18FFDG异常肝脏显像药物质谱测定及失控原因分析

　　作者：梁万胜，张志琪，朱虹，岳宣峰，卢樱，薛杨波 作者单位：1. 陕西师范大学化学与材料科学学院药物分析研究室，陕西西安 710062;2. 南京军区南京总医院核医学科，江苏南京 210002

　　【摘要】 目的 探讨2氟18βD脱氧葡萄糖(18FFDG)异常肝脏显像的原因及质量控制中的隐藏问题。方法 应用GC/MS和MS/MS质谱分析并根据分析结果制备模拟样品;用TLC、HPLC进行质量控制;使用C18和Amino色谱柱并改变放射性探测器样品池体积分析模拟样品的放射化学纯度。隔日复查异常肝脏显像情况。结果 GC/MS分析，结合NIST谱库检索，鉴定出药物中含有相对分子质量为376的化合物，名称为氨基聚醚K2.2.2(Aminopolyether K2.2.2);MS/MS分析，基峰为415.1，其次为377.2;模拟样品TLC分析见两个放射性峰，点样板碘显色可见接近原点处出现棕色斑点;HPLC分析模拟样品，因色谱柱和放射性探测器样品池体积的不同而结果不同;隔日PET/CT复查患者异常肝脏显像，肝脏高代谢消失。结论 异常肝脏显像药物经质谱测定发现含有过量的K2.2.2，建议在药物放行前常规检测K2.2.2含量。

　　【关键词】 2氟18βD脱氧葡萄糖;质谱;质量控制;氨基聚醚 K2.2.2;肝显像

　　Mass spectrometric detection of abnormal liver imaging of

　　the 18FFDG injection and analysis of the causes in quality control

　　Liang Wansheng, Zhang Zhiqi, Zhu Hong, Yue Xuanfeng, Lu Ying, Xue Yangbo

　　1. School of Chemistry and Materials Science, Shaanxi Normal University, Xian 710062;

　　2. Nuclear Medicine Department, General Hospital of

　　Nanjing Military Command, Nanjing 210002, China

　　ABSTRACT: Objective To discuss the causes of abnormal liver uptake imaging of 18FFDG injection and find out the problems in radiopharmaceutical quality control. Methods GC/MS and MS/MS were adopted in drug analysis, and simulation samples were prepared with considerations of the analysis results. TLC and HPLC methods were used for quality control. The column of C18 and amino was used, and the sample cell volume of radioactivity detector was changed to analyze the radioactive chemical purity of the simulation samples. Abnormal liver uptake imaging was checked the next day. Results GC/MS analysis combined with NIST database searching found that there was a chemical compound named K2.2.2 with a molecular weight of 376. MS/MS analysis indicated a base peak of 415.1 followed by 377.2. TLC analysis of the simulation samples found two radioactivity peaks. Iodine color test of the TLC SG plate showed brown spots near the origin. HPLC analysis found that the results differed with the difference in column and cell volume of the radioactivity detector. PET/CT scan of the abnormal liver imaging patients found that high uptake of liver disappeared the next day. Conclusion Abnormal liver uptake imaging was due to the existence of excessive K2.2.2 in the radiopharmaceutical product. It is suggested that routine determination of K2.2.2 concentration must be performed before release of the radiopharmaceutical product.

　　KEY WORDS: 218FβDFDG; mass spectrometry; quality control; aminopolyether K2.2.2; liver imaging

　　218FβD脱氧葡萄糖(18FFDG)是目前应用最为广泛的正电子发射断层(PET)显像剂，用于恶性肿瘤的诊断和心肌及大脑的葡萄糖代谢测定等。在大量的临床应用中，发现其有异常的肝、肺显像情况，但尚未见到相关的研究报道。因此，在研究中我们对引起异常肝脏显像的18FFDG使用质谱分析，并根据质谱分析提示制备模拟样品，探讨其异常肝脏显像的原因及质量控制中的隐藏问题。

　　1 材料与方法

　　1.1 样品

　　某院提供的18FFDG注射液，提供者HPLC测定放射化学纯度大于99%。分析条件：Waters Breeze色谱系统，配Bioscan Flowcount3600γ探测仪;Waters High Performance Carbohydrate Column(4.6mm×150mm)色谱柱，流动相为含85%(体积分数)乙腈的水溶液，流速1mL/min。制备模拟样品为内含K2.2.2、18F-、18FFDG的溶液。

