Substanz T1
(8,5T)[ms]
Charakterisierung Durchgeführte Experimente Bis-Hydrazid-DTPA-Gd(III)-Komplexe
Bis-(phenylhydrazido)-DTPA-Gd(III)-Komplex
284,2±1,9 1H-, 13C-NMR ESI-MS
-EPR-Messungen zeigten das keine Radikale im Festkörper vorliegen
-kinetische Messung der Transmetallierung des Gd-Komplexes mit Zn2+ -Ionen mit dem Ergebnis, dass Bis-hydrazid-DTPA-Gd(III)-Komplexe
instabiler sind als DTPA-bisamid-Gd-Komplexe
Bis-(2,4-dinitrophenylhydrazido)-DTPA-Gd(III)-Komplex
70,0±1,0 1H-, 13C-NMR ESI-MS
Bis-(phenylhydrazido)-DTPA-Gd (III)-Komplex
284,2±1,9 1H-, 13C-NMR ESI-MS
Fluorierte DTPA-Gd(III)-Komplexe
Bis-(4-fluorbenzylamido)-DTPA-Gd(III)-Komplex
1H-, 13C-NMR ESI-MS
-Bestimmung der 1H-T1 -und 19F-T1-Zeiten (in rot dargestellt) ausgewählter fluorierter Gd-DTPA-Komplexe und Liganden -Temperaturabhängige
19F-NMR-Messungen des
Bis-(3,5-Trifluormethylbenzylamido
)-DTPA-Gd(III)-Komplexes zeigten eine temperaturabhängige chemische Verschiebung
19F-NMR-Signals -19F-MR-Experimente verliefen negativ
Bis-(3,5-Trifluormethylbenzylamido)-DTPA-Gd(III)-Komplex
149,4±0,8 206±24
1H-, 13C-NMR ESI-MS
Bis-(3,5-Trifluormethylbenzylamido)-DTPA-Ligand1
1481±38 1H-, 13C-NMR ESI-MS
Bis-(3,5-Trifluormethylbenzyl)-DTPA-Gd(III)-diester2-Komplex
1H-, 13C-NMR ESI-MS
N N O O N
O O
N H NH
O O CF3
F3C
F3C CF3
O O Gd3+
N N N
O OH
O O
NH NH
O OH
O OH CF3
F3C
F3C CF3 N
N
O N O
O O
NH
NH NH
NH
O O O
O Gd3+
O2N
O2N
NO2
NO2 N
N
O N O
O O
N H N
H NH
NH
O OO
O Gd3+
N N O O N
O O
NH N H
O O O
O Gd 3+
F F
N N O O N
O O
N H N
H
O O CF3 F3C
F3C CF3 O
O Gd3+
N N
O N O
O O
NH
NH NH
N H
O OO
O Gd3+
Substanz T1
(8,5T)[ms]
Charakterisierung
Steroid-DTPA- und TTHA-Gd(III)-diester-Komplexe
Bis-(Cortison)-DTPA-Gd(III)- diester-Komplex
769±1,9 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
-MR-Experimente an inkubierten Zellen zeigten einen
konzentrationsabhän-gigen T1-Kontrast
Bis-(Dexamethason)-DTPA-Gd-diester-Komplex
1566±1,6 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Androsteron-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Lithocholsäure-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Cortison-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Cortisol-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Cholesterin-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- ESI-MS
O O
OH OH O O N O
O N O
OO O O OH O O H
N N O O
O O Gd 3+
F F
N O O
O O
N O
O N
O O O
O Gd3+
N O
O O
N O
N O O O O Gd 3+
O O
O O
H O H O O
O
O H O H N O
O O
N O
N O O O O Gd 3+
O O
O
O O H O O
O
O O H N
O
O O N O
N O O O O Gd 3+
O CH3
CH3
H O H O
HH H
O CH3
C H 3
H O H
O
H H H N
O
O O N O
N O O O O Gd 3+
O CH 3
C H 3
H H H
O CH3
C H 3
H H H
O O
O O
O OHO O
N O
O N O
O O
O
O O
O OH
N N O O
OO Gd3+
Substanz T1
(8,5T)[ms]
Charakterisierung Durchgeführte Experimente Steroid-DTPA- und TTHA-Gd(III)-diester-Komplexe
Bis-Corticosteron-DTPA-Gd(III)-diester-Komplex
- 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-Normorphinamido-DTPA-Gd(III)-Komplex
Bis-Normorphin-DTPA-Gd (Bo=4,7T) (Medium)
136,8±1 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
-Langzeit-T1-Messung in Zellkulturmedium zeigt einen Zerfall des Kontrastmittels bzw.
