Summary

तैयारी, शोधन, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के लिए और कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में उपयोग के लिए Lanthanide परिसर की विशेषता

Published: July 21, 2011
doi:

Summary

हम metalation, शुद्धि, और lanthanide परिसरों के लक्षण वर्णन प्रदर्शित करता है. यहाँ वर्णित परिसरों अणुओं इन अणुओं के चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग ट्रैकिंग सक्षम संयुग्मित किया जा सकता है.

Abstract

Lanthanide आयनों chelate, Polyaminopolycarboxylate आधारित ligands सामान्यतः उपयोग किया जाता है, और जिसके परिणामस्वरूप परिसरों चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए इसके विपरीत एजेंट के रूप में उपयोगी होते हैं. कई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ligands विशेष रूप से उपयोगी होते हैं क्योंकि वे कार्यात्मक समूहों है कि तेजी से, उच्च शुद्धता के लिए अनुमति देते हैं, और उच्च उपज amine प्रतिक्रियाशील सक्रिय एस्टर और आइसोथियोसाइनेट समूहों या thiol प्रतिक्रियाशील maleimides के माध्यम से बड़े अणुओं और biomolecules विकार होते हैं. जबकि इन ligands के metalation bioconjugation रसायन विज्ञान, metalation प्रक्रियाओं में सूक्ष्म अंतर के क्षेत्र में सामान्य ज्ञान माना जाता है ध्यान में रखा जाना चाहिए जब धातु शुरू सामग्री का चयन. इसके अलावा, शुद्धि और लक्षण मौजूद हैं, और सबसे प्रभावी प्रक्रिया के चयन के लिए कई विकल्प आंशिक रूप से शुरू सामग्री के चयन पर निर्भर करता है. इन सूक्ष्म अंतर अक्सर प्रकाशित प्रोटोकॉल में उपेक्षित रहे हैं. यहाँ, हमारे लक्ष्य के लिए metalation, शुद्धि, और lanthanide परिसरों कि एमआरआई (चित्रा 1) के लिए इसके विपरीत एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है के लक्षण वर्णन के लिए आम तरीकों का प्रदर्शन है. हमें उम्मीद है कि इस प्रकाशन शुरू सामग्री और शुद्धि के तरीकों का चयन आसान द्वारा आमतौर पर इस्तेमाल किया प्रतिक्रियाओं के अपने प्रदर्शनों की सूची में जैव चिकित्सा वैज्ञानिकों lanthanide complexation प्रतिक्रियाओं को शामिल करने के लिए सक्षम हो जाएगा.

Protocol

1. LnCl 3 लवण का उपयोग Metalation Ligand के पानी में भंग करने के लिए 30-265 मिमी की एक समाधान का उत्पादन. 2 ligand – (4 – isothiocyanatobenzyl) diethylenetriamine pentaacetic एसिड (पी SCN बटालियन-DTPA) इस वीडियो में 73 मिमी की एक एकाग्रता में इस्तेमाल किया गया था. <…

Discussion

प्रकाशनों कि lanthanide आधारित विपरीत एजेंट 4-14 शामिल की बढ़ती संख्या को देखते हुए, यह महत्वपूर्ण है कि ध्यान की तैयारी, सफ़ाई, उत्पादों और निस्र्पक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और तुलनीय परिणाम सुनिश्च…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

हम कृतज्ञता वेन राज्य विश्वविद्यालय (MJA), एजिंग रिसर्च (SMV) के लिए अमेरिकी फाउंडेशन से एक अनुदान, और स्वतंत्रता बायोमेडिकल इमेजिंग के राष्ट्रीय संस्थान से कैरियर संक्रमण (R00EB007129) पुरस्कार और राष्ट्रीय संस्थानों के बायोइन्जिनियरिंग के लिए एक मार्ग से स्टार्टअप धन स्वीकार करते हैं स्वास्थ्य (MJA).

