第2O卷第1期 同 位 素 VolI 2O No.1 2007年2月 Journai of Isotopes Feb.2007 Tcm标记的混配放射性药物研究进展 张 瑜,褚泰伟,王祥云 (北京大学化学与分子工程学院,北京100871) 摘要:。。Tc 标记的混配放射性药物是近年来核医学领域中新兴的一类显像剂 本文介绍了“3+1”型、“4+ 1”型、“3+1+1”型、“4+1+1”型和“2+2”型混配放射性药物的化学结构、生物分布及其优缺点。这几种类 型的混配药物中,尤以“2+2”型混配药物的化学、生物学特性为好,更具有良好的应用前景。 关键词:混配放射性药物;显像剂; Tc 标记 中图分类号:TL92.3;0615.42 文献标识码:A 文章编号:1000—7512(2007)01—0052—05 Development of Tcm Labelled Mixed-ligand Complexes ZHANG Yu,CHU Tai~wei,WANG Xiang—yun (College of Chemistry and Molecular Engineering,Peking University,Beijing 100871,China) Abstract:Recently,mixed—ligand technetium complexes are the novel tracers in nuclear medicine.Some鲫Tc complexes with different ligands are reviewed,which include“3+1”, “4+1”。“3+1+1”,“4+l+l”and“2+2”,their chemical properties,biodistribution and their limits are also discussed.Amone these ligands。the type of“2+2”has the best charac— teristic of chemical and biology.and shows potential application values. Key words:mixed—ligand complexes;imaging agents;。。Tc labeling 制备鲫Tc 的放射性药物时,在还原剂和配 并讨论这些放射性药物的局限性。 体存在下99Tc 主要以ETc=O3”,[o—Tc— O] ,ETc ̄N] 和Tc 作为中心核,以单配、多 1 “3+1”型 配、混配方式形成不同配位数和几何构型的放射 1989年,Pietzsch等口]提出了“3+1”的概念 性药物。其中,混配放射性药物具有广泛多变的 (其中3一三齿配体、1一单齿配体),用以设计体 化学和生物学特性,极大地拓宽了其研究领域, 积小、中性的锝配合物。Wrist等[2 用一个小的 具有潜在的应用前景。近年来, Tc 标记的混 “SSS”(HSCH2CH2SCH2CH2SH)或“SOS” 配放射性药物已经成为核医学研究的热点。到 (HSCH2CH OCH2CH2SH)三齿配体与一个硫 目前为止,人们已经合成并研究了3+1、4+1、3 醇单齿配体饱和锝氧核的四个络合位置,形成零 +1+1、4+1+1、2+2等多种类型的混配放射 电荷的放射性螯合物,其分子结构式示于图1。 性药物。本文简要介绍它们的化学和生物性质, 其中“SSS”混配配合物产率为49 ~65 , 收稿日期:2004—11—30;修回日期:2005—05—31 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20301001) 作者简介:张瑜(1980 ̄),女(汉族),浙江省人,硕士研究生,应用化学专业 维普资讯 http://www.cqvip.com
