Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung und Charakterisierung eines dendrimeren Magnetresonanztomographie (MRI), die Kontrastmittel trägt cyclen basierenden makrocyclischen Chelate paramagnetischen Ionen Gadolinium- koordinieren. In einer Reihe von MRI - Experimente in vitro produzierte dieses Mittel ein verstärktes MRI - Signal , wenn an dem handelsüblichen monomeren Analogon verglichen.
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In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Paramagnetische Komplexe von Gadolinium (III) mit acyclischen oder makrocyclischen Chelate sind die am häufigsten verwendeten Kontrastmittel (CAs) für die Magnetresonanztomographie (MRI). Ihr Zweck ist es, die Relaxationsrate von Wasserprotonen in Gewebe zu verbessern, wodurch die MR Bildkontrast und die Spezifität der MRI-Messungen. Strom klinisch zugelassenen Kontrastmittel sind niedermolekulare Moleküle, die vom Körper rasch gelöscht werden. Die Verwendung von Dendrimere als Träger von paramagnetischem Chelatoren kann eine wichtige Rolle bei der zukünftigen Entwicklung von effizienteren MRI-Kontrastmittel spielen. Insbesondere die Erhöhung der lokalen Konzentration der paramagnetischen Spezies führt zu einem höheren Signalkontrast. Darüber hinaus liefert diese CA eine längere Geweberetentionszeit aufgrund seines hohen Molekulargewicht und -größe. Hier zeigen wir, ein praktikables Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen MRI-Kontrastmittel auf Basis von Poly (amidoamin) (PAMAM) Dendrimere mit monomacrozyklischen DOTA-Typ Chelatoren (DOTA - 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetraacetate). Die chelatbildende Einheit wurde durch Ausnutzen der Reaktivität des Isothiocyanat (NCS) Gruppe in Richtung der Aminoberflächengruppen des PAMAM Dendrimer beigefügten Thioharnstoff Brücken zu bilden. Dendrimeren Produkte wurden mittels Kernresonanzspektroskopie, Massenspektrometrie gereinigt und analysiert, und die Elementaranalyse. Schließlich wurden hochaufgelöste MR-Bilder aufgenommen und die Signal Kontraste aus dem vorbereiteten dendrimeren und den im Handel erhältlichen monomeren Mittel verglichen wurden erhalten.
Einleitung
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein leistungsfähiges und nichtionisierende Bildgebungstechnik weit verbreitet in der biomedizinischen Forschung und der klinischen Diagnostik aufgrund seiner nicht-invasiven Natur und ausgezeichnete Eigenweichteilkontrast. Die am häufigsten verwendeten MRI Verfahren verwenden das Signal von Wasserprotonen erhalten wird, Bilder mit hoher Auflösung und die Bereitstellung detaillierter Informationen innerhalb der von Unterschieden in der Dichte der Wassersignale basierend Geweben. Die Signalintensität und die Spezifität der MRI-Experimente weiter verbessert werden kann unter Verwendung von Kontrastmitteln (CAs). Diese sind paramag....
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Protokoll
1. Herstellung von DCA
- Synthese der monomeren Einheit 4 6.
- Synthese von 4- (4-nitrophenyl) -2- (4,7,10-tris- tert - butoxycarbonylmethyl-1,4,7,10-tetraazacyclododec-1-yl) buttersäure - tert-butylester (2).
- Auflösen (4,7-bis- tert - butoxycarbonylmethyl-1,4,7,10-tetraaza-cyclododec-1-yl) -essigsäure-tert-butylester 1 (1,00 g, 1,94 mmol) in N, N - Dimethylformamid ( DMF, 5 ml), Kaliumcarbonat (0,67 g, 4,86 mmol, 2,5 equiv.) und rühren der Mischung bei Raumtemperatur für 45 min hinzu.
HINWEIS: Der Makrocy....
- Auflösen (4,7-bis- tert - butoxycarbonylmethyl-1,4,7,10-tetraaza-cyclododec-1-yl) -essigsäure-tert-butylester 1 (1,00 g, 1,94 mmol) in N, N - Dimethylformamid ( DMF, 5 ml), Kaliumcarbonat (0,67 g, 4,86 mmol, 2,5 equiv.) und rühren der Mischung bei Raumtemperatur für 45 min hinzu.
- Synthese von 4- (4-nitrophenyl) -2- (4,7,10-tris- tert - butoxycarbonylmethyl-1,4,7,10-tetraazacyclododec-1-yl) buttersäure - tert-butylester (2).
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Ergebnisse
Die Herstellung von DCA bestand aus zwei Stufen: 1) Synthese des monomeren DOTA-Typ - Chelator (Abbildung 1) und 2) Kopplung des Chelators mit dem G4 PAMAM Dendrimer und anschließende Herstellung der dendrimeren Gd (III) -Komplex (Figur 2) . In der ersten Stufe wird ein cyclen Basis DOTA-Typ Chelator vier Carbonsäuren und eine orthogonale Gruppe geeignet für die weitere synthetische Modifikationen enthielt, wurde hergestellt. Die Herstel.......
