專利名稱：一種受體顯像劑標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種受體顯像劑標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，具體涉及一種NMDA受體顯像劑99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，屬于放射性藥物分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，神經(jīng)精神疾病在社會總負擔中的排名已名列前茅，嚴重影響了人類的健康和社會發(fā)展。研究N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methy-D-aspatrate receptor, NMDA受體)與神經(jīng)精神疾病的關(guān)系正成為目前研究的熱點。NMDA受體作為主要的離子型谷氨酸受體，是一種受配體和膜電位雙重調(diào)節(jié)的配體門控離子通道。NMDA受體有多個特殊的結(jié)合位點，如H+、加2+、Mg2+、非競爭性拮抗劑、谷氨酸、甘氨酸、多胺、氧化還原位點等，還可發(fā)生如磷酸化等修飾性改變。高鈣電導(dǎo)是NMDA受體的特點之一，也是NMDA受體與Glu興奮性神經(jīng)毒性、觸發(fā)突觸長時程增強(long-term potentiation, LTP)效應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶形成機制密切相關(guān)的原因，NMDA受體是神經(jīng)元突觸可塑性及大腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元LTP的主要調(diào)控者。NMDA受體的過度激活引起興奮性神經(jīng)元持續(xù)去極化，導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流，胞內(nèi)鈣超載引起細胞死亡。這可能在神經(jīng)疾病如帕金森病、老年癡呆癥、亨廷頓、精神分裂癥、疼痛、腦卒中等和精神疾病(如精神分裂癥、雙向情感障礙)等的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用[Lau C G, Zukin R S. NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and neuropsychiatric disorders. [J]· Nat Rev Neurosci, 2007, 8(6): 413-426. Labrie V, Lipina T, Roder J C. Mice with reduced NMDA receptor glycine affinity model some of the negative and cognitive symptoms of schizophrenia [J]. Psychopharmacology, 2008, 200(2) : 217-230.]。核醫(yī)學(xué)腦受體顯像因其功能性、分子水平面等特征，具有其它檢測手段無可替代的優(yōu)勢。通過NMDA受體顯像劑檢測神經(jīng)系統(tǒng)中特定區(qū)域的NMDA受體的分布、數(shù)目(密度)和功能(親和力)等變化，從分子水平上展現(xiàn)腦的生理、病理狀態(tài)，對神經(jīng)精神疾病作出早期診斷，并用于觀察病情進展、指導(dǎo)合理用藥以及療效評價和預(yù)后判斷，具有重要的理論和實用價值。為此，我們以NMDA受體拮抗劑美金剛胺為先導(dǎo)化合物，自主設(shè)計和合成了一種新的美金剛胺衍生物I-N- [N- [2- (S-巰基乙基)]-N- [2-[N- [2- (S-巰基乙基)氨基]乙基]氨基乙基]氨基_3，5-二甲基金剛烷(N-ethyl-^^2-Memantine)(已申請專利，申請?zhí)?01010196575. 7)，該化合物保留了美金剛胺的活性基團，并連接一個 ^N2基團以便與99Tcm螯合，在還原劑SnF2的作用下，以配體交換法用99Tcm標記獲得 99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine。在標記探索過程中，通過對標記反應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)研究，進行標記條件的優(yōu)化，獲得放射性化學(xué)純度在90%以上的99TCm-N-ethyl-N2S2-Memantine，室溫下放置他后放射性化學(xué)純度仍然高于90%，證明穩(wěn)定性良好。