Desenvolvimento de cartucho microfluídico em vidro BK7 para pré-concentração eficiente de [18F]fluoreto, fabricado por microusinagem com laser de femtossegundo

Abstract

A Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) é uma técnica de imagem não invasiva, com elevada sensibilidade, especificidade e acurácia no diagnóstico e estadiamento do câncer. Entre os vários radionuclídeos empregados na PET, o flúor-18 destaca-se devido às suas propriedades radioquímicas vantajosas, que permitem investigar processos biológicos compatíveis com sua meia-vida de aproximadamente 110 minutos e obter imagens de alta resolução. Tradicionalmente, os radiofármacos PET contendo [18F]fluoreto são produzidos em sistemas de síntese automatizados operados com cassetes (ou kits), cuja primeira etapa é a pré-concentração do radionuclídeo. Nessa etapa, o radionuclídeo é retido em um cartucho contendo resina de troca aniônica e eluído em seguida com uma solução aquosa de Kryptofix 2.2.2 e carbonato de potássio, com volume de 0,6 a 1 mL e proporção entre os solventes de até 50% de água. Contudo, o grande volume e a alta porcentagem de água na eluição, aliados à necessidade de secagem azeotrópica para síntese nucleofílica anidra, reduzem os rendimentos radioquímicos nos sistemas convencionais. Nesse contexto, dispositivos microfluídicos têm se destacado como alternativas promissoras, oferecendo tempos de reação reduzidos, maior eficiência de eluição, menor consumo de reagentes e/ou eliminação de etapas críticas do processo tradicional. Neste trabalho apresenta-se o primeiro desenvolvimento de um microcartucho usinado em vidro óptico de borossilicato (BK7) por ablação a laser de pulsos ultracurtos, destinado aos processos de retenção e eluição de [18F]fluoreto. O dispositivo possui reservatório de partículas de 17 μL e capacidade máxima de 8,5 mg de resina de troca aniônica - massa até 16 vezes menor que a utilizada em cartuchos convencionais. Sem necessidade de pré-condicionamento, o microcartucho apresentou capacidade global de retenção e eluição de (94,1 ± 0,1)% com atividades superiores a 123 GBq de [18F]fluoreto, representando o primeiro relato de rendimento radioquímico de eluição de um microcartucho nessas condições. Adicionalmente, o volume de 100 μL de eluente (6 a 10 vezes menor que o processo convencional e contendo apenas 5% de H2O) com [18F]fluoreto recuperado foi utilizado diretamente na síntese de [18F]fluoromisonidazol ([18F]FMISO), sem a etapa de secagem azeotrópica. Essa abordagem eliminou o procedimento que mais impacta negativamente o rendimento radioquímico em sínteses de radiofluoração nucleofílica, demonstrando um avanço significativo rumo à miniaturização, simplificação e maior eficiência na produção de radiofármacos PET.