СТАБИЛИЗАЦИЯ РАДИОФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ
STABILISATION OF RADIOPHARMACEUTICAL PRECURSORS

Настоящее изобретение относится к способу улучшения стабильности нефторированных производных сахаров, в частности производных глюкозы, которые используют в качестве предшественников для получения радиоактивных фторированных производных сахаров для применения в процедурах визуализации in vivo, таких как позитронная эмиссионная томография (PET). Данное изобретение также включает препараты нефторированных производных сахаров и содержащие их кассеты для аппаратов автоматизированного синтеза.
Нефторированные производные сахаров, такие как 1,3,4,6-тетра-О-ацетил-2-O-трифторметансульфонил-β-D-маннопираноза (обычно известная как трифлат маннозы), в настоящее время поставляют в виде сухих порошков, и их необходимо хранить при температурах ниже температуры окружающей среды, чтобы обеспечить стабильность в течение приемлемого периода, срок хранения сухого порошка трифлата маннозы составляет 6 месяцев при 5°С. В контексте автоматизированной системы для радиофторирования, такой как TracerLab MX (Coincidence Technologies), это означает, что трифлат маннозы не следует хранить отдельно от других реагентов и собирать в кассеты оператором до осуществления процесса радиофторирования. Таким образом, существует необходимость в способе улучшения стабильности нефторированных производных сахаров, таких как трифлат маннозы, для улучшения срока хранения и, предпочтительно, обеспечения хранения при температуре окружающей среды, например, в той же самой упаковке, что и другие реагенты, или как часть предварительно собранной кассеты.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что путем хранения нефторированного производного сахара, такого как трифлат маннозы, в органическом растворителе, а не в виде сухого порошка, стабильность улучшается. Это противоречит ожиданиям, поскольку обычно ожидают, что разложение будет происходить более быстро в растворе. Предложение нефторированного производного сахара, такого как трифлат маннозы, в органическом растворителе имеет дополнительное преимущество в том, что, будучи уже в растворе, можно избежать растворения нефторированного производного сахара, такого как трифлат маннозы, перед проведением радиофторирования, что может представлять собой особенное преимущество в автоматизированной радиохимической операции.
Таким образом, согласно одному аспекту изобретения, предложен способ улучшения стабильности нефторированного производного сахара, включающий хранение указанного нефторированного производного сахара в растворителе в герметично закрытом контейнере.
1-3
-1
-1
-1
-1
Растворитель, используемый в способе, может представлять собой апротонный растворитель (как определено более подробно ниже) или протонный растворитель. Подходящие протонные растворители включают Cспирты, например метанол, этанол, изопропанол, изобутанол, ацетон или октанол. Используемый растворитель может быть безводным, означая, что он имеет содержание воды 10000 частей на миллион (млн) или менее, подходящим образом 1000 млн или менее, более подходящим менее чем 600 млн и предпочтительно менее 100 млн.
В одном аспекте изобретения, преимущественно, что нефторированное производное сахара хранят в том же самом растворителе, который затем будут использовать в реакции фторирования. Это позволяет избежать дополнительной стадии удаления растворителя перед фторированием. Таким образом, согласно дополнительному аспекту изобретения, предложен способ улучшения стабильности нефторированного производного сахара, включающий хранение указанного нефторированного производного сахара в апротонном растворителе в герметично закрытом контейнере.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Подходящие апротонные растворители для этой цели включают ацетонитрил, диметилформамид, диметилсульфоксид, тетрагидрофуран, диоксан, 1,2-диметоксиэтан, сульфолан и N-метилпирролидинон. Однако, как было обнаружено, ацетонитрил является особенно подходящим растворителем для хранения. Используемый апротонный растворитель может быть безводным, означая, что он имеет содержание воды 1000 млн или менее, подходящим образом менее 600 млн и, предпочтительно, менее 100 млн. В альтернативном воплощении данного изобретения используемый апротонный растворитель может иметь содержание воды от 1000 млн до 50000 млн, подходящим образом содержание воды от 1000 млн до 15000 млн, более подходяще от 1500 млн до 7000 млн или от 1800 млн до 7000 млн и более подходящим от 1500 млн до 7000 млн или от 1800 млн до 2500 млн. Использование апротонного растворителя с таким контролируемым содержанием воды имеет дополнительное преимущество в том, что нефторированное производное сахара может быть представлено в растворе, имеющем оптимальное содержание воды для осуществления последующей реакции радиофторирования, тем самым избегая необходимости регулирования содержания воды, например, посредством стадии сушки или путем добавления дополнительного количества воды или растворителя.