在研究中，我們依據(jù)化學(xué)動力學(xué)基本原理[傅獻彩，沈文霞，姚天揚.物理化學(xué). 第四版.北京高等教育出版社，1990. 700-755.]，設(shè)計和編制了適于研究放射性藥物標記反應(yīng)化學(xué)動力學(xué)的計算機軟件，計算出反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)、反應(yīng)活化能、半衰期等化學(xué)動力學(xué)參數(shù)，用以定量地研究標記反應(yīng)和確定最佳標記條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立標記反應(yīng)研究的化學(xué)動力學(xué)方法，對進行自主制備的NMDA 受體顯像劑99Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine锝標記進行化學(xué)動力學(xué)研究。提供一種NMDA受體顯像劑99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種NMDA受體顯像劑"Tcm-N-ethyl-N2&-Memantine標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，
(1)結(jié)合動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)的獲得，計算標記率
在每組3瓶的4組西林瓶中各加0. 08mL濃度為40mg/mL的葡庚糖酸鈉GH溶液、 0. 05mL濃度為10mg/mL的乙二胺四乙酸二鈉EDTA_2Na溶液、0. 035mL濃度為2mg/mL的 SnF2 鹽酸溶液、0. 02mL 濃度為 lmg/mL 的 N-ethyl_N2&-Memantine 的 70% 乙醇溶液、37MBq Na99TcmO4 淋洗液、加 ρΗ=6· 5 的磷酸鹽緩沖液(ρΗ=6· 5，Na2HPO4 · 12Η20 和 KH2PO4, Imo 1/ L的磷酸調(diào)ρΗ)至總體積為lmL，分別置于70、80、90、100°C的水浴中反應(yīng)，并于2、5、10、 20、30、40、60min分別用玻璃點樣毛細管取樣，點樣于聚酰胺薄膜條進行層析，展開劑體積比為甲醇乙醚氨水=2 5 0.25，展開后，剪成10段，用Y-Counter測量生成的 "Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine 的計數(shù)(Rf=O. 9 1. 0)，計算標記率；
(2)確定反應(yīng)級數(shù)η:
用各溫度、各時間點的結(jié)合動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)按下列公式計算各級反應(yīng)速率常數(shù)，以其中方差最小的某級反應(yīng)確定反應(yīng)級數(shù)η ；
一級反應(yīng)，η=1，反應(yīng)物A得產(chǎn)物ln[a/(a-X)] = klX ；
二級反應(yīng)，n=2,反應(yīng)物A+反應(yīng)物B得產(chǎn)物，a = b時1/(a_x) - 1/a = k2t ；
二級反應(yīng)，n=2，反應(yīng)物A+反應(yīng)物B得產(chǎn)物，a ^ b時1/(a_b) In [b (a_x)/a (b_x)]=
k2t ；
三級反應(yīng)，n=3,反應(yīng)物A+反應(yīng)物B+反應(yīng)物C得產(chǎn)物，a = b = c時 [l/(a-x)2 - 1/a2]/2 = k3t ； 零級反應(yīng)，n=0 :x = k0t ；
式中a為反應(yīng)物A的起始濃度，b為反應(yīng)物B的起始濃度，c為反應(yīng)物C的起始濃度， k為反應(yīng)速率常數(shù)，t為時間，χ為t時刻產(chǎn)物濃度，η為反應(yīng)級數(shù)； 并計算獲得各溫度下的速率常數(shù)k ；
(3)溫度對反應(yīng)速率的影響
根據(jù)各溫度下的速率常數(shù)k，反映溫度對反應(yīng)速率的影響；
(4)反應(yīng)活化能
根據(jù)阿侖尼烏斯公式計算標記反應(yīng)的活化能
1 η ( k 2 / k ！ ) = ( E a / R ) (WT1 - 1 / T 2 )
式中Ea為反應(yīng)活化能，T為絕對溫度，R為里德堡常數(shù)R=8. 314 J/mol-K ；