eine Anlagerung an Proteine
-MR-Untersuchungen an inkubierten Zellen
zeigten einen
konzentrationsabhän-gigen T1-Kontrast
Bis-Normorphin-DTPA-Gd (Bo=4,7T) (Wasser)
208,5±4,5 1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
Bis-(Dipalmitoylphosphatidylethanolamido(DPPE))-Liganden und Komplexe
Bis-(Dipalmitoylphosphatidyl- ethanolamido(DPPE))-DTPA-Gd(III)-Komplex
1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
-Die Liganden wurden dargestellt, dabei ist anzumerken, dass der
mit DPPE funktionalisierte
DTPA-Gd(III)-Komplex in CHCl3 löslich ist.
Bis-(Dipalmitoylphosphatidylethanolami do(DPPE))-TTHA-Liganden
1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
N O
O O O
O H
H HN
O H
N O
N O O
O O
N H H
OH O
O
Gd3+
N N N
N H O
O OH
O OH
O OH O
P O
O
O O
O C15H31
OH O
C15H31
N H O
O PO
O O
O O C
15H 31
O
C 15H
31 O N H
O O H
N N
N N H NH
O O
O O O O
P O P
O
O O
O O O
O O
O O O O H H
O C 15H 31
C15H31 C15H31
C 15H31 O
O O
OGd3+
N O
O O N
O N
O O O
O Gd 3+
O O
O O
H O O
O
OH
N O
O O O
O H
H HN
O H
N O
N O O
O OH
N H H
OH O
O
Gd3+
Substanz T1
(8,5T)[ms]
Charakterisierung Durchgeführte Experimente Auf Cyclen (1,4,7,10-Tetraazacyclododekan) basierende Ligandensysteme
DO3A (1,4,7,10- Tetraazacyclododecan-N,N´,N´´-trisessigsäure)
1H-, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HH-COSY, ESI-MS
-Ausgangs-verbindung wurde nach der Methode von Dadaboy et al. dargestellt.
DOTA-Boc-hydrazid (1,4,7,10- Tetraazacyclododecan-N,N´,N´´-tris- essigsäure-butylester-N´´´-essigsäure tert-butylcarbamoyldihydrazid)
NMR-Experimente
aufgrund der großen Dynamik schwierig
auszuwerten!
ESI-MS HR-MS
-Das DOTA-Boc-hydrazid wurde parallel zu den eigenen Arbeiten von Frullano et al. auf einem anderen Syntheseweg dargestellt.
Reaktionen des
DOTA-OMe-Esters mit verschieden
Hydrazinen scheiterten.
DOTA-EAlk (1,4,7,10- Tetraazacyclododekan-N,N´,N´´,- tris-essigsäure-tert-butylester-N-ethylalkohol)
NMR-Experimente
aufgrund der großen Dynamik schwierig
auszuwerten!
ESI-MS HR-MS
1,4,7,10-Tetraazacyclododekan- N,N´,N´´,-tris-essigsäure-tert-butylester-N-ethylessigester
NMR-Experimente
aufgrund der großen Dynamik nicht auszuwerten!
ESI-MS HR-MS
Tab.9 Alle synthetisierten Gd-Komplexe bzw. Liganden mit Parametern zur Übersicht
Die Darstellung von Bis-Hydrazid-Gd-DTPA-Komplexen verläuft in guten Ausbeuten.