-1
Термин "млн", как он использован здесь при описании содержания воды данного растворителя, означает µграмм воды/грамм.
Подходящим образом, нефторированное производное сахара присутствует в растворителе, подходящим образом в апротонном растворителе, в концентрации, подходящей для осуществления последующей реакции радиофторирования, например, от 0,1 мг/мл до 50 мг/мл, более подходящей от 5 мг/мл до 25 мг/мл, даже еще более подходящей от 10 мг/мл до 18 мг/мл. В одном конкретном воплощении нефторированное производное сахара присутствует в растворителе, подходящим образом в апротонном растворителе, в концентрации 15 мг/мл. В дополнительном воплощении нефторированное производное сахара присутствует в растворителе, подходящим образом в апротонном растворителе, в концентрации от 17,5 до 21,5 мг/мл.
Подходящие герметичные контейнеры представляют собой те, которые не взаимодействуют с растворителем или с нефторированным производным сахара, возможно обеспечивают сохранение стерильной целостности и, возможно, инертного газа в свободном пространстве (например, азота или аргона), в то же время возможно обеспечивая добавление и извлечение растворов с помощью шприца. Такие контейнеры включают непроницаемые для жидкости или газонепроницаемые сосуды, колбы, ампулы или флаконы, причем герметичность обеспечивается с помощью непроницаемой для жидкости или газонепроницаемой крышки, такой как колпачок, пробка или мембрана. Предпочтительно такой контейнер представляет собой флакон, герметично закрытый мембраной, где газонепроницаемая крышка обжимается дополнительным укупорочным средством (обычно из алюминия). Такие контейнеры имеют дополнительное преимущество в том, что крышка может выдерживать вакуум, если желательно, например, для замены газа в свободном пространстве или дегазирующих растворов, и может выдерживать повышенное давление, например, с целью извлечения раствора из контейнера.
Используя способы, описанные в данном изобретении, нефторированное производное сахара можно хранить в течение продолжительных периодов от 2 суток или более, например до 18 месяцев включительно, подходящим образом до 6 месяцев включительно, более подходящим в течение до 8 недель включительно, при температурах окружающей среды или ниже, например при температуре от -10°С до 35°С, подходящим образом от 10°С до 35°С. Как указано выше, хранение при температуре окружающей среды является особенно удобным.
В качестве альтернативы, предложен препарат нефторированного производного сахара, содержащий указанное нефторированное производное сахара и растворитель в герметичном контейнере, как описано выше. Растворитель, присутствующий в препарате, может представлять собой апротонный растворитель или протонный растворитель, как описано выше.
В качестве альтернативы, предложен препарат нефторированного производного сахара, содержащий указанное нефторированное производное сахара и апротонный растворитель в герметичном контейнере, как описано выше.
В настоящем описании термин "нефторированное производное сахара" относится к полисахариду, олигосахариду, дисахариду или моносахариду, в котором одна из групп ОН заменена уходящей группой, и каждая из других групп ОН этого сахара возможно защищена подходящей защитной группой. Такие нефторированные производные сахаров представляют собой подходящим образом производные моносахаридов, таких как глюкоза, фруктоза, рибоза, арабиноза, манноза или галактоза, более предпочтительно производные глюкозы. Конкретные нефторированные производные сахаров, используемые в данном изобретении, представляют собой производные формулы (I):
1
4
где L представляет собой уходящую группу, и каждый из P-P представляет собой подходящую защитную группу.
1
4
Подходящие защитные группы, которые могут присутствовать в нефторированных производных сахаров, используемых в данном изобретении, хорошо известны в данной области техники и описаны, например, в "Protecting Groups in Organic Synthesis", Theodora W.Greene and Peter G.M.Wuts, published by John Wiley & Sons Inc. Конкретные выбираемые защитные группы будут зависеть от предназначенного способа получения фторированного продукта, но, например, гидроксигруппы могут быть защищены путем превращения в алкиловые или ароматические сложные эфиры, например, путем взаимодействия с алканоилхлоридом, таким как ацетилхлорид. Альтернативно, гидроксигруппы могут быть превращены в простые эфиры, например алкиловые или бензиловые эфиры. Предпочтительно, каждая из защитных групп P-P представляет собой ацильную группу.