　　1.2 仪器

　　岛津GC/MS QP2010;Bruke公司Esquire 6000电喷雾质谱仪;Alltech公司626泵，Schambeck SFD GmbH公司RI2000示差折光检测器，BioScan的FlowCount(FC3200探头)放射性检测器配北京派特公司的准直器和屏蔽体;BioScan公司Miniscan扫描仪配北京派特公司的准直器和屏蔽体;Ebco TR19回旋加速器;北京派特公司生产的PETFSⅢ型CPCU18FFDG合成模块。美国GE公司Discovery LS PET/CT。

　　1.3 方法

　　1.3.1 异常肝脏显像药物分析

　　GC/MS分析条件为：载气为高纯氮气(99.999%)，柱内载气流量1.26mL/min，柱前压85.8kPa，汽化室温度为250℃。EI离子源，离子源温度200℃，接口温度250℃，电子能量70eV，倍增电压1.0kV，溶剂延时4min，扫描范围20-800aum。MS/MS分析条件：采用正离子检验模式，雾化气(N2)压力17Pa，干燥气(N2)流速9.00L/min，ESI+离子源温度250℃，毛细管电压及锥孔电压采用Smart模式，导入离子源速率4μL/min。

　　1.3.2 模拟样品制备

　　Ebco TR19回旋加速器经18O(P,N)18F核反应生产18F-，PETFSⅢ型CPCU18FFDG合成模块常规合成FDG，用TLC测定放化纯99.5% (RT=0.47min) ，浓度为3108MBq/mL。回旋加速器产生18F-被QMA捕获，用制备FDG的K2.2.2溶液1.5mL淋洗QMA柱，获得155.4MBq淋洗液。取0.2mL(3108MBq/mL)上述FDG溶液与淋洗液混合即为模拟样品，内含体积分数为20% 18F-、80% 18FFDG。

　　1.3.3 模拟样品分析

　　HPLC分析条件：分析柱为Alltima Amino 100A 5u柱(4.6mm×250mm)和Alltima C18 5u柱(4.6mm×250mm)。流动相为含85%(体积分数)乙腈的水溶液，流速1mL/min。改变FlowCount的样品池体积测试。小体积样品池为单管，准直器窗口与液流方向垂直，即“十”字形。相反，大样品池为多圈样品管盘旋，准直器窗口与液流方向平行，即“一”字形。分别用两个分离柱、大、小样品池分析模拟样品，并用两个分离柱、小样品池分析制备模拟样品的FDG溶液。

　　TLC法[12]：硅胶60板，展开剂为85%(体积分数)乙腈水溶液，扫描后对同一TLC板用碘蒸气显色法测定K2.2.2。

　　1.3.4 影像采集

　　受检者空腹按5.55MBq/kg注射18FFDG注射液，安静休息40min，用GE公司Discovery LS PET/CT全身扫描，CT球管电压140kV，电流90mA，层厚5mm，矩阵512×512，球管旋转速度0.5s/周，扫描方式HQ模式，扫描视野50cm。PET层厚4.25mm，矩阵128×128，采集时间6min/床位。重建条件，迭代重建，子集28，迭代次数2，重建层厚4.25mm。PET/CT三维图像重建通过Xeleris工作站完成。

　　2 结 果

　　2.1 影像学结果

　　使用美国GE公司Discovery LS PET/CT扫描，结果见图1、图2。

　　2.2 质谱分析

　　在药物合成6h后，GC/MS分析，30.604min出峰，其他峰由于相对较低，仅对主峰分析，m/z杂乱分布，用随机NIST5.0数据库检索，发现相似度最高为84%的化合物相对分子质量为376，相似物质名称为氨基聚醚K2.2.2。MS/MS分析，m/z以415.1为主，其次为377.2(图3)。

　　2.3 模拟样品分析

　　TLC对模拟样品分析见两个放射性峰，保留时间(retention time, RT)=0.077min 占20.88%，RT=0.475min占79.12%。对TLC扫描后的点样板置碘缸中，可见到接近原点处出现棕色斑点。HPLC分析结果见表1。表1 HPLC分析结果(略)

　　3 讨 论

　　从PET/CT图像观察可见，异常药物导致肝脏摄取增高，第2日复查后未见到肝脏高代谢。肝脏高代谢图像中有胃部高代谢，第2日复查图像中胃部仍然是高代谢，说明异常药物中存在18FFDG。

