【青委微谈：101期】程登峰：经典的PET核素18F的理化性质及其应用

   

中华医学会核医学分会第十届青委 程登峰

小微

请问¹⁸F（氟-18） 具有怎样的理化性质？

¹⁸F半衰期为109.8分钟，质子数为9，97%为正电子（β⁺）射线，无γ射线。另外¹⁸F产生的正电子能量较低，最高只有0.635 MeV，平均为0.25 MeV，其在组织中湮灭距离短（约2.4 mm），可以得到高分辨率的图像，因此被认为是最理想的PET显像核素。氟原子的原子半径与氢原子接近，常能通过“伪拟效应”代替非氟母体被靶器官吸收。但是氟原子具有很强的电负性，且C-F键的键能较高，当含氟化合物被生物体摄入后，代谢过程中酶很难以断裂C-H键的方式来断裂C-F键，从而使含氟化合物既能参与代谢过程又有明显的抗代谢性。

程登峰

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请问¹⁸F是如何制备的？

用于标记反应的氟-18一般有两种形式：一种是氟-18气体（[18F]F2），另一种是氟-18负离子（[¹⁸F]F^-）。氟-18需要通过医用回旋加速器制备，前者可用的核反应有²⁰Ne(d, α) ¹⁸F和¹⁸O(p, n) ¹⁸F，以相应的Ne和O₂为靶，产物的放化收率和比活度都较低；后者常用的核反应为¹⁸O(p, n) ¹⁸F，以[¹⁸O ]H₂O为靶，产物的放化收率和比活度都很高。

程登峰

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¹⁸F的标记方法都有哪些？

上文所述两种形式的氟-18对应两种标记反应形式：一种是利用氟-18气体（[¹⁸F]F₂）的亲电标记方法，另一种是利用氟-18负离子（[¹⁸F]F^-）的亲核标记方法。前者有放化收率低、比活度低、副反应较多等缺点，即使近些年来化学家们发展了一些其他形式的亲电型氟-18标记试剂，仍然只有少数药物使用亲电标记方法。相较而言，采用氟-18负离子进行亲核氟化标记的方法则十分多样化。当苯环上有拉电子基团时，离去基团可直接被氟-18负离子亲核取代；而当烷基链上有较好的离去基团时，也可利用氟-18负离子直接亲核标记（图1）。

近几年过渡金属催化的氟-18的标记反应得到了很好的发展，相应的反应形式一般有两种：一种是直接利用氟-18负离子取代反应基团；另一种是使氟-18负离子与二氟卡宾结合成三氟甲基负离子，进行三氟甲基化反应（图2）。随着越来越好的标记方法不断被开发出来，未来PET探针的合成会越来越高效。

程登峰

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¹⁸F标记分子探针的应用情况如何？

¹⁸F具有较好的理化性质，能够以各种反应形式与多种小分子、多肽、单抗等结构偶联，获得相应的¹⁸F标记的放射性探针进行分子显像。¹⁸F-FDG是目前PET/CT显像使用最广泛的显像剂，被誉为“世纪分子”。除¹⁸F-FDG外，目前已被FDA批准的氟-18显像剂探针还有用于骨显像的¹⁸F-NaF，用于阿尔茨海默症诊断的Florbetapir F-18 (Amyvid)、Flutemetamol F-18(Vizamyl) 、Florbetaben F-18 (Neuraceq)以及用于前列腺癌显像的¹⁸F-Fluciclovine。 另外，由于¹⁸F正电子显像图像优良，且具有合适的半衰期能够使其在同一城市内或邻近城市间配送。氟-18 PET显像剂已成为当代核医学显像剂发展的主力军。

程登峰

 

参考文献

 

Chem. Rev. 2016, 116 (2), 719-766.

中华医学会核医学分会第十届青委  上海复旦大学附属中山医院  程登峰 

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