(5)半衰期
半衰期t1/2為反應(yīng)物消耗一半所需時間，各級反應(yīng)時間的半衰期可按下列公式計算
一級反應(yīng)t1/2 = 1η2/Χ 二級反應(yīng)a = b 時t1/2 = 1/ (k2a) 二級反應(yīng)a 興 b 時t1/2 (A) ^ t1/2 (B) 三級反應(yīng)a = b = c 時t1/2 = 3/ (2k3a) 零級反應(yīng)t1/2 = a / (2k0)o本發(fā)明的有益效果放射性藥物的標記通常是采用一些常用的方法，99mTc的標記尤其如此。一般而言，具有反應(yīng)速度較快、標記率較高等特點。因此，很少對其反應(yīng)動力學(xué)進行深入的研究。但在有些藥物尤其是新藥的標記中，對藥物性質(zhì)尚不夠了解，往往會由于動力學(xué)原因而被錯誤地認為標記不上放射性核素。更多遇到的情況是許多放射性藥物的標記率總是難以提高到理想的程度，比如難以提高到大于90%以上，或者是標記率不穩(wěn)定，時高時低，固然可能存在其他影響因素，但反應(yīng)動力學(xué)是非常重要的原因之一。Nithyl-N2S2-Memantine是我們設(shè)計研制的新化合物，對其理化性質(zhì)尚有許多需要探索之處。盡管用作為螯合基團在其他放射性藥物中有所應(yīng)用，但由于各自分子結(jié)構(gòu)不同，其與99Tcm的標記反應(yīng)也就不盡相同。標記反應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)研究使我們對 N-ethyl-N2S2-Memantine的99Tcm標記反應(yīng)有了較為理性而深入的認識，能從理論高度來剖析標記反應(yīng)的內(nèi)在實質(zhì)，從而指導(dǎo)我們的實驗研究，少走彎路，事半功倍。所闡述的化學(xué)動力學(xué)研究方法和編制的計算機軟件對于其他放射性藥物的標記反應(yīng)研究也是提供了有效手段。在標記探索過程中，通過對標記反應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)研究，進行標記條件的優(yōu)化，獲得放射性化學(xué)純度在90%以上的99TCm-N-ethyl-N2S2-Memantine，室溫下放置6h后放射性化學(xué)純度仍然高于90%，證明穩(wěn)定性良好。
具體實施例方式1、主要試劑
標記前體l-N-[N-[2-(S-巰基乙基)]-N-[2-[N-[2-(S-巰基乙基)氨基]乙基]氨基乙基]氨基 _3，5- 二甲基金剛烷(1-N- [N- [2- (S-thioethyl) ] -N- [2- [N- [2- (S-thioethyl) amino]ethyl]aminoethyl]amino-3, 5-dimethyladamantane, N~ethyI-N2S2-Memantine)， 課題組自行設(shè)計、合成，并已申請專利，發(fā)明名稱《一種N-乙基-N2S2-美金剛胺的制備方法》，申請?zhí)?01010196575. 7，由本單位江蘇省原子醫(yī)學(xué)研究所對外提供該產(chǎn)品。氟化亞錫北京百靈威公司。乙二胺四乙酸二鈉(EDTA_2Na)國藥集團化學(xué)試劑公司。葡庚糖酸鈉(GH)江原制藥廠。其它試劑為國產(chǎn)分析純。聚酰胺薄膜浙江省臺州市路橋四甲生化塑料廠。2、儀器
Wizard 1470 y -Counter 美國 Perkin Elmer 儀器公司。pH300型pH計上海天達儀器有限公司。AC-2105型分析天平德國Sartorius公司。
鉬-锝發(fā)生器(Na99TcmO4)中核高通公司。XW-80A型渦旋混合器上海醫(yī)科大學(xué)儀器廠。玻璃點樣毛細管華西醫(yī)科大學(xué)儀器廠。3、結(jié)果
(1)結(jié)合動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種NMDA受體顯像劑99Tcm-N-ethyl-^^2-Memantine標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，其特征在于(1)結(jié)合動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)的獲得，計算標記率在每組3瓶的4組西林瓶中各加0. 08mL濃度為40mg/mL的葡庚糖酸鈉GH溶液、0. 05mL 濃度為10mg/mL的乙二胺四乙酸二鈉EDTA_2Na溶液、0. 035mL濃度為ang/mL的SnF2鹽酸溶液、0. 