化学収率で生成物を得た（ｎ＝５）。この生成物の特徴付けを、質量分析及びｎｍｒによって得た。
【実施例５】
【００４６】
（２−ピリジン−４−イル−キノリン−８−カルボン酸（２−メチルアミノ−エチル）−アミドのＮ−［11Ｃ］メチル化）
【００４７】
【化７】
2014012684.tif 000008
この変換を、実施例２に記載の方法と類似の方法を用いて、室温でかつ１０〜１００μｌ／分の流速で行なわせた。反応時間は、１分未満であって、放射化学の収率は平均１０％であった（ｎ＝２）。生成物を参照ＨＰＬＣによって特徴付けた。
【図１】
2014012684.tif 000009
【図２】
2014012684.tif 000010
【図３】
2014012684.tif 000011
【図４】
2014012684.tif 000012
【図５】
2014012684.tif 000013
【図６】
2014012684.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月10日(2013.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性標識生成物の合成方法であって、
微細加工デバイス上で実施される以下の工程：
（ｉ）放射性試薬又は前駆体の前処理、
（ｉｉ）放射性標識剤の合成、
（ｉｉｉ）放射性標識生成物を生成するための放射性標識剤と前駆体との混合及び反応、
（ｉｖ）放射性標識生成物の化学的修飾、
（ｖ）放射性標識生成物の解析、及び／又は
（ｖｉ）１つ以上の副生成物からの放射性標識生成物の分離、
の１以上の工程を含んでおり、上記放射性標識生成物がＰＥＴ放射性トレーサであり、上記微細加工デバイスが、ＰＥＴ放射性トレーサーの微細化された放射性合成、単離及び解析のためのマイクロチャネルの網状構造を備える１以上のチップを含んでいる、方法。
【請求項２】
前記放射性標識生成物が、11Ｃ、18Ｆ又は124Ｉで標識されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記放射性標識剤が以下のものから選択される、請求項１又は請求項２記載の方法。
［11Ｃ］メタン、
［11Ｃ］二酸化炭素、
［11Ｃ］一酸化炭素、
［11Ｃ］ＲＸ（式中、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択され、Ｘはハロ、メシレート、トシレート、トリフレート、ノナフレート、ニトレート、チオール、イソシアネート、リチウム及びアルデヒドから選択される。）、
Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＣｌ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＯＨ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＨ2ＯＨ、Ｒ’［11Ｃ］ＣＯＨ、又はＲ’［11Ｃ］ＣＯＲ’（式中、Ｒ’はメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、シクロプロピル、ベンジル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル及びそれらのフルオロアナログ又はハロアナログから選択される。）、
［11Ｃ］ＣＮ−、
［11Ｃ］ＣＣｌ4、
［11Ｃ］ホスゲン、
［11Ｃ］尿素、
［11Ｃ］臭化シアン、
［18Ｆ］フッ化物、並びに
［124Ｉ］ヨウ化物。
【請求項４】
前記ＰＥＴ放射性トレーサが２−［18Ｆ］フルオロデオキシグルコース又はＬ−６−［18Ｆ］フルオロ−ＤＯＰＡである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記微細加工デバイスが、微細加工混合及び反応デバイスと、微細加工分離デバイスと、微細加工解析デバイスとを備える、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記微細加工混合及び反応デバイスと、微細加工分離デバイスと、微細加工解析デバイスとが直列に接続されている、請求項５記載の方法。
【外国語明細書】
2014012684000001.pdf