Подходящие уходящие группы также хорошо известны в данной области техники и включают арилсульфонаты, такие как толуолсульфонат, галогеноалкилсульфонаты и алкилсульфонаты, такие как метансульфонат. Однако особенно предпочтительно, когда уходящая группа представляет собой группу трифторметансульфонат (трифлат).
18
18
Особенно предпочтительное нефторированное производное сахара представляет собой 1,3,4,6-тетра-O-ацетил-2-O-трифторметансульфонил-β-D-маннопиранозу, обычно называемую "трифлат маннозы". Трифлат маннозы представляет собой имеющееся в продаже нефторированное производное сахара, которое используют в качестве предшественника для синтеза 2-[F]фтор-О-глюкозы ([F]FDG) через защищенное промежуточное соединение 2-фтор-1,3,4,6-тетра-O-ацетил-D-глюкозу (тетраацетилфтордезоксиглюкозу или pFDG).
Как будет очевидно специалисту в данной области техники, препарат по данному изобретению может, возможно, содержать дополнительные ингредиенты, такие как буферы; фармацевтически приемлемые солюбилизаторы (например, циклодекстрины или поверхностно-активные вещества, такие как плюроник (Pluronic), твин (Tween) или фосфолипиды); фармацевтически приемлемые стабилизаторы или антиоксиданты (такие как аскорбиновая кислота, гентизиновая кислота или пара-аминобензойная кислота). И такие ингредиенты могут быть добавлены как часть способа по изобретению. Однако присутствия таких ингредиентов избегают, где возможно, так что производное сахара с введенным радиоактивным фтором может быть произведено в насколько возможно чистой форме для последующего применения в процедуре визуализации in vivo. Таким образом, препараты и способы, как они здесь описаны, в которых нефторированное производное сахара и растворитель присутствуют в герметичном контейнере без дополнительных ингредиентов.
18
18
-
Радиоактивные метки, такие как [F]FDG, в настоящее время часто получают на автоматизированных аппаратах для радиоактивного синтеза с использованием химии нуклеофильного радиофторирования с использованием F, на основе реагента Kryptofix™ 2.2.2. Имеется несколько примеров таких аппаратов, имеющихся в продаже, включая Tracerlab MX (Coincidence Technologies SA) и Tracerlab FX (Nuclear Interface GmbH). Такие аппараты обычно содержат кассету, часто одноразовую, в которой осуществляют радиохимию, которая присоединена к аппарату с целью осуществления радиосинтеза. Кассета обычно включает каналы для текучей среды, реакционный сосуд и входные отверстия для получения флаконов с реагентом, а также любые картриджи для твердофазной экстракции, используемые в стадиях очистки после радиосинтеза.
Препарат нефторированного производного сахара, как он описан здесь, может быть помещен в одноразовую или сменную кассету, разработанную для применения с автоматизированным аппаратом для синтеза. Таким образом, в данном изобретении дополнительно предложена кассета для автоматизированного аппарата для синтеза, содержащая препарат нефторированного производного сахара, содержащий указанное нефторированное производное сахара и растворитель в герметичном контейнере, как описано здесь выше. Как продемонстрировано в данном описании, улучшенная стабильность нефторированного производного сахара при хранении в виде препарата по изобретению означает, что кассета может быть предложена полностью со всеми реагентами, необходимыми для реакции фторирования, за исключением радиоактивного фтористого соединения, и эту кассету можно хранить при температуре окружающей среды, тем самым избегая необходимости замораживания.
Данное изобретение проиллюстрировано ниже примерами, в которых использованы следующие сокращения:
МТ, или трифлат маннозы: 1,3,4,6-тетра-O-ацетил-2-O-трифторметансульфонил-β-D-маннопираноза
ВЭЖХ: высокоэффективная жидкостная хроматография
ИК: инфракрасная спектроскопия
УФ: ультрафиолет
РХЧ: радиохимическая чистота
pFDG: 2-фтор-1,3,4,6-тетра-O-ацетил-D-глюкоза
Пример 1: Стабильность трифлата маннозы в безводном ацетонитриле
со ссылкой на графические материалы:
Фиг.1: ВЭЖХ-УФ-хроматограмма трифлата маннозы из АВХ (твердый материал) на старте.
Фиг.2: ВЭЖХ-УФ-хроматограмма трифлата маннозы из АВХ (растворенного в ацетонитриле) на старте.