Die Relaxivität dieser Bis-Hydrazid-Gd(III)-DTPA-Komplexe wird von sterischen und elektronischen Effekten der Substituenten beeinflusst. Die kinetische Stabilität gegenüber der Transmetallierungsreaktion mit Zn2+-Ionen ist gering, wie Langzeit-T1 -Messungen belegen. Festkörper EPR--Messungen des
Bis-(2,4-N N N N O O
O O
O O H
N N N N O O
O O
O O O H N N N N O O
O O
O O O N H NH
O O
N N N N O O
O O
O O O
CH3 O
Dinitrophenylhydrazido)-DTPA-Gd(III)-Komplexes und Bis-Phenylhydrazido-DTPA-Gd(III)-Komplexes zeigen, dass kein Radikal im Festkörper vorliegt und die Farbänderung während der Komplexierungsreaktion des Bis-(2,4-Dinitrophenylhydrazido)-DTPA-Gd(III)-Komplexes durch eine Deprotonierung der Hydrazid-Gruppe und die anschließende Delokalisation der Ladung im aromatischen Sechsring zu erklären ist.
Die Erhöhung der Lipophilie, die für Zellmarkierungsexperimente wichtig ist, wurde durch die Einführung von Phosphatidylethanolamin, Steroiden (Dexamethason, Androsteron, Cortison, Hydrocortison, Cholesterin, Prednison, Lithocholsäure, Corticosteron) aber auch mit Hilfe von fluorierten und polyfluorierten Substraten erreicht. Die Einführung von Corticoiden beinhaltet neben einer Lipophilieerhöhung auch einen rezeptorbindenden Ansatz (GCR-Rezeptor bzw. MR-Rezeptor). Aufgrund der geringen Stabilität der bisubstituierten DTPA-Gd-Komplexe wurde das bisher kaum untersuchte Ligandensystem TTHA mit Steroiden funktionalisiert. Das bis-substituierte TTHA-Ligandensystem besitzt acht Koordinationsstellen im Vergleich zu sechs Koordinationsstellen beim bis-subtituierten DTPA-Ligandensystem. Die T1 -Zeitbestimmungen der bis-funktionalisierten TTHA-Gd(III)-Komplexe in einem Wasser/DMSO-Gemisch zeigten eine Vergrößerung der longitudinalen Relaxivität des Wassersignals, die im Vergleich zu wässrigen Proben von DOTA- und DTPA-Gd(III)-Komplexen erheblich kleiner ist. Zellmarkierungsversuche mit dem Bis-Cortison-TTHA-diester-Gd(III)- und Bis-(Prednison)-TTHA-diester-Gd(III)-Komplex zeigten unterschiedlich starken T1-Kontrast der C6-Glioma in Abhängigkeit von der Konzentration. Diese Untersuchungen ermöglichen keine Aussage über die Art der Bindung des Kontrastmittels an die Zelle. Das Kontrastmittel kann sowohl unspezifisch mit der Zellmembran interagieren als auch an den MR- oder GCR-Rezeptor binden.
Es wurden polyfluorierte DTPA-Gd(III)-Komplexe dargestellt, die eine Verkürzung der
19F-T1-Zeit im Vergleich zum korrespondierenden Liganden aufwiesen. Für den
Bis-(3,5-Bis-Trifluoromethylbenzylamido)-DTPA-Gd(III)-Komplex wurde eine temperaturabhängige Änderung der chemischen Verschiebung des 19F-NMR-Signals
beobachtet. Die verkürzten 19F-T1-Zeiten als auch die temperaturabhängige Änderung der chemischen Verschiebung im 19F-NMR-Spektrum könnten für in vivo Temperaturmessungen und/oder eine kombinierte Fluor /Wasserstoffbildgebung genutzt werden können.
