专利名称：一种受体显像剂标记的化学动力学研究的方法
技术领域：
本发明一种受体显像剂标记的化学动力学研究的方法，具体涉及一种NMDA受体显像剂99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine标记的化学动力学研究的方法，属于放射性药物分析技术领域。
背景技术：
近年来，神经精神疾病在社会总负担中的排名已名列前茅，严重影响了人类的健康和社会发展。研究N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methy-D-aspatrate receptor, NMDA受体)与神经精神疾病的关系正成为目前研究的热点。NMDA受体作为主要的离子型谷氨酸受体，是一种受配体和膜电位双重调节的配体门控离子通道。NMDA受体有多个特殊的结合位点，如H+、加2+、Mg2+、非竞争性拮抗剂、谷氨酸、甘氨酸、多胺、氧化还原位点等，还可发生如磷酸化等修饰性改变。高钙电导是NMDA受体的特点之一，也是NMDA受体与Glu兴奋性神经毒性、触发突触长时程增强(long-term potentiation, LTP)效应、学习记忆形成机制密切相关的原因，NMDA受体是神经元突触可塑性及大脑皮质和海马神经元LTP的主要调控者。NMDA受体的过度激活引起兴奋性神经元持续去极化，导致Ca2+内流，胞内钙超载引起细胞死亡。这可能在神经疾病如帕金森病、老年痴呆症、亨廷顿、精神分裂症、疼痛、脑卒中等和精神疾病(如精神分裂症、双向情感障碍)等的发生发展过程中发挥着重要的作用[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.]。核医学脑受体显像因其功能性、分子水平面等特征，具有其它检测手段无可替代的优势。通过NMDA受体显像剂检测神经系统中特定区域的NMDA受体的分布、数目(密度)和功能(亲和力)等变化，从分子水平上展现脑的生理、病理状态，对神经精神疾病作出早期诊断，并用于观察病情进展、指导合理用药以及疗效评价和预后判断，具有重要的理论和实用价值。为此，我们以NMDA受体拮抗剂美金刚胺为先导化合物，自主设计和合成了一种新的美金刚胺衍生物I-N- [N- [2- (S-巯基乙基)]-N- [2-[N- [2- (S-巯基乙基)氨基]乙基]氨基乙基]氨基_3，5-二甲基金刚烷(N-ethyl-^^2-Memantine)(已申请专利，申请号201010196575. 7)，该化合物保留了美金刚胺的活性基团，并连接一个 ^N2基团以便与99Tcm螯合，在还原剂SnF2的作用下，以配体交换法用99Tcm标记获得 99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine。在标记探索过程中，通过对标记反应的化学动力学研究，进行标记条件的优化，获得放射性化学纯度在90%以上的99TCm-N-ethyl-N2S2-Memantine，室温下放置他后放射性化学纯度仍然高于90%，证明稳定性良好。在研究中，我们依据化学动力学基本原理[傅献彩，沈文霞，姚天扬.物理化学. 第四版.北京高等教育出版社，1990. 700-755.]，设计和编制了适于研究放射性药物标记反应化学动力学的计算机软件，计算出反应级数、速率常数、反应活化能、半衰期等化学动力学参数，用以定量地研究标记反应和确定最佳标记条件。
发明内容
本发明的目的是建立标记反应研究的化学动力学方法，对进行自主制备的NMDA 受体显像剂99Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine锝标记进行化学动力学研究。提供一种NMDA受体显像剂99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine标记的化学动力学研究的方法。本发明的技术方案一种NMDA受体显像剂"Tcm-N-ethyl-N2&-Memantine标记的化学动力学研究的方法，
(1)结合动力学实验数据的获得，计算标记率
