준비 및<em> 체외</em> 자기 공명 영상에 대한 덴드리머 기반 대조 대리인의 특성
Summary
이 프로토콜은 상자성 가돌리늄 이온을 배위 cyclen 계 마크로 킬레이트를 운반하는 덴드리머 자기 공명 영상 (MRI) 조영제의 제조 및 특성을 설명한다. 시판되는 모노머 아날로그에 비해 시험 관내 MRI의 일련의 실험에서이 에이전트는 MRI 증폭 신호를 생성했다.
Abstract
비 고리 또는 마크로 킬레이트와 가돌리늄 (III) 상자성의 착물은 자기 공명 영상 (MRI)에 대한 가장 일반적으로 사용되는 조영제 (CAS)이다. 그들의 목적 따라서 MR 화상 콘트라스트 및 MRI 측정의 특이성을 증가 조직 물의 양자의 이완 율을 향상시킬 수있다. 현재 임상 적으로 승인 된 조영제 빠르게 본체로부터 클리어 저 분자량 분자이다. 상자성 킬레이트 제의 담체로서 덴드리머의 사용이 더 효율적인 MRI 조영제의 미래 개발에 중요한 역할을 할 수있다. 특히, 높은 신호 대비 상자성 종 결과의 국소 농도의 증가. 또한,이 CA는 고 분자량과 크기 때문에 장기간 조직 체류 시간을 제공한다. 여기서는 폴리 (아미도 아민)에 기초한 고분자 MRI 조영제 (PAMAM) monomacro 함께 덴드리머를 제조하기위한 편리한 방법을 보여순환 DOTA 형 킬레이트 (DOTA – 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-테트라). 킬레이트 부 티오 브리지를 형성 PAMAM 덴드리머의 아민 표면기를 향해 이소 티오 시아 네이트 (NCS) 기의 반응성을 이용하여 추가 하였다. 덴드리머 제품 그래피, 핵 자기 공명 스펙트럼, 질량 분석, 및 원소 분석에 의해 분석 하였다. 마지막으로, 고해상도 자기 공명 영상을 기록하고, 제조 된 덴드리머와 시판 제제 단량체로부터 얻어지는 신호 대조와 비교 하였다.
Introduction
자기 공명 영상 (MRI)은 인해 비침 특성이 우수한 고유 연조직 콘트라스트 널리 생물 의학 연구 및 임상 진단에 사용하는 강력한 비 이온화 이미징 기술이다. 가장 일반적으로 사용되는 MRI 방법은 수분 신호의 밀도의 차이에 기초하여, 조직 내에서 고해상도 이미지 및 상세 정보의 제공 물 양자로부터 얻어지는 신호를 이용한다. 신호 강도 및 MRI 실험의 특이성은 또한 조영제 (CAS)를 사용하여 개선 될 수있다. 이러한 상자성 또는 초상 자성 길이 (T 1)와 횡 방향에 영향을 종 (T 2) 완화 시간은 각각 1,2이다.
폴리 카르 복실 산 리간드 란탄 족 이온의 가돌리늄 착물은 가장 일반적으로 사용되는 하나의 CA T이다. 가돌리늄 (III)는 T 1 휴식을 단축물 양성자의 시간, 따라서 MRI 실험 3에서의 신호의 콘트라스트를 증가시킨다. 그러나, 이온 성 가돌리늄은 독성; 크기는 (II) 칼슘의 근사하고 심각 칼슘 보조 세포에서 신호에 영향을줍니다. 따라서, 비 환상 및 마크로 킬레이트이 독성을 중화시키기 위해 사용된다. 다양한 여러 자리 리간드는 높은 열역학적 안정성 운동 불활성 1 가돌리늄 (III) 착체의 결과, 지금까지 개발되어왔다. 특히 그 테트라 파생 DOTA (1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-테트라)에서 12 원 azamacrocycle cyclen에 따라 사람들은,이 CA 클래스의 대부분의 연구와 적용 단지입니다.
그럼에도 GdDOTA 형 CA는 낮은 콘트라스트 효율과 빠른 신장 배출 특정 단점을 표시 저분자 시스템이다. 고분자와 다가 CA는 이러한 문제 4에 좋은 해결책이 될 수 있습니다. CA의 biodistribu 이후기 주로 자신의 크기에 의해 결정되고, 고분자 CA는 조직 내에서 더 이상 유지 시간을 표시합니다. 마찬가지로 중요한 것은, 실질적으로 획득 된 MR 신호 및 측정 품질을 향상시키는 단량체 MR 프로브 (예 GdDOTA 착체)의 증가 된 국소 농도 이러한 에이전트 결과 multivalency.