Фиг.3: ВЭЖХ-УФ-хроматограмма трифлата маннозы из АВХ (твердый материал), хранящегося в течение 2 недель при 50°С.
Фиг.4: ВЭЖХ-УФ-хроматограмма трифлата маннозы из АВХ (растворенного в ацетонитриле), хранящегося в течение 2 недель при 50°С.
Материалы
-1
Ацетонитрил (MeCN): VWR/Merck, 4L, содержание воды приблизительно 600 млн.
Трифлат маннозы АВХ: ультрачистого качества 1g единиц,
Флаконы: Fiolax 5 мл стеклянные флаконы (13 мм), Munnerstasdter.
Пробки: West 4432/50 gray 13 мм, покрытые тефлоном (Teflon).
Крышки: Helvoet Pharma.
Эксперименты
Стеклянные флаконы, необходимые для использования, сушили перед применением в тепловом стерилизаторе Lytzen при 210°С в течение 5 часов. Пробки не обрабатывали никаким образом.
2,0 г трифлата маннозы взвешивали в колбу Эрленмейера и растворяли в 133 мл безводного ацетонитрила с получением ацетонитрилового раствора в вытяжном шкафу. Растворение было быстрым, твердое вещество исчезало сразу же после контакта с ацетонитрилом.
Распределение
Этот раствор распределяли, используя 10-мл стеклянный мерный цилиндр, в образцы флаконов по приблизительно 4,2-4,4 мл.
Также готовили контрольные образцы трифлата маннозы (без растворителя) в атмосфере воздуха и азота.
Заполненные и закрытые колпачком единицы хранили при 25°С и 50°С в регулируемых по температуре комнатах в течение установленных периодов времени, при которых флакон в «точках измерения» удаляли из хранения и подвергали тестированию, изложенному ниже.
Используемые методы тестирования
Осуществляемые нерадиоактивные способы (не содержащие радиоактивных веществ):
Тест на внешний вид/органолептический тест, все точки измерения
Чистота по ВЭЖХ-УФ, все точки измерения
19
F-ЯМР, все точки измерения
Анализ на содержание воды, в нулевую точку времени.
Метод ВЭЖХ: колонка с октадецилсилилсиликагелем (5 µм) (Hichrom Nucleosil 100-5C18), температура 25°С; объем инъекции 20 µл; подвижная фаза градиент вода: ацетонитрил, 1 мл/мин. Детекция на спектрофотометре при 220 нм.
18
-
18
Осуществляемые радиоактивные методы (высокорадиоактивные): радиоактивное мечение F в стеклоуглеродном реакторе (все точки измерения). Каждый сухой образец трифлата маннозы (20 мг) растворяли в безводном ацетонитриле (1,6 мл). Для трифлата маннозы, хранящегося в ацетонитриле, отбирали аликвоту (3,3 мл) и разбавляли до 4,0 мл ацетонитрилом и 1,6 мл этого раствора использовали в тесте радиоактивного мечения. Для образцов, взятых после 2 недель хранения при 50°С, образец 1,6 мл раствора трифлата маннозы использовали непосредственно без дополнительного разведения. Во всех случаях радиоактивное мечение осуществляли после сушки F раствора Kryptofix 2.2.2 (19,4 мг), карбоната калия (41,0 мг), ацетонитрила (0,32 мл) и воды (0,04 мл) в течение 4 минут при 80°С перед добавлением тестируемого раствора трифлата маннозы в ацетонитриле. Реакцию мечения осуществляли при 80°С в течение 4 минут в стеклоуглеродном реакторе.
Результаты
ВЭЖХ-УФ-записи для контрольного экспериментального образца твердого трифлата маннозы и ацетонитрильного раствора трифлата маннозы показаны на фиг.1 и 2 соответственно. Трифлат маннозы элюируется при 32,5 минутах.
Через 2 недели хранения при 50°С все образцы трифлата маннозы, хранящиеся в виде сухого порошка, были черными и имели сильный запах уксусной кислоты. Никакая попытка радиоактивного мечения не удалась, ИК показала, что данный материал более не представлял собой трифлат маннозы. ВЭЖХ-УФ-запись показана на фиг.3, никакого трифлата маннозы не обнаружено.
Через 2 и 4 недели хранения при 50°С растворы в ацетонитриле, однако, все еще были бесцветными и выглядели неизменными. Результаты ВЭЖХ-УФ показали один пик, указывающий на отсутствие разложения МТ (фиг.4).