第1期 张瑜等: T 标记的混配放射性药物研究进展 53 “SOS”混配配合物产率为28%~36 。已经应 用的三齿配体有SSS、SOS、SNS、SNN、ONS 和ONC型等。 cHz)=s、3  ̄-/s.s _.J U H 图1“3+1”型配合物的结构式 “3+1”型配合物有以下优点L3]:(1)其结构 修饰灵活,可在较大范围内改变单齿或三齿配体 的结构,从而在相当大范围内开展较系统的研 究;(2)单齿配体的配位键可转动且有较大的自 由度,形成的配合物比较稳定;(3)“3+1”放射 性标记物多为脂溶性、零电荷,易于穿透血脑屏 障,可以发展新的脑显像剂。“3+1”型锝氧(V) 放射性药物已经应用于5一HT受体、性激素受 体、多巴胺受体的标记及其体内行为的研 究E4 ̄8]。但是近年来研究表明,“3+1”型放射性 药物与含有一SH基团的化合物,如谷胱甘肽 等,有单齿配体的可逆交换反应,并且交换反应 的动力学与三齿配体、单齿配体及其浓度有 关[9ll0_,这种交换反应在较大程度上影响了“3+ 1”型放射性药物的代谢速度,破坏了药物在体内 的稳定性。 2 “4+1"型 Pietzsch等[1q用一步法,即在四齿和单齿配 体存在下,用氯化亚锡还原∞Tc O 一合成了 [∞Tc (NS。)(CNCH2C6H5)、[∞Tc (NS。)(CN c6H )]和[99Tcm(NS。)(CNCH2c(O)OC2H5) ](NS3一N(cH。CH。sH)。),其分子结构式示于 图2。这是一种新型的To(Ⅲ)放射性药物。这 3种放射性药物与小鼠血液、血浆的作用表明, “4+1”型放射性药物在血液和血浆中稳定性很 好;与谷胱甘肽(GSH)的交换反应也说明,谷胱 甘肽对“4+1”型放射性药物的稳定性没有影响。 这可看作是“4+1”型放射性药物好于“3+1”型 的一个重要的优点。在小鼠体内分布实验中,这 3个中性亲脂性放射性药物能够穿过血脑屏障, 其中[∞Tc (NS。)(CNC。H )]脂溶性最强,在 脑中的摄取最大,清除也最快。 C N 图2“4+1”型配合物的结构式 此外,Drews等[1。 通过两步法合成了“4+ 1”型放射性药物,即先在Na。EDTA中还原锝酸 根,接着EDTA被三齿和单齿配体取代,生成 [M(NS。)(CNR)](M--Re、9。Tc ,NS。一2,2’, 2”一次氮基三乙硫醇,CNR:异腈衍生物)。通过 这种方法得到的驰Tc ‘4+1”型而己合物的产率 为5O ~7O 。鼠的生物分布表明,∞Tc (NS。)(CNR)可通过血脑屏障,在脑中有一定的 摄取量,但这些化合物在脑和血液中清除很快。 人尸体脑部照相显示,∞Tc (NS。)(CNR) 积聚在脑内海马状突起。在鼠的生物分布实验 中,∞Tc (NS。)(CNR)在脑中的摄取量足以进 行显像。但是,猕猴的SPET显像表明,鲫Tc (NS。)(CNR)几乎没有脑摄取。不同种属动物 之间新陈代谢的差别应该是造成这种矛盾的可 能原因。 以上两个研究结果可以说明,“4+1”型放射 性药物能通过小鼠的血脑屏障,在体内有很好的 稳定性,且在脑中有较高的摄取。但是由于不同 动物之间新陈代谢的差别,这一类型的放射性药 物能否作为脑部的显像剂还需要进一步研究。 3 “3+1+1"型 为了研究其它类型混配放射性药物在各种 介质中的反应性,Seifert等Ll。 在三齿配体和单 齿配体的碱性溶液中,用氯化亚锡还原锝酸根, 合成了“3+1+1”型放射性药物,其分子式分别 为:[9。Tc (SSS)(MTP)(PMe2Ph)],[9。Tc (S OS)(MTP)(PMe2Ph)],[9。Tc (SNMeS)(MT P)(PMe2Ph)](SES:三齿配体,HS-(CH2)2一E一 (CH。)2-SH,E—S、O、NMe),其分子结构式示 于图3。“3+1+1”型配合物产率为9O ~ 95 。该研究表明,“3+1+1”型∞Tc 放射性 药物在乙醇或乙腈溶液中会发生改变,在甲醇溶 液中变化更快,几天后,溶液的颜色会由蓝色逐 维普资讯 http://www.cqvip.com