在每组3瓶的4组西林瓶中各加0. 08mL浓度为40mg/mL的葡庚糖酸钠GH溶液、 0. 05mL浓度为10mg/mL的乙二胺四乙酸二钠EDTA_2Na溶液、0. 035mL浓度为2mg/mL的 SnF2 盐酸溶液、0. 02mL 浓度为 lmg/mL 的 N-ethyl_N2&-Memantine 的 70% 乙醇溶液、37MBq Na99TcmO4 淋洗液、加 ρΗ=6· 5 的磷酸盐缓冲液(ρΗ=6· 5，Na2HPO4 · 12Η20 和 KH2PO4, Imo 1/ L的磷酸调ρΗ)至总体积为lmL，分别置于70、80、90、100°C的水浴中反应，并于2、5、10、 20、30、40、60min分别用玻璃点样毛细管取样，点样于聚酰胺薄膜条进行层析，展开剂体积比为甲醇乙醚氨水=2 5 0.25，展开后，剪成10段，用Y-Counter测量生成的 "Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine 的计数(Rf=O. 9 1. 0)，计算标记率；
(2)确定反应级数η:
用各温度、各时间点的结合动力学实验数据按下列公式计算各级反应速率常数，以其中方差最小的某级反应确定反应级数η ；
一级反应，η=1，反应物A得产物ln[a/(a-X)] = klX ；
二级反应，n=2,反应物A+反应物B得产物，a = b时1/(a_x) - 1/a = k2t ；
二级反应，n=2，反应物A+反应物B得产物，a ^ b时1/(a_b) In [b (a_x)/a (b_x)]=
k2t ；
三级反应，n=3,反应物A+反应物B+反应物C得产物，a = b = c时 [l/(a-x)2 - 1/a2]/2 = k3t ； 零级反应，n=0 :x = k0t ；
式中a为反应物A的起始浓度，b为反应物B的起始浓度，c为反应物C的起始浓度， k为反应速率常数，t为时间，χ为t时刻产物浓度，η为反应级数； 并计算获得各温度下的速率常数k ；
(3)温度对反应速率的影响
根据各温度下的速率常数k，反映温度对反应速率的影响；
(4)反应活化能
根据阿仑尼乌斯公式计算标记反应的活化能
1 η ( k 2 / k ！ ) = ( E a / R ) (WT1 - 1 / T 2 )
式中Ea为反应活化能，T为绝对温度，R为里德堡常数R=8. 314 J/mol-K ；
(5)半衰期
半衰期t1/2为反应物消耗一半所需时间，各级反应时间的半衰期可按下列公式计算
一级反应t1/2 = 1η2/Χ 二级反应a = b 时t1/2 = 1/ (k2a) 二级反应a 兴 b 时t1/2 (A) ^ t1/2 (B) 三级反应a = b = c 时t1/2 = 3/ (2k3a) 零级反应t1/2 = a / (2k0)o本发明的有益效果放射性药物的标记通常是采用一些常用的方法，99mTc的标记尤其如此。一般而言，具有反应速度较快、标记率较高等特点。因此，很少对其反应动力学进行深入的研究。但在有些药物尤其是新药的标记中，对药物性质尚不够了解，往往会由于动力学原因而被错误地认为标记不上放射性核素。更多遇到的情况是许多放射性药物的标记率总是难以提高到理想的程度，比如难以提高到大于90%以上，或者是标记率不稳定，时高时低，固然可能存在其他影响因素，但反应动力学是非常重要的原因之一。Nithyl-N2S2-Memantine是我们设计研制的新化合物，对其理化性质尚有许多需要探索之处。尽管用作为螯合基团在其他放射性药物中有所应用，但由于各自分子结构不同，其与99Tcm的标记反应也就不尽相同。标记反应的化学动力学研究使我们对 N-ethyl-N2S2-Memantine的99Tcm标记反应有了较为理性而深入的认识，能从理论高度来剖析标记反应的内在实质，从而指导我们的实验研究，少走弯路，事半功倍。所阐述的化学动力学研究方法和编制的计算机软件对于其他放射性药物的标记反应研究也是提供了有效手段。在标记探索过程中，通过对标记反应的化学动力学研究，进行标记条件的优化，获得放射性化学纯度在90%以上的99TCm-N-ethyl-N2S2-Memantine，室温下放置6h后放射性化学纯度仍然高于90%，证明稳定性良好。
具体实施例方式1、主要试剂
标记前体l-N-[N-[2-(S-巯基乙基)]-N-[2-[N-[2-(S-巯基乙基)氨基]乙基]氨基乙基]氨基 _3，5- 二甲基金刚烷(1-N- [N- [2- (S-thioethyl) ] -N- [2- [N- [2- (S-thioethyl) amino]ethyl]aminoethyl]amino-3, 5-dimethyladamantane, N~ethyI-N2S2-Memantine)， 课题组自行设计、合成，并已申请专利，发明名称《一种N-乙基-N2S2-美金刚胺的制备方法》，申请号201010196575. 7，由本单位江苏省原子医学研究所对外提供该产品。氟化亚锡北京百灵威公司。乙二胺四乙酸二钠(EDTA_2Na)国药集团化学试剂公司。葡庚糖酸钠(GH)江原制药厂。其它试剂为国产分析纯。聚酰胺薄膜浙江省台州市路桥四甲生化塑料厂。2、仪器