Результаты радиоактивного мечения в стеклоуглеродном реакторе в нулевую точку времени и после хранения в течение различных периодов времени при 50°С показаны в таблице 1.
Таблица 1
Образец
Время хранения (недели)
МТ (мг)
Ацетонитрил (мл)
pFDGРХЧ %
Контроль (воздух)
0
20
1,6
87
Контроль (воздух)
0
20
1,6
86
Контроль (N<sub>2</sub>)
0
20
1,6
82
Контроль (N<sub>2</sub>)
0
20
1,6
93
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
0
20
1,6
91
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
0
20
1,6
92
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2
24
1,6
86
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2
24
1,6
85
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
3
20
1,6
65
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
3
20
1,6
90
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
4
20
1,6
88
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
4
20
1,6
90
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
8
20
1,6
76
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
8
20
1,6
95
Вывод
Сочетание хорошего мечения и хорошей химической стабильности по ВЭЖХ даже после 8 недель при 50°С приводит к выводу о том, что выраженная стабилизация достигнута посредством растворения МТ в ацетонитриле.
Пример 2: Стабильность трифлата маннозы в смеси ацетонитрил/вода
-1
Используя способ, аналогичный способу Примера 1, оценивали стабильность трифлата маннозы в ацетонитриле с водой при уровне приблизительно 725, 1450 и 2500 млн.
Результаты радиоактивного мечения в стеклоуглеродном реакторе при нулевом времени и после хранения в течение различных периодов времени при 50°С показаны в таблице 2.
Таблица 2
Образец
Содержание воды раствораМТ (млн<sup>-1</sup>)
Время хранения (недели)
МТ (мг)
Ацетонитрил/ вода(мл)
pFDG РХЧ %
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2435
0
20
1,6
90
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2435
0
20
1,6
78
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
1402
0
20
1,6
93
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
725
0
20
1,6
89
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
725
0
20
1,6
92
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2499
2
20
1,6
91
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2499
2
20
1,6
76
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
1450
2
20
1,6
94
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
1450
2
20
1,6
91
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2524
4
20
1,6
96
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
2524
4
20
1,6
87
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
1470
4
20
1,6
87
МТ/ацетонитрил (15 мг/мл)
1470
4
20
1,6
87
Сравнительный пример: стабильность сухого порошка трифлата маннозы
Сухой порошок трифлата маннозы хранили во флаконах при различных температурах и в течение различных периодов времени.
Радиоактивное мечение
Раствор карбоната калия (41 мг карбоната калия в 40 µл воды) добавляли в стеклоуглеродный реактор и затем отдельно добавляли раствор kryptofix 222 (19,4 мг в 320 µл). Затем добавляли раствор 18-фторида в воде (0,05 мл) и этот раствор сушили путем нагревания до 80°С в течение 4 мин в потоке сухого азота (при 0,3 л/мин). Затем добавляли раствор 1,3,4,6-тетра-O-ацетил-2-O-трифторметансульфонил-β-D-маннопиранозы (20 мг в 1,6 мл безводного ацетонитрила) и реакционную смесь нагревали в течение еще 4 минут при 80°С. Затем реакционную смесь охлаждали до 50°С и извлекали образец для анализа ITLC (мгновенная тонкослойная хроматография) на алюминиевых пластинах для ТСХ с силикагелем 60 F254 с элюцией 95% ацетонитрила, 5% воды. Радиохимическую чистоту рассчитывали из соотношения 1,3,4,6-тетра-O-ацетил-2-фтор-β-D-маннопиранозы к общему сахару и свободному фториду (единственные два компонента из этой реакции). Результаты радиоактивного мечения показаны в таблице 3.
Таблица 3
Условия и время хранения
% РХЧ
0 суток, в атмосфере воздуха
87
0 суток, в атмосфере воздуха
86
1 сутки, комнатная температура, в атмосфере сухого N<sub>2</sub>
82
1 сутки, комнатная температура, в атмосфере сухого N<sub>2</sub>
93
127 сутки, 25°С, в атмосфере воздуха
1
5 суток, 50°С, в атмосфере воздуха
5
Эти данные подтверждают значительную нестабильность трифлата маннозы при комнатной температуре, которая еще хуже при нагревании до 50°С. Трифлат маннозы быстро становится черным при повышенных температурах и становится все более сложным для растворения в ацетонитриле.