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Diskussion
Herstellung der dendrimeren MRI Kontrastmittels erfordert eine geeignete Auswahl der monomeren Einheit (dh der Chelator für Gd (III)). Sie reduzieren die Toxizität dieses paramagnetischen Ion und bis heute eine große Auswahl an azyklisch und makrocyclischen Chelatbildnern diesem Zweck dienen 1-3. Unter diesen makrocyclischen DOTA-Typ - Chelatoren besitzen die höchste Stabilität thermodynamischen und kinetischen Inertheit und damit sind die bevorzugte Wahl zur Herstellung von inerten MRI - Kontrastmit.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Die finanzielle Unterstützung durch die Max-Planck-Gesellschaft, das türkische Bildungsministerium (Promotionsstipendium an S. G.) und den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD, Promotionsstipendium an T. S.) werden dankbar gewürdigt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Cyclen | CheMatech | C002 | |
| tert-Butylbromoacetat | Alfa Aesar | A14917 | |
| N,N-Dimethylformamid | Fluka | 40248 | |
| Kaliumcarbonat | Sigma-Aldrich | 209619 | |
| 4-(4-Nitrophenyl)butryinsäure | Aldrich | 335339 | |
| Thionylchlorid | Acros Organics | 382662500 Hinweis: Ätzende Substanz; giftig bei Einatmen | |
| Brom | Acros Organics | 402841000 | Hinweis: verursacht schwere Verbrennungen auf der Haut, tödlich bei Einatmen |
| Diethylether | beliebiger Herkunft | ||
| Natriumsulfat | Acros Organics | 196640010 | |
| Chloroform | VWR Chemicals | 22711.29 | |
| tert-Butyl 2,2,2-trichloracetimat | Aldrich | 364789 | Hinweis: brennbarer Stoff; reizt Haut und Augen |
| Bortrifluoridetherat | Acros Organics | 174560250 | 48% BF3. Hinweis: Entzündbarer Stoff; verursacht Hautverbrennungen, die beim Einatmen tödlich sind |
| Natriumbicarbonat | Acros Organics | 424270010 | |
| Ethylacetat | jede Quelle | Für die Säulenchromatographie | |
| n-Hexan | jede Quelle | Für die Säulenchromatographie | |
| Kugelrohr-Destillationsapparat | Bü | Modelltyp: Glasofen B-585 | |
| Silicagel | Carl Roth GmbH | P090.2 | |
| Methanol | jede Quelle | Für die Säulenchromatographie | |
| Dichlormethan | beliebige Quelle | Für die Säulenchromatographie | |
| Ethanol | VWR Chemicals | 20821.296 | |
| Ammoniak | Acros Organics | 428381000 | 7 N Lösung in Methanol |
| Palladium | Aldrich | 643181 | 15% |
| Nasshydriergerät PARR | PARR Instrument Company | ||
| Celite 503 | Aldrich | 22151 | |
| Trichter aus Sinterglas | beliebige Quelle | ||
| Thiophosgen | Aldrich | 115150 | Hinweis: hautreizend; giftig bei Einatmen |
| Triethylamin | Alfa Aesar A12646 | ||
| Dichlormethan | Acros Organics | 348460010 | Extra trocken |
| Magnetrührer | aus beliebiger Quelle | ||
| PAMAM G4 Dendrimer | Andrews ChemService | AuCS - 297 | 10 Gew.-% Lösung in MeOH |
| Lipophyl Sephadex LH-20 | Sigma | LH20100 | |
| Dünnschichtchromatographieplatten | Merck Millipore | 1.05554.0001 | |
| Ameisensäure | VWR Chemicals | 20318.297 | |
| Lophylizer | beliebige Quelle | ||
| Gadollinium(III)-chlorid-Hexahydrat | Aldrich | G7532 | |
| Natriumhydroxid | Acros Organics | 134070010 pH-Messgerät | |
| beliebige Quelle | |||
| Ethylendiamintetraessigsäure Dinatriumsalzdihydrat | Aldrich | E5134 | |
| Massenspektrometer (ESI) | Agilent | Ion Falle SL 1100 | |
| Acetatpuffer | aus beliebiger Quelle | pH 5,8 | |
| Xylenol orange | Aldrich | 52097 | 20 μ M in Acetat-Puffer |
| Hydrophyl Sephadex G-15 | GE Healthcare | 17-0020-01 | |
| Amicon Ultra-15 Zentrifugalfiltereinheit | Merck Millipore | UFC900324 | Ultracel-3-Membran (MWCO 3000) |
| Zentrifugieren Sie | |||
| Bruker | Avance III 300 MHz | ||
| Topspin | Bruker | Version 2.1 | |
| Verbrennungsanalysegerät | EuroVector SpA | EuroEA 3000 Elementaranalysator | |
| MALDI-ToF MS-Gerät | Applied Biosystems | Voyager-STR | |
| Deuteriumoxid | Carl Roth GmbH | 6672.3 | |
| tert-Butylalkohol | Carl Roth GmbH | AE16.1 | |
| Vortex-Mischer | beliebige Quelle | ||
| Norell NMR-Röhren | Deutero GmbH | 507-HP-7 | |
| NMR-Koaxialröhre | Deutero GmbH | coaxialb-5-7 | |
| DLS Instrument | Malvern | Zetasizer Nano ZS | |
| 0.20 μ m PTFE-Filter | Carl Roth GmbH | KC94.1 | |
| HEPES | Fisher BioReagents | BP310 | |
| Kunststoffröhrchenfläschchen | beliebige Quelle | ||
| Dotarem | Guerbet | NDC 67684-2000-1 | |
| MRT-Scanner | Bruker | BioSpec 70/30 USR Magnet (7 T). Hinweis: Mögliche Gefahren im Zusammenhang mit hohen Magnetfeldern | |
| HF-Spule | Bruker | Dual-Frequenz-Volumenspule (RF RES 300 1H/19F 075/040 LIN/LIN TR)Paravision | |
| (Software) | Bruker | Version 5.1 |
Referenzen
- Merbach, A. E., Helm, L., Tóth, É The chemistry of contrast agents in medical magnetic resonance imaging. 2nd ed. , Wiley. (2013).
- Geraldes, C. F. G. C., Laurent, S. Classification and basic properties of contrast agents for magnetic resonance imaging. Contra....
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Nachdrucke und Genehmigungen
