Fluorodeoxiglucose ( 18 F) -Fluorodeoxyglucose (18F)

Fluorodeoxiglucose ( 18 F)
Fórmula estereoesquelética de fluorodeoxiglicose (18F) ((2S, 6R) -6-met, -2-ol)
Nomes
Nome IUPAC
2-desoxi-2- [ 18 F] fluoroglucose
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
Abreviações [ 18 F] FDG
2047723
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / C6H11FO5 / c7-3-5 (10) 4 (9) 2 (1-8) 12-6 (3) 11 / h2-6,8-11H, 1H2 / t2-, 3-, 4- , 5-, 6 + / m1 / s1 / i7-1 VerificaY
    Chave: ZCXUVYAZINUVJD-AHXZWLDOSA-N VerificaY
  • OCC1OC (O) [C @ H] ([18F]) [C @@ H] (O) [C @@ H] 1O
Propriedades
C 6 H 11 18 FO 5
Massa molar 181,1495 g mol −1
Ponto de fusão 170 a 176 ° C (338 a 349 ° F; 443 a 449 K)
Farmacologia
V09IX04 ( OMS )
Intravenoso
Farmacocinética :
6- Fosforilação

Glicolise

110 min (a 70%)

16 min (a 20%)

20% de radioatividade excretada por via renal em duas horas
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

Fluorodeoxiglucose ( 18 F) ( INN ), ou fluorodeoxiglucose F 18 ( USAN e USP ), também comumente chamada de fluorodeoxiglucose e abreviada como [ 18 F] FDG , 18 F-FDG ou FDG , é um radiofármaco , especificamente um radiotraçador , usado na área médica modalidade de imagem tomografia por emissão de pósitrons (PET). Quimicamente, é 2-desoxi-2- [ 18 M] fluoro- D -glucose , um glicose analógico , com o positrões -emitting radionuclídeo flúor-18 substituídos para o grupo hidroxilo normal, na posição C-2 da molécula de glicose.

A captação de 18 F-FDG pelos tecidos é um marcador para a captação de glicose pelos tecidos , que por sua vez está intimamente relacionada com certos tipos de metabolismo tecidual . Depois que o 18 F-FDG é injetado em um paciente, um scanner PET pode formar imagens bidimensionais ou tridimensionais da distribuição do 18 F-FDG dentro do corpo.

Desde o seu desenvolvimento em 1976, o 18 F-FDG teve uma influência profunda na pesquisa em neurociências . A descoberta subsequente em 1980 de que o 18 F-FDG se acumula em tumores sustenta a evolução do PET como uma importante ferramenta clínica no diagnóstico do câncer. O 18 F-FDG é agora o radiotraçador padrão usado para neuroimagem PET e gerenciamento de pacientes com câncer.

As imagens podem ser avaliadas por um médico de medicina nuclear ou radiologista para fornecer diagnósticos de várias condições médicas.

História

Em 1968, o Dr. Josef Pacák, Zdeněk Točík e Miloslav Černý, do Departamento de Química Orgânica, Charles University , Tchecoslováquia, foram os primeiros a descrever a síntese de FDG. Mais tarde, na década de 1970, Tatsuo Ido e Al Wolf no Laboratório Nacional de Brookhaven foram os primeiros a descrever a síntese de FDG marcado com 18 F. O composto foi administrado pela primeira vez a dois voluntários humanos normais por Abass Alavi em agosto de 1976 na Universidade da Pensilvânia. Imagens do cérebro obtidas com um scanner nuclear comum (não PET) demonstraram a concentração de 18 F-FDG naquele órgão (ver referência de história abaixo).

Começando em agosto de 1990, e continuando ao longo de 1991, uma escassez de oxigênio-18 , uma matéria-prima para FDG, tornou necessário racionar os suprimentos de isótopos. A instalação de oxigênio-18 de Israel foi fechada devido à Guerra do Golfo , e o governo dos EUA desligou sua instalação de Isótopos de Carbono, Oxigênio e Nitrogênio no Laboratório Nacional de Los Alamos , deixando a Isotec como o principal fornecedor.

Síntese

[ 18 F] FDG foi sintetizado pela primeira vez por meio de fluoração eletrofílica com [ 18 F] F 2 . Posteriormente, uma "síntese nucleofílica" foi elaborada com o mesmo radioisótopo.

Como com todos os radioligantes radioativos marcados com 18 F , o 18 F deve ser feito inicialmente como o ânion fluoreto em um ciclotron . A síntese do traçador radioativo [ 18 F] FDG completo começa com a síntese do radiotraçador de fluoreto não ligado, uma vez que o bombardeio de ciclotron destrói moléculas orgânicas do tipo normalmente usado para ligantes e, em particular, destruiria a glicose.

