应用指南 | 成像造影剂 Gd(III)-DOTA 的合成、纯化和定量研究

        磁共振成像(MRI)以其非侵入性和在亚毫米范围内的高空间分辨率而成为一种强大的诊断成像工具。而成像造影剂则可以提供更高的分辨率，并进一步提高 MRI 扫描的灵敏度。因此，开发新的、高效的造影剂是科研工作者的必要研究方向。Gd(III)-DOTA 是一种成像造影剂，与目前使用的 Gd(DTPA) 相比，具有更好的化学稳定性和更低的毒性。我们通过 HPLC/Flash-CMS 质谱联用系统展示了 Gd(III)-DOTA 的合成、纯化和定量的完整解决方案。

•Gd(III)-DOTA的合成

        Gd(III)(NO3)₃(99.99%)和 1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸 DOTA 购自 Sigma。本应用中使用的溶剂均为 HPLC 级。

Gd(III)-DOTA的合成步骤如下:

1. 将 320 mg Gd(III)(NO3)₃ 和 187 mg DOTA 与 30 ml 甲醇在干净圆底烧瓶中混合，在沸水浴中回流 8 小时。

2. 将反应混合物在室温氮气流下吹干。

3.将干燥后的反应混合物溶解于 10 ml 甲醇/水(1/1,v/v)的溶剂混合物中，作为原液。

4. 取 200µl 原液与 400µl 水混合，进行 HPLC/MS 分析。

•反应混合物的HPLC/MS分析

        通过AIS AVANT™(U)HPLC/CMS系统分析 Gd-DOTA 反应混合物。4.69 min时峰的谱图显示了反应的起始物质和其他副产物，m/z为405 ~ 500(图1a和1b)。

        8.27min 时峰的谱图显示 m/z 556 至 563 的多个峰值，放大的 MS 谱图显示钆的特征同位素分布（图1c）。对比 Gd-DOTA 的理论同位素分布(图1d)，结果吻合良好，证实 8.27 min 的分析物就是所需的合成产物。

图1:(a) Gd-DOTA 反应混合物的 HPLC/MS 图谱，(b) 4.69 min 峰值的 MS 谱图，(c) 8.37 min 峰值的 MS谱图，(d) Gd(III)-DOTA 配合物的理论 m/z 谱图。

•Gd-DOTA 的纯化

•纯化Gd-DOTA的HPLC/MS分析

        收集的 Gd-DOTA 馏分在室温下 N₂ 流下干燥。将干燥的 Gd-DOTA 溶于 2 ml 水中，并用 480µl 水/甲醇（1/1，v/v）进一步稀释 20µl Gd-DODA 溶液，用于 HPLC/MS 分析。

        6.72 min 时的谱图显示，质子化 Gd-DOTA 在 m/z 560.1 处有一个主峰，在 m/z 418.2、516.2、578.2 和 601.1 处有四个小峰(图3)。

        通过对它们的 XIC 色谱图（数据未显示）进行比较，m/z 418.2、516.2 和 578.2 的总峰面积是质子化 Gd-DOTA m/z 560.1的峰面积的3.9%，这表明 Gd-DODA 的纯度超过95%。

图3：（a）纯化的 Gd-DOTA 的 HPLC/MS 色谱图，（b）6.72min 峰值的 MS 谱图。

        我们通过新型显像剂 Gd-DOTA 的开发，演示了目标化合物的制备，鉴定，纯化和定量的完整解决方案。整个工作流程高效快速，具体步骤如下所示:

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