Die Einführung des Dipalmitoylphosphatadylethanolamins (DPPE), eines Hauptbestandteils von Zellmembranen in Ligandensysteme, verlief sowohl beim DTPA- als auch beim TTHA-Ligandensystem erfolgreich. Die Komplexierung des DPPE-DTPA-Liganden mit GdCl3 wurde durchgeführt und der Komplex erhalten.
Eine potentielle Anwendung dieser Substanzklassen könnte der Einsatz als Palladiumpolycarboxylat-Phasentransferkatalysator[85, 86], sowie als Zytostatikum (mehrkerniger Pt-Komplex) für die Chemotherapie sein.
Die Verknüpfung des DTPA-Liganden mit Normorphin und der Erhalt des Gd-Komplexes verliefen in guten Ausbeuten, sodass T1- und T2- Zeitmessungen in Wasser und Zellkulturmedium durchgeführt werden konnten. Diese Experimente zeigten eine vergleichbare Verkürzung der longitudinalen Relaxationszeit wie andere DTPA-bisamid-Komplexe. T1-Langzeitmessungen wiesen auf einen Zerfall der Komplexe bzw. eine Proteinbindung des Kontrastmittels im Medium hin. Anhand der im zeitlichen Verlauf zunehmenden Spin-Spin- und Spin-Gitter-Relaxationszeit konnte dieser Effekt verfolgt werden. Nach einer Gesamtmesszeit von 29 Stunden wurde die Kinetik-Messung beendet, wobei die Gleichgewichtskonzentration näherungsweise erreicht wurde, der Relaxivitätsendwert lag bei ca 80% des Anfangswertes.
Eine zwölfstündige Inkubation von C6-Zellen mit dem opiatfunktionalisierten DTPA-Gd-Komplex zeigte im MR-Bild T1-kontrastierte Zellen. Die Stärke des beobachteten T1-Kontrasts ist konzentrationsabhängig und im MR-Bild deutlich zu erkennen. Es können anhand der vorliegenden Informationen keine Aussagen über Art der Bindung des Kontrastmittels an die Zelle getroffen werden. Die Anwendung für in vivo Experimente sollte sich auf Ligandensysteme mit höherer kinetischer Stabilität (DOTA, DO3A) beschränken. Trotzdem ist davon auszugehen, dass eine Rezeptorbindung vorliegt, da eine sterisch anspruchsvolle Funktionalisierung am N-Atom des Normorphins unter Erhalt der Rezeptoraffinität möglich ist[76-80]. Opiatfunktionalisierte radioisotopenmarkierte DOTA-Kontrastmittel sind bereits in der Literatur beschrieben [28]. Durchgeführte Testreaktionen zur Opiatverknüpfung mit dem DOTA- und dem DO3A- Ligandensystem verliefen im Mikromaßstab erfolglos.
Die Synthese von derivatisierten DOTA-Verbindungen wurde mit Hilfe der von der Fa. Schering zur Verfügung gestellten 1,4,7,10-Tetraazacyclododekan-N,N´,N´´-triessigsäure-tert-butylester-N´´´-iso-propionsäureglycinamid (DOTA-Me-Gly) und dem am MPI-Tübingen (Institut für molekulare Kybernetik) selbst dargestellten
1,4,7,10-Tetraazacyclododekan-N,N´,N´´-triessigsäure-tert-butylester (DO3A) durchgeführt. Die Problematik der Makrocyklenchemie besteht in der Aufreinigung
bzw. Trennnung von Gemischen aus verschiedenen makrozyklischen Verbindungen (DOTA bzw. DO3A). Eine weitere Schwierigkeit ist die Aufnahme und Auswertung geeigneter NMR-Spektren, da der makrocyklische Ring eine temperaturabhängige Dynamik zeigt[87, 90, 95, 96]
. Die Synthese eines Komplex-Synthesebausteins wurde weiter unter dem Aspekt der Hydrazid-Verknüpfung verfolgt. Umsetzungen des DOTA-Methylesters mit verschiedenen Hydrazinen führten auch bei langen Reaktionszeiten nicht zur Ausbildung von DOTA-Hydraziden.