Fallypride [18F] Facile e Veloce: Addio HPLC, Benvenuta Efficienza nella Sintesi Radiofarmaceutica!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi appassiona molto nel campo della medicina nucleare e della radiochimica. Avete presente la PET, quella tecnica di imaging pazzesca che ci permette di vedere cosa succede dentro il nostro corpo a livello molecolare? Bene, uno dei protagonisti di queste “fotografie” interne, specialmente quando vogliamo studiare il sistema dopaminergico nel cervello (fondamentale in malattie come l’Huntington, la schizofrenia o semplicemente nell’invecchiamento), è un radiofarmaco chiamato [18F]fallypride.

Questo tracciante è fantastico perché si lega in modo specifico e reversibile ai recettori D2/D3 della dopamina, permettendoci di misurarne la densità e l’occupazione sia nello striato che in altre aree cerebrali. Insomma, uno strumento preziosissimo per la ricerca e la diagnostica neuropsichiatrica.

Il “Solito” Problema: La Complicata Purificazione

Fin qui tutto bello, vero? Il problema, come spesso accade nella scienza applicata, sorge quando dobbiamo produrre questo [18F]fallypride. Per anni, i metodi di sintesi, anche quelli automatizzati offerti dai sistemi commerciali, hanno avuto un tallone d’Achille: la necessità di una fase di purificazione tramite HPLC (Cromatografia Liquida ad Alte Prestazioni).

Ora, l’HPLC è una tecnica potente, non fraintendetemi, ma nel contesto della produzione di radiofarmaci a vita breve come quelli marcati con Fluoro-18 (che ha un’emivita di soli 110 minuti!), presenta diversi svantaggi:

• Rende l’automazione più complessa.
• Allunga notevolmente i tempi di sintesi (e ogni minuto perso è attività radioattiva che decade!).
• Spesso porta a rese moderate o basse del prodotto finale.

Pensateci: dobbiamo lavorare velocemente, in modo sicuro (seguendo le norme di Buona Fabbricazione, o GMP), e ottenere un prodotto purissimo e in quantità sufficiente per l’uso clinico. L’HPLC, in questo scenario, può diventare un vero e proprio collo di bottiglia.

Negli anni ci sono stati vari tentativi di migliorare la sintesi, dai primi approcci manuali di Mukherjee negli anni ’90, alle sintesi automatizzate successive, fino all’uso di microreattori che promettevano rese più alte in volumi ridotti. Persino un brevetto del 2008 aveva proposto una purificazione solo con SPE (Estrazione in Fase Solida), ma con rese basse e dettagli insufficienti per garantire la conformità GMP. Altri metodi, pur ottenendo rese più alte, richiedevano comunque l’HPLC.

La Svolta: Sintesi Semplificata con Cartucce SPE

Ed è qui che entra in gioco il nostro lavoro! Ci siamo chiesti: “E se potessimo eliminare del tutto l’HPLC dalla produzione di [18F]fallypride, sostituendola con una purificazione più semplice e veloce basata su cartucce SPE?”. L’idea era allettante, perché le cartucce SPE sono più facili da integrare nei sistemi automatici, specialmente quelli moderni basati su cassette monouso. Questi sistemi a cassetta sono fantastici perché migliorano la sicurezza microbiologica, eliminano il rischio di contaminazione incrociata e semplificano enormemente le operazioni e la conformità GMP. Togliere l’HPLC da questi sistemi sarebbe un passo avanti enorme!

Così, ci siamo messi all’opera e abbiamo sviluppato un metodo di sintesi automatizzato per [18F]fallypride che non richiede HPLC, ma utilizza una combinazione strategica di cartucce SPE per la purificazione. E l’abbiamo testato su due piattaforme commerciali molto diffuse:

1. Un sistema a cassette monouso (l’AllinOne – AiO della Trasis).
2. Un modulo di ricerca più tradizionale con tubature fisse (l’RNplus della Synthra).

Come Funziona la Magia (Senza HPLC!)

Il processo inizia con il [18F]Fluoruro prodotto dal ciclotrone. Questo viene intrappolato su una colonnina a scambio anionico e poi eluìto nel reattore. Qui avviene la reazione chiave: il Fluoruro-18 reagisce con il precursore (tosyl-fallypride) in acetonitrile, a una temperatura ottimizzata (abbiamo scoperto che 95°C è l’ideale!) e per un tempo ben preciso.