54 同 位 素 第2O卷 渐变为红色。随后他们对该溶液进行了HPLC 分析,其分析结果示于图4。图4显示,溶液中 含有“3+1”型放射性药物和少量未知产物。若 加入B一羟基一丙基环糊精(HPB),则可增加放射 性药物水溶液的稳定性。这一结果与1992年 ToO 一为[Tc L(O)] ,然后用配体交换法得到 最终产物[Tcw L(Y) ],Y为单齿配体。此后, 这个研究小组又通过修饰Schiff碱配体和膦配 体先后设计并合成了Tc-Q。和Tc-Q 它们在生 物体内均表现出较理想的心肌摄取和滞留,后者 已经药盒化。该类配合物的优点[1 是:Tc(11) Goomer等[14]的发现一致。这些放射性药物在 鼠血浆中也迅速分解转化,表明“3+1+1”型的 放射性药物具有更高的反应性。“3+1+1”型放 射性药物中单齿配体与GSH交换反应的方式 与“3+1”型的相同,同时转化也是可逆的,但速 度更快。这些放射性药物在溶液中能进一步氧 化成相应的锝氧(V)放射性药物。 因而,从放射性药物的角度来看,“3+1+1” 型放射性药物可能不符合作为放射性药物的要 求。 4“4+1+1”型 ∞Tc -P混配放射性配合物是一类重要的 心肌灌注显像剂。1987年,Deutsch E等 ¨ 在 四齿Schif碱配体的碱性溶液中用氯化亚锡还原 H3C 0Me S\Il \ ——S 圈3“3+1+1”型配合物的结构式 [”Tc (SNMe¥)(MTP)] 0 2 4 6 8 10 l2 l4 l6 l8 20 t/rain 田4[”Te lSNMeS)lMTP)lPine2Ph)] 溶解在乙腑中50 h后的ItPLC谱 的阳离子表现的是电化学惰性,因此,它们在生 物体内不会被还原为To(II),而能较稳定地留 在心肌中,在心肌中的滞留时间也比较长。 近年来,北京师范大学张华北等[1 培]也先 后合成了4种∞Tcm-MVNM一膦混配放射性药物 (MVNM=N 2一(S一三苯甲基)巯基]乙酰基(3- 甲基丁酰基)一(N ,N,.二甲基)乙二胺)和3种 ∞Tc -MVNE-膦混配放射性药物(MVNE=N一 [2一(S一三苯甲基)巯基]乙酰基(3一甲基丁酰基)・ (N,, 二乙基)乙二胺),并研究了它们的生物 分布,其分子结构式示于图5。他们的研究结果 表明,∞Tc 一MVNM-三己基膦有较高的心肌摄 取和一定的心肌滞留;∞Tc 一MVNM一三苄基 膦、99Tc 一MVNM一三苯基膦和∞Tc 一MVNM・ 三间甲苯基膦也有一定的心肌摄取。∞Tc 一 MVNM一膦放射性药物的肝摄取值一直保持在 较高的水平,说明该类放射性药物主要通过肝脏 代谢,有很好的脂溶性。 豳5“4+1+1”型配合物的结构式 ∞Tc 一MVNE-三间甲基苯基膦和∞Tc 一M VNE一三邻甲基苯基膦有较高的心肌摄取,但血 液清除较慢。这类放射性药物也有较高的肝摄 取,同时心脏与血的放射性摄取比较低。这类放 射性药物分子可以通过结构修饰,适当降低放射 性药物的脂溶性,以改善其生物分布。 。。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第1期 张瑜等:”Tc 标记的混配放射性药物研究进展 55 5 “2+2”型 1990年,Duatti等口钉在HC1和PPh3存在 下合成了含有两个相同二齿配体的对称的Tc三 N放射性配合物,并找到了微量标记的有效方 法。为了得到“双功能螯合”(即将含有金属离子 的稳定无机配体与有生物活性的分子螫合在一 起)的配合物以改善“2+2”型配合物的生物特 性,2000年,Bolzati等 。]设想了一种新型的含 有两种不同二齿配体的“2+2”型的TeN混合物 的合成方法,并于2002年详细地报道了这种新 方法 ¨,即先用[NH ][鲫Tc O ]合成[∞Tc (N)CI (PPh。) ],然后在其二氯甲烷的溶液中 加入二膦配体,加热回流40 min得到[鲫Te (N) C1 (PNP)],在室温搅拌下加入NaHL之后,回 流2 h便得到最终产物[鲫Tc (N)(PNP)(L)] (PNP是个二膦配体,L是巯基乙酸)。 2003年,Alessandra等 ]合成了无载体的 锝氮混配放射性药物[∞Tc (N)(PNP)(L)] (其分子结构式示于图6),其中L是一种二硫代 氨基甲酸配体(ER (R )一N~C(=S)S]一),PNP 是一种可表示为E(R。) (P)一(CH ) ] 一N(R )的 双膦配体,R ~R 是有机取代基。其合成方法 也有了新的改进,首先在Sn 的还原作用下, ∞Te O 一和丁二酸二酰肼反应得到Te三N的 化合物,然后同时加入PNP和NaL得到最终产 物,由于配体体积的空间阻力,合成产物中没有 对称的含相同二齿配体的副产物,对合成产物所 作的TLC和HPLC检测结果也证实了这一点。 