A produção de ciclotron de 18 F pode ser realizada por bombardeio de neon-20 com deuterons , mas geralmente é feito por bombardeio de prótons de água enriquecida com 18 O, causando uma reação ( np) (às vezes chamada de "reação de nocaute" - um tipo comum de reacção nuclear com elevada probabilidade que um protão de entrada "bate para fora" um neutrão) na 18 O. Isto produz "livre portadora" dissolvido [ 18 M] fluoreto ([ 18 M] F - iões) na água. A meia-vida de 109,8 minutos de 18 F torna a química rápida e automatizada necessária após este ponto.

Os sais de fluoreto anidro, que são mais fáceis de manusear do que o gás flúor, podem ser produzidos em um ciclotron. Para atingir essa química, o [ 18 F] F - é separado do solvente aquoso por aprisionamento em uma coluna de troca iônica e eluído com uma solução de acetonitrila de 2,2,2-cripta e carbonato de potássio. A evaporação do eluato dá [(crypt-222) K] +  [ 18 F] F - ( 2 ).

O ânion fluoreto é nucleofílico, mas suas condições anidras são necessárias para evitar reações concorrentes envolvendo hidróxido, que também é um bom nucleófilo. O uso da cripta para sequestrar os íons de potássio evita o emparelhamento iônico entre os íons potássio livre e fluoreto, tornando o ânion fluoreto mais reativo.

O intermediário 2 é tratado com o triflato de manose protegido ( 1 ); o ânion fluoreto desloca o grupo de saída triflato em uma reação S N 2 , dando a desoxiglicose fluorada protegida ( 3 ). A hidrólise de base remove os grupos de proteção de acetila, dando o produto desejado ( 4 ) após a remoção da cripta por meio de troca iônica:

Síntese de 18FDG.png

Mecanismo de ação, produtos finais metabólicos e taxa metabólica

[ 18 F] FDG, como um análogo da glicose, é captado por células com alto teor de glicose, como cérebro, adipócitos marrons , rins e células cancerosas, onde a fosforilação impede que a glicose seja liberada novamente da célula, uma vez que tenha foi absorvido. O grupo 2-hidroxila (–OH) na glicose normal é necessário para glicólise adicional (metabolismo da glicose por divisão), mas [ 18 F] FDG está faltando este 2-hidroxila. Assim, em comum com sua molécula irmã 2-desoxi- D- glicose , o FDG não pode ser metabolizado nas células. O [ 18 F] FDG-6-fosfato formado quando o [ 18 F] FDG entra na célula não pode sair da célula antes do decaimento radioativo . Como resultado, a distribuição de [ 18 F] FDG é um bom reflexo da distribuição da captação de glicose e da fosforilação pelas células do corpo.

Depois que o [ 18 F] FDG decai radioativamente, no entanto, seu 2-flúor é convertido em 18 O - , e após pegar um próton H + de um íon hidrônio em seu ambiente aquoso, a molécula torna-se glicose-6-fosfato marcada com inofensivo "oxigênio pesado" não radioativo na hidroxila na posição C-2. A nova presença de uma 2-hidroxila agora permite que ela seja metabolizada normalmente da mesma forma que a glicose comum, produzindo produtos finais não radioativos.

Embora em teoria todo o [ 18 F] FDG seja metabolizado como acima com uma meia-vida de eliminação de radioatividade de 110 minutos (a mesma do flúor-18), estudos clínicos mostraram que a radioatividade do [ 18 F] FDG divide-se em dois principais frações. Cerca de 75% da atividade do flúor-18 permanece nos tecidos e é eliminado com meia-vida de 110 minutos, presumivelmente por decaimento no local para O-18 para formar [ 18 O] O-glicose-6-fosfato, que não é -radioativo (esta molécula pode logo ser metabolizada em dióxido de carbono e água, depois que a transmutação nuclear do flúor em oxigênio cessa para prevenir o metabolismo). Outra fração de [ 18 F] FDG, representando cerca de 20% da atividade total do flúor-18 de uma injeção, é excretada por via renal duas horas após uma dose de [ 18 F] FDG, com meia-vida rápida de cerca de 16 minutos (esta parte torna o sistema coletor renal e a bexiga proeminentes em uma PET normal). Essa meia-vida biológica curta indica que essa porção de 20% da atividade do traçador flúor-18 total é eliminada por via renal muito mais rapidamente do que o próprio isótopo pode se decompor. Ao contrário da glicose normal, o FDG não é totalmente reabsorvido pelo rim. Por causa dessa urina rapidamente excretada 18 F, a urina de um paciente submetido a um PET scan pode, portanto, ficar especialmente radioativa por várias horas após a administração do isótopo.