Qui abbiamo fatto un’altra scoperta interessante: usando il TBAHCO3 (tetrabutilammonio bicarbonato) come catalizzatore di trasferimento di fase, invece del più classico sistema K2CO3/Kryptofix-[2.2.2], non solo otteniamo rese migliori, ma possiamo anche ridurre il tempo di reazione a soli 10 minuti (contro i 20 minuti necessari con Kryptofix). Anche la quantità di precursore è critica: abbiamo visto che 2 mg è la quantità ottimale per massimizzare la resa senza formare sottoprodotti indesiderati.

Dopo la reazione, la miscela grezza viene fatta passare attraverso una serie di tre cartucce SPE:

• Una Alumina N Plus Light (per eliminare il [18F]fluoruro non reagito).
• Una Sep Pak Plus C18.
• Una Sep Pak Light C18 (queste due trattengono il nostro [18F]fallypride, mentre le impurità più polari passano).

Dopo un lavaggio con acqua per eliminare ulteriori impurità, il nostro [18F]fallypride purificato viene eluìto dalle cartucce C18 con una piccola quantità di etanolo, filtrato su un filtro sterilizzante da 0.22 µm e raccolto nel vial finale, pronto per essere diluito con soluzione salina per l’uso umano.

Risultati Straordinari: Più Veloce, Più Resa, Stessa Qualità!

E i risultati? Sono stati davvero entusiasmanti! Confrontando il nostro metodo SPE con i metodi tradizionali che usano HPLC:

• Il tempo di sintesi totale si è ridotto drasticamente: circa 28 minuti con TBAHCO3 e 40 minuti con K2CO3/Kryptofix, un taglio di circa il 44% rispetto ai metodi con HPLC!
• Le rese radiochimiche (non corrette per il decadimento) sono aumentate significativamente: abbiamo raggiunto un incredibile 59% usando TBAHCO3 (rispetto al 15-44% tipico con HPLC) e un buon 31% con K2CO3/Kryptofix (rispetto al 5-20%).
• La purezza radiochimica è sempre stata eccellente, costantemente superiore al 98%, e il prodotto è rimasto stabile per ore dopo la sintesi.
• Tutti i parametri di controllo qualità (identità e purezza radionuclidica e radiochimica, purezza chimica, solventi residui, pH, sterilità, endotossine, contenuto di Kryptofix/TBAHCO3) erano pienamente conformi ai requisiti della Farmacopea Europea e alle linee guida GMP.

Abbiamo analizzato il prodotto finale anche con tecniche sofisticate come LC-MS per assicurarci che non ci fossero impurità chimiche nascoste, confermando l’elevata purezza del nostro [18F]fallypride. L’attività molare ottenuta era comparabile o superiore a quella riportata in letteratura con metodi più complessi.

Perché Questo è Importante? Verso una Produzione Più Accessibile

Questo nuovo metodo rappresenta un passo avanti significativo. Semplificare la sintesi eliminando l’HPLC significa:

• Produzione più rapida ed efficiente: fondamentale quando si lavora con isotopi a vita breve.
• Maggiore facilità di automazione: si adatta perfettamente ai moderni sistemi a cassetta.
• Potenziale riduzione dei costi: meno apparecchiature complesse, meno tempo, meno scarti.
• Migliore conformità GMP: processi più semplici e robusti sono più facili da validare e mantenere.
• Maggiore accessibilità: potrebbe rendere il [18F]fallypride disponibile in più centri, facilitando la ricerca clinica e la diagnostica.

Il fatto che siamo riusciti a implementare con successo questo protocollo sia su un sistema a cassette (AiO) che su uno a tubature fisse (RNplus) dimostra la sua versatilità e robustezza.

In conclusione, abbiamo dimostrato che è possibile produrre [18F]fallypride di alta qualità, in modo rapido, efficiente e conforme alle GMP, senza la necessità della purificazione HPLC. È una di quelle innovazioni che, spero, possa davvero fare la differenza nel rendere strumenti diagnostici potenti come la PET con [18F]fallypride più facilmente utilizzabili nella pratica clinica e nella ricerca scientifica. Un piccolo passo per la radiochimica, ma potenzialmente un grande passo per la neuroscienza e la cura dei pazienti!

Fonte: Springer