稳定性实验和动物实验的结果表明,这类[的Te (N)(PNP)(L)] 放射性药物在血液和溶液中 有极高的稳定性,几乎不与半胱氨酸等发生配体 交换反应。 R3 R‘\/ R3 N R, R, } R3 圈6“2+2”型配合物的结构式 这类不对称放射性药物有以下优点:① ∞Tc 标记的“2+2”型混配放射性药物在心肌中 都有较高的摄取,而且能保持一定的时间;②血 液与肝脏的清除迅速,主要通过肾脏代谢;③对 小鼠的断层显像表明,这类放射性药物有较高的 心与肺,心与肝摄取比。这些优异的生物分布特 性是其它心肌显像剂所无法相比的。因此,“2+ 2”型混合放射性药物具有极大的应用前景。 6小 结 上述每种类型的混配放射性药物均有其优 点,也有其局限性,其中,以“2+2”型混配药物的 化学与生物学性质更好,具有较好的应用前景。 参考文献: [17 PIETZSCH HJ,SPIES H,HAFFMANN S.Li— pophilic Technetium Complexes.VI..Neutral Ox— oteehnetium( V)Complexes With Tridentate Dithi— ole/monothiole Ligand Coordination[J].Inorg Chim Acta,1989,165:163—166. E2] WnST F。CARLSON KE。KATZENELLENB0一 GEN JA,et a1.Synthesis and Binding Affinities of New 17a—substituted Estradiol-Rhenium“ + 1”.Mixed—ligand and Thioethercarbonyl Complexes EJ].Steroids,1998,63:665—671. [3]SPIES H,FIETZ H,GLASER M,et a1.The“ +1”Concept in the Synthesis Strategy of Novel Technetium and Rhenium Tracers[C]//Nicolini M,Bandoli G,Mazzi U,eds.Technetium and Rhenium in Chemistry and Nuclear Medicine 4.It— aly,Padova:SGEditoriali,1995:243-246. [4] MEEGALLA SK,PLOaSSL K,KUNG M—P,et a1.The First Example of a Tc一99m Complex as a Dopamine Transporter Imaging Agent[J].J Am Chem Soc,1995,117:11 037—11 038. [53 J0HANNSEN B,SCHEUNEMANN M,SPIES H,et aL Teehnetium(V)and Rhenium(V)Com— plexes for 5-HT2A Serotonin Receptor Binding: Structure-affinity Considerations[J].Nucl Med Biol,1996,23:429—438. [6] J0HANNSEN B,BERGER R,BRUST P,et a1. Structural Modification of Receptor_binding Tech— netium-99m Complexes in Order tO Improve Brain Uptake ̄J].Eur J Nucl Med,1997,24:316—319. 1-73 PIRMETTIS IC,PAPAD0P0UL0S MS。MAS— TR0STAMATIS SG,et a1.Synthesis and Char— acterization of Oxotechnetium(V)Mixed-ligand 维普资讯 http://www.cqvip.com
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