덴드리머는 MRI 4,5에 대한 다가 CA의 준비를위한 가장 바람직한 발판 사이에 있습니다. 잘 정의 된 크기의이 매우 분기 거대 분자는 표면에 다양한 커플 링 반응하는 경향이 있습니다. 이 작품에서 우리는 한 세대 4 (G4) 폴리 (아미도 아민) GdDOTA 같은 킬레이트 (DCA)에 결합 (PAMAM) 덴드리머로 구성된 MRI에 대한 덴드리머 CA의 제조, 정제 및 특성을보고합니다. 우리는 반응성 DOTA 유도체의 합성 및 PAMAM 덴드리머과의 커플 링을 설명합니다. 하나님 (III), 표준 물리 화학적 특성과 착화시 proceduDCA 재 수행 하였다. 마지막으로, MRI 실험 저분자 CA에 의한 것보다 더 강한 콘트라스트 MR 화상을 생성하기 DCA의 능력을 입증 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
덴드리머 MRI 조영제의 제조 모노머 유닛의 적절한 선택을 요구한다 (즉, 하나님에 대한 킬 레이터 (III)). 그들은이 상자성 이온의 독성을 감소시키고, 현재까지 비 환식의 다양한 및 거대 고리 킬 레이터는 이러한 목적으로 제공 1-3. 이들 중, 거대 고리 형 DOTA 킬레이트는 높은 열역학적 안정성 및 불활성 운동을 보유하고, 따라서, 불활성 MRI 조영제 1,18의 제조에 가장 바람직?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The financial support of the Max-Planck Society, the Turkish Ministry of National Education (PhD fellowship to S. G.), and the German Exchange Academic Service (DAAD, PhD fellowship to T. S.) are gratefully acknowledged.
Materials
| Cyclen | CheMatech | C002 | |
| tert-Butyl bromoacetate | Alfa Aesar | A14917 | |
| N,N-Dimethylformamide | Fluka | 40248 | |
| Potassium carbonate | Sigma-Aldrich | 209619 | |
| 4-(4-Nitrophenyl)butryic acid | Aldrich | 335339 | |
| Thionyl chloride | Acros Organics | 382662500 | Note: Corrosive substance; toxic if inhaled |
| Bromine | Acros Organics | 402841000 | Note: causes severe skin burns, fatal if inhaled |
| Diethyl ether | any source | ||
| Sodium sulphate | Acros Organics | 196640010 | |
| Chloroform | VWR Chemicals | 22711.29 | |
| tert-Butyl 2,2,2-trichloroacetimidate | Aldrich | 364789 | Note: flammable substance; irritrant to skin and eyes |
| Boron trifluoride etherate | Acros Organics | 174560250 | 48 % BF3. Note: Flammable substance; causes skin burns, fatal if inhaled |
| Sodium bicarbonate | Acros Organics | 424270010 | |
| Ethyl-acetate | any source | For column chromatography | |
| n-Hexane | any source | For column chromatography | |
| Bulb-to-bulb (Kugelrohr) distillation apparatus | Büchi | Model type: Glass oven B-585 | |
| Silicagel | Carl Roth GmbH | P090.2 | |
| Methanol | any source | For column chromatography | |
| Dichloromethane | any source | For column chromatography | |
| Ethanol | VWR Chemicals | 20821.296 | |
| Ammonia | Acros Organics | 428381000 | 7N Solution in Methanol |
| Palladium | Aldrich | 643181 | 15 % wet |
| Hydrogenation apparatus PARR | PARR Instrument Company | ||
| Celite 503 | Aldrich | 22151 | |
| Sintered glass funnel | any source | ||
| Thiophosgen | Aldrich | 115150 | Note: irritrant to skin; toxic if inhaled |
| Triethylamine | Alfa Aesar | A12646 | |
| Dichloromethane | Acros Organics | 348460010 | Extra dry |
| Magnetic stirrer | any source | ||
| PAMAM G4 Dendrimer | Andrews ChemService | AuCS – 297 | 10 % wt. solution in MeOH |
| Lipophylic Sephadex LH-20 | Sigma | LH20100 | |
| Thin-layer chromatography plates | Merck Millipore | 1.05554.0001 | |
| Formic acid | VWR Chemicals | 20318.297 | |
| Lophylizer | any source | ||
| Gadollinium(III) chloride hexahydrate | Aldrich | G7532 | |
| Sodium hydroxide | Acros Organics | 134070010 | |
| pH meter | any source | ||
| Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate | Aldrich | E5134 | |
| Mass spectrometer (ESI) | Agilent | Ion trap SL 1100 | |
| Acetate buffer | any source | pH 5.8 | |
| Xylenol orange | Aldrich | 52097 | 20 μM in acetate buffer |
| Hydrophylic Sephadex G-15 | GE Healthcare | 17-0020-01 | |
| Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Unit | Merck Millipore | UFC900324 | Ultracel-3 membrane (MWCO 3000) |
| Centrifuge | any source | ||
| NMR spectrometer | Bruker | Avance III 300 MHz | |
| Topspin | Bruker | version 2.1 | |
| Combustion analysis instrument | EuroVector SpA | EuroEA 3000 Elemental Analyser | |
| MALDI-ToF MS instrument | Applied Biosystems | Voyager-STR | |
| Deuteriumoxid | Carl Roth GmbH | 6672.3 | |
| tert-Butyl alcohol | Carl Roth GmbH | AE16.1 | |
| Vortex mixer | any source | ||
| Norell NMR tubes | Deutero GmbH | 507-HP-7 | |
| NMR coaxial tube | Deutero GmbH | coaxialb-5-7 | |
| DLS instrument | Malvern | Zetasizer Nano ZS | |
| 0.20 μm PTFE filter | Carl Roth GmbH | KC94.1 | |
| HEPES | Fisher BioReagents | BP310 | |
| Plastic tube vials | any source | ||
| Dotarem | Guerbet | NDC 67684-2000-1 | |
| MRI scanner | Bruker | BioSpec 70/30 USR magnet (7 T). Note: potential hazards related to high magnetic fields | |
| RF coil | Bruker | dual frequency volume coil (RF RES 300 1H/19F 075/040 LIN/LIN TR) | |
| Paravision (software) | Bruker | Version 5.1 |
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