Wizard 1470 y -Counter 美国 Perkin Elmer 仪器公司。pH300型pH计上海天达仪器有限公司。AC-2105型分析天平德国Sartorius公司。
钼-锝发生器(Na99TcmO4)中核高通公司。XW-80A型涡旋混合器上海医科大学仪器厂。玻璃点样毛细管华西医科大学仪器厂。3、结果
(1)结合动力学实验数据
权利要求
1. 一种NMDA受体显像剂99Tcm-N-ethyl-^^2-Memantine标记的化学动力学研究的方法，其特征在于(1)结合动力学实验数据的获得，计算标记率在每组3瓶的4组西林瓶中各加0. 08mL浓度为40mg/mL的葡庚糖酸钠GH溶液、0. 05mL 浓度为10mg/mL的乙二胺四乙酸二钠EDTA_2Na溶液、0. 035mL浓度为ang/mL的SnF2盐酸溶液、0. 02mL 浓度为 lmg/mL 的 N-ethyl-^^2_Memantine 的 70% 乙醇溶液、37MBq Na99TcmO4 淋洗液、加pH=6. 5的磷酸盐缓冲液至总体积为lmL，分别置于70、80、90、100°C的水浴中反应，并于2、5、10、20、30、40、60min分别用玻璃点样毛细管取样，点样于聚酰胺薄膜条进行层析，展开剂体积比为甲醇乙醚氨水=2 5 0.25，展开后，剪成10段，用Y-Counter 测量生成的99TCm-N-ethyl-N2&-Memantine的计数，Rf=O. 9 1. 0，计算标记率；(2)确定反应级数η:用各温度、各时间点的结合动力学实验数据按下列公式计算各级反应速率常数，以其中方差最小的某级反应确定反应级数η ；一级反应，η=1，反应物A得产物ln[a/(a-X)] = klX ；二级反应，n=2,反应物A+反应物B得产物，a = b时1/(a_x) - 1/a = k2t ；二级反应，n=2，反应物A+反应物B得产物，a ^ b时1/(a_b) In [b (a_x)/a (b_x)]=k2t ；三级反应，n=3,反应物A+反应物B+反应物C得产物，a = b = c时 [l/(a-x)2 - 1/a2]/2 = k3t ； 零级反应，n=0 :x = k0t ；式中a为反应物A的起始浓度，b为反应物B的起始浓度，c为反应物C的起始浓度， k为反应速率常数，t为时间，χ为t时刻产物浓度，η为反应级数； 并计算获得各温度下的速率常数k ；(3)温度对反应速率的影响根据各温度下的速率常数k，反映温度对反应速率的影响；(4)反应活化能根据阿仑尼乌斯公式计算标记反应的活化能1 η ( k 2 / k1 ) = ( E a / R ) (WT1 - 1 / T 2 )式中Ea为反应活化能，T为绝对温度，R为里德堡常数R=8. 314 J/mol-K ；(5)半衰期半衰期t1/2为反应物消耗一半所需时间，各级反应时间的半衰期按下列公式计算一级反应t1/2 = 1η2/Χ 二级反应a = b 时t1/2 = 1/ (k2a) 二级反应a 兴 b 时t1/2 (A) ^ t1/2 (B) 三级反应a = b = c 时t1/2 = 3/ (2k3a) 零级反应t1/2 = a / (2k0)o
全文摘要
一种受体显像剂标记的化学动力学研究的方法，具体涉及一种NMDA受体显像剂99Tcm-N-ethyl-N2S2-Memantine标记的化学动力学研究的方法，属于放射性药物分析技术领域。本发明方法为在四组小瓶(每组3只)中分别加入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磷酸盐缓冲液(1mol/L，pH6.5)和37MBqNa99TcmO4，四组小瓶分别于70、80、90及100℃孵育反应,用毛细管分别于2,5,10,20,30,40和60min取样，用TLC法测定标记率，计算反应级数n、速率常数k、活化能Ea、半衰期t1/2。随反应温度升高，速率常数增大，半衰期缩短，表明提高反应温度能加快标记反应。
文档编号C07C323/25GK102253174SQ20111010632
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘英涛, 周杏琴, 孔艳艳, 张建康, 曹国宪, 钦晓峰 申请人:江苏省原子医学研究所