Toda a radioatividade do [ 18 F] FDG, tanto o 20% que é rapidamente excretado nas primeiras horas de urina que é feita após o exame, quanto o 80% que permanece no paciente, decai com meia-vida de 110 minutos (pouco menos de duas horas). Assim, dentro de 24 horas (13 meias-vidas após a injeção), a radioatividade no paciente e em qualquer urina inicialmente eliminada que pode ter contaminado lençóis ou objetos após o exame PET terá decaído para 2 −13 = 18192 do radioatividade inicial da dose. Na prática, os pacientes que foram injetados com [ 18 F] FDG são orientados a evitar a proximidade de pessoas especialmente sensíveis à radiação, como bebês, crianças e mulheres grávidas, por pelo menos 12 horas (7 meias-vidas ou cárie para 1128 a dose radioativa inicial).

Distribuição

O composto 18 F-FDG rotulado tem uma vida útil relativamente curta que é dominada pela degradação física de 18 F com meia-vida de 109,8 minutos, ou ligeiramente menos de duas horas. Ainda assim, esta meia-vida é suficientemente longa para permitir o envio do composto para instalações remotas de varredura PET, em contraste com outros radioisótopos médicos como o 11 C. Devido aos regulamentos de transporte de compostos radioativos, a entrega é normalmente feita por transporte rodoviário especialmente licenciado, mas por meio de o transporte também pode incluir serviços dedicados a pequenos jatos comerciais. O transporte aéreo permite expandir a área de distribuição em torno de um local de produção 18 F-FDG para entregar o composto a centros de digitalização PET, mesmo a centenas de quilômetros de distância.

Recentemente, ciclotrons no local com blindagem integral e estações químicas portáteis para fazer 18 F-FDG acompanharam scanners de PET em hospitais remotos. Essa tecnologia é promissora no futuro, para substituir parte da confusão para transportar o 18 F-FDG do local de fabricação para o local de uso.

Produção

Alliance Medical e Siemens Healthcare são os únicos produtores no Reino Unido. Uma dose de FDG na Inglaterra custa cerca de £ 130. Na Irlanda do Norte, onde há um único fornecedor, as doses custam até £ 450. IBA Molecular North America e Zevacor Molecular , ambos de propriedade da Illinois Health and Science (IBAM adquirido em 1 de agosto de 2015), Siemens PETNET Solutions (uma subsidiária da Siemens Healthcare ) e Cardinal Health são produtores nos EUA

Formulários

PET de corpo inteiro usando 18 F-FDG para mostrar metástases hepáticas de um tumor colorretal

Em imagens de PET, 18 F-FDG é usado principalmente para tumores de imagem em oncologia , onde uma varredura estática de 18 F-FDG PET é realizada e a captação de 18 F-FDG do tumor é analisada em termos de Valor de Captação Padronizado (SUV). FDG PET / CT pode ser usado para a avaliação do metabolismo da glicose no coração e no cérebro . O 18 F-FDG é captado pelas células, fosforilado pela hexoquinase (cuja forma mitocondrial é muito elevada em tumores malignos de crescimento rápido) e retido por tecidos com alta atividade metabólica, como a maioria dos tipos de tumores malignos. Como resultado, a FDG-PET pode ser utilizado para o diagnóstico, estadiamento, monitorando e tratamento de cancros, particularmente na doença de Hodgkin , linfoma não-Hodgkin , cancro colo-rectal , cancro da mama , melanoma e cancro do pulmão . Também foi aprovado para uso no diagnóstico da doença de Alzheimer .

Em aplicações de varredura corporal em busca de tumor ou doença metastática, uma dose de 18 F-FDG em solução (normalmente 5 a 10 milicuries ou 200 a 400 MBq ) é tipicamente injetada rapidamente em um soro fisiológico que corre em uma veia, em um paciente que está em jejum há pelo menos seis horas e que tem um nível baixo de açúcar no sangue adequado. (Este é um problema para alguns diabéticos; geralmente os centros de varredura PET não administram o isótopo a pacientes com níveis de glicose no sangue acima de cerca de 180 mg / dL = 10 mmol / L, e esses pacientes devem ser reprogramados). O paciente deve então esperar cerca de uma hora para que o açúcar seja distribuído e absorvido pelos órgãos que usam glicose - um tempo durante o qual a atividade física deve ser reduzida ao mínimo, a fim de minimizar a absorção do açúcar radioativo pelos músculos (isso faz com que artefatos indesejados na varredura, interferindo na leitura, especialmente quando os órgãos de interesse estão dentro do corpo vs. dentro do crânio). Em seguida, o paciente é colocado no scanner PET para uma série de uma ou mais varreduras que podem levar de 20 minutos a até uma hora (frequentemente, apenas cerca de um quarto do comprimento do corpo pode ser fotografado por vez).

Veja também

Referências

links externos

  • "Fludeoxiglicose F 18" . Portal de informações sobre medicamentos . Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.