02mL 濃度為 lmg/mL 的 N-ethyl-^^2_Memantine 的 70% 乙醇溶液、37MBq Na99TcmO4 淋洗液、加pH=6. 5的磷酸鹽緩沖液至總體積為lmL，分別置于70、80、90、100°C的水浴中反應(yīng)，并于2、5、10、20、30、40、60min分別用玻璃點樣毛細管取樣，點樣于聚酰胺薄膜條進行層析，展開劑體積比為甲醇乙醚氨水=2 5 0.25，展開后，剪成10段，用Y-Counter 測量生成的99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine的計數(shù)，Rf=O. 9 1. 0，計算標記率；(2)確定反應(yīng)級數(shù)η:用各溫度、各時間點的結(jié)合動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)按下列公式計算各級反應(yīng)速率常數(shù)，以其中方差最小的某級反應(yīng)確定反應(yīng)級數(shù)η ；一級反應(yīng)，η=1，反應(yīng)物A得產(chǎn)物ln[a/(a-X)] = klX ；二級反應(yīng)，n=2,反應(yīng)物A+反應(yīng)物B得產(chǎn)物，a = b時1/(a_x) - 1/a = k2t ；二級反應(yīng)，n=2，反應(yīng)物A+反應(yīng)物B得產(chǎn)物，a ^ b時1/(a_b) In [b (a_x)/a (b_x)]=k2t ；三級反應(yīng)，n=3,反應(yīng)物A+反應(yīng)物B+反應(yīng)物C得產(chǎn)物，a = b = c時 [l/(a-x)2 - 1/a2]/2 = k3t ； 零級反應(yīng)，n=0 :x = k0t ；式中a為反應(yīng)物A的起始濃度，b為反應(yīng)物B的起始濃度，c為反應(yīng)物C的起始濃度， k為反應(yīng)速率常數(shù)，t為時間，χ為t時刻產(chǎn)物濃度，η為反應(yīng)級數(shù)； 并計算獲得各溫度下的速率常數(shù)k ；(3)溫度對反應(yīng)速率的影響根據(jù)各溫度下的速率常數(shù)k，反映溫度對反應(yīng)速率的影響；(4)反應(yīng)活化能根據(jù)阿侖尼烏斯公式計算標記反應(yīng)的活化能1 η ( k 2 / k1 ) = ( E a / R ) (WT1 - 1 / T 2 )式中Ea為反應(yīng)活化能，T為絕對溫度，R為里德堡常數(shù)R=8. 314 J/mol-K ；(5)半衰期半衰期t1/2為反應(yīng)物消耗一半所需時間，各級反應(yīng)時間的半衰期按下列公式計算一級反應(yīng)t1/2 = 1η2/Χ 二級反應(yīng)a = b 時t1/2 = 1/ (k2a) 二級反應(yīng)a 興 b 時t1/2 (A) ^ t1/2 (B) 三級反應(yīng)a = b = c 時t1/2 = 3/ (2k3a) 零級反應(yīng)t1/2 = a / (2k0)o
全文摘要
一種受體顯像劑標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，具體涉及一種NMDA受體顯像劑99Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine標記的化學(xué)動力學(xué)研究的方法，屬于放射性藥物分析技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法為在四組小瓶(每組3只)中分別加入0.02mL(1mg/mL)N-ethyl-N2S2-Memantine，0.08mL(40mg/mL)GH，0.05mL(10mg/mL)EDTA-2Na，0.035mL(2mg/mL)SnF2、0.8mL磷酸鹽緩沖液(1mol/L，pH6.5)和37MBqNa99TcmO4，四組小瓶分別于70、80、90及100℃孵育反應(yīng),用毛細管分別于2,5,10,20,30,40和60min取樣，用TLC法測定標記率，計算反應(yīng)級數(shù)n、速率常數(shù)k、活化能Ea、半衰期t1/2。隨反應(yīng)溫度升高，速率常數(shù)增大，半衰期縮短，表明提高反應(yīng)溫度能加快標記反應(yīng)。
文檔編號C07C323/25GK102253174SQ20111010632
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者劉英濤, 周杏琴, 孔艷艷, 張建康, 曹國憲, 欽曉峰 申請人:江蘇省原子醫(yī)學(xué)研究所