　　在药物合成6h后对异常肝脏显像药物分析，通过GC/MS发现药物中含有K2.2.2。进一步使用MS/MS发现m/z为377和415两个峰，与文献[34]报道K2.2.2的m/z一致。377为(K2.2.2+H)+复合物，415为(K2.2.2+K)+复合物，同时MS2分析也支持这一结果。K2.2.2在水溶液中极易质子化，形成(K2.2.2+H)+复合物，具有3种稳定的空间结构，如果溶液中有K+存在，则能形成最稳定的(K2.2.2+K)+复合物[5]。这两种带有正电荷的复合物极容易与药物中的18F结合形成(K2.2.2+H)18F和(K2.2.2+K)18F。由于K2.2.2有毒性，注入人体后进入肝脏代谢，所以可推测，引起异常肝脏显像的原因可能是药物中含有过量的K2.2.2。

　　由于药物合成是一个很复杂的过程，目前尚未从生产过程中发现导致终产品中K2.2.2过量的任何原因，且引起过量K2.2.2的这一过程不具有重复性，只能通过质量控制检测产品中K2.2.2的含量。K2.2.2的检测方法美国药典[2]推荐使用TLC碘显色法，中国药典[6]目前未收录FDG，但试行国标[1]推荐使用紫外分光光度法检测。国家食品药品监督管理局、卫生部在《医疗机构制备正电子类放射性药品管理规定》的通知(国食药监安[2006]4号)[7]附件6《正电子类放射性药品质量控制指导原则》[8]中，并未将药品中K2.2.2的检测列为常规检测项目，而是作为追溯性检验项目。从以上的研究中可以看出，未进行常规检测K2.2.2的含量而导致毒物进入体内，引起异常肝脏显像的发生。所以，在18FFDG应用到临床前建议常规检测K2.2.2的含量，应尽快在《正电子类放射性药品质量控制指导原则》中，增加生产过程使用K2.2.2的药物在临床应用前必须检测K2.2.2含量的规定，约束生产单位的行为，保证临床用药安全。

　　TLC和HPLC法分析模拟样品发现，TLC的结果接近理论值，而HPLC的结果受多种因素影响导致差异很大。美国药典和试行国标推荐FDG放化纯检测方法是TLC，所以最好不要常规使用HPLC检测FDG的放化纯度。

　　通过HPLC分析模拟样品发现，测试结果与放射性探测器样品池体积关系很大，小体积样品池分析结果接近理论值，而大体积样品池给出错误的结果。我们对制备这批异常药物的实验室查看，发现所用的恰好是大体积样品池。通常情况下，应尽量减小样品池的体积来提高检测的灵敏度，因为经过分离柱的分离，很可能会出现两个组分的保留时间仅有0.1min差别，以1.0mL/min的流速计算，两个组分在系统中的间隔为0.1mL，所以只有当放射性探测器的样品池体积小于0.1mL才能更好地甄别两个组分产生的信号，否则两个信号叠加为一个信号，导致错误的结果。但是，在实际应用中高灵敏度的方法也受到限制，分析仪器周围的本底水平和探测器的屏蔽情况都会影响样品产生的信号，应该尽可能地减小环境本底和完全屏蔽检测器，即通过提高检测的信噪比来提高分析的灵敏度。否则，即使使用小体积样品池检测，样品产生的放射性信号也会被噪音淹没，导致发生不出峰的现象。

　　HPLC分离的关键是色谱柱，色谱柱的长度和填料颗粒大小影响分离效果，应该选用较长的色谱柱来改善分离效果;同时，在制备异常FDG药物的实验室发现，使用的色谱柱为4.6mm×150mm，而分析模拟样品的色谱柱为4.6mm×250mm。这也是导致异常药物放行的一个原因。

　　使用两种不同的色谱柱分析模拟样品，从结果中可以看出，Amino柱分离后在放射性探测器上出现3个信号峰，而C18柱分离后仅检测到2个信号峰，由此可见，Amino柱对模拟样品的分离优于C18柱。与模拟样品的理论值比较，C18柱结果接近理论值，而Amino柱结果偏离理论值。所以，针对分析对象的不同应该选用不同的色谱柱。HPLC可以选配多种探测器进行检测，所以它更适合深入研究样品。

　　【参考文献】

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　　[4]Ma Y, Huang BX, Channing MA, et al. Quantification of Kryptofix 2.2.2 in 2[18F] FDG and other radiopharmaceuticals by LC/MS/MS [J]. Nucl Med Biol, 2002, 29:125129.

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　　[6]国家药典委员会. 中华人民共和国药典二部 [M]. 北京：化学工业出版社, 2005.

　　[7]国家食品药品监督管理局. 医疗机构制备正电子类放射性药品管理规定[S/OL]. (20060105) [20070425] http://www.sfda.gov.cn/cmsweb/webportal/W4244/A64006728.html

　　[8]国家食品药品监督管理局. 正电子类放射性药品质量控制指导原则[S/OL]. (20060105)