Materials

Reagents and Equipment Company Catalogue number
EuCl3•6H2O Sigma-Aldrich 203254-5G
p-SCN-Bn-DTPA Macrocyclics B-305
ammonium hydroxide EMD AX1303-3
Spectra/Por Biotech Cellulose Ester (CE) Dialysis Membrane – 500 D MWCO Fisher Scientific 68-671-24
Millipore IC Millex-LG Filter Units Fisher Scientific SLLG C13 NL
xylenol orange tetrasodium salt Alfa Aesar 41379
acetic acid Fluka 49199
D2O Cambridge Isotope Laboratories, Inc. DLM-4-25
water purifier ELGA Purelab Ultra
high performance liquid chromatography and mass spectrometry Shimadzu LCMS-2010EV
relaxation time analyzer Bruker mq60 minispec
UV-vis spectrophotometer Fisher Scientific 20-624-00092
freeze dryer Fisher Scientific 10-030-133
pH meter Hanna Instruments HI 221
spectrofluorometer HORIBA Jobin Yvon Fluoromax-4
Molecular Weight Calculator version 6.46 by Matthew Monroe, downloaded October 17, 2009 http://ncrr.pnl.gov/software/ Molecular Weight Calculator

References

  1. Barge, A., Cravotto, G., Gianolio, E., Fedeli, F. How to determine free Gd and free ligand in solution of Gd chelates. A technical note. Contrast Med. Mol. Imaging. 1, 184-188 (2006).
  2. Nagaraja, T. N., Croxen, R. L., Panda, S., Knight, R. A., Keenan, K. A., Brown, S. L., Fenstermacher, J. D., Ewing, J. R. Application of arsenazo III in the preparation and characterization of an albumin-linked, gadolinium-based macromolecular magnetic resonance contrast agent. J. Neurosci. Methods. 157, 238-245 (2006).
  3. Supkowski, R. M., Horrocks, W. D. On the determination of the number of water molecules, q, coordinated to europium(III) ions in solution from luminescence decay lifetimes. Inorg. Chim. Acta. 340, 44-48 (2002).
  4. Menjoge, A. R., Kannan, R. M., Tomalia, D. A. Dendrimer-based drug and imaging conjugates: design considerations for nanomedical applications. Drug Discovery Today. 15, 171-185 (2010).
  5. Que, E. L., Chang, C. J. Responsive magnetic resonance imaging contrast agents as chemical sensors for metals in biology and medicine. Chem. Soc. Rev. 39, 51-60 (2010).
  6. Uppal, R., Caravan, P. Targeted probes for cardiovascular MR imaging. Future Med. Chem. 2, 451-470 (2010).
  7. Major, J. L., Meade, T. J. Bioresponsive, cell-penetrating, and multimeric MR contrast agents. Acc. Chem. Res. 42, 893-903 (2009).
  8. Datta, A., Raymond, K. N. Gd-hydroxypyridinone (HOPO)-based high-relaxivity magnetic resonance imaging (MRI) contrast agents. Acc. Chem. Res. 42, 938-947 (2009).
  9. León-Rodríguez, L. M. D., Lubag, A. J. M., Malloy, C. R., Martinez, G. V., Gillies, R. J., Sherry, A. D. Responsive MRI agents for sensing metabolism in vivo. Acc. Chem. Res. 42, 948-957 (2009).
  10. Castelli, D. D., Gianolio, E., Crich, S. G., Terreno, E., Aime, S. Metal containing nanosized systems for MR-molecular imaging applications. Coord. Chem. Rev. 252, 2424-2443 (2008).
  11. Caravan, P., Ellison, J. J., McMurry, T. J., Lauffer, R. B. Gadolinium(III) chelates as MRI contrast agents: structure, dynamics, and applications. Chem. Rev. 99, 2293-2352 (1999).
  12. Lauffer, R. B. Paramagnetic metal complexes as water proton relaxation agents for NMR imaging: theory and design. Chem. Rev. 87, 901-927 (1987).
  13. Yoo, B., Pagel, An overview of responsive MRI contrast agents for molecular imaging. Front. Biosci. 13, 1733-1752 (2008).
  14. Pandya, S., Yu, J., Parker, D. Engineering emissive europium and terbium complexes for molecular imaging and sensing. Dalton Trans. 23, 2757-2766 (2006).
  15. Nwe, K., Xu, H., Regino, C. A. S., Bernardo, M., Ileva, L., Riffle, L., Wong, K. J., Brechbiel, M. W. A new approach in the preparation of dendrimer-based bifunctional diethylenetriaminepentaacetic acid MR contrast agent derivatives. Bioconjugate Chem. 20, 1412-1418 (2009).
  16. Nwe, K., Bernardo, M., Regino, C. A. S., Williams, M., Brechbiel, M. W. Comparison of MRI properties between derivatized DTPA and DOTA gadolinium-dendrimer conjugates. Bioorg. Med. Chem. 18, 5925-5931 (2010).
  17. Caravan, P., Das, B., Deng, Q., Dumas, S., Jacques, V., Koerner, S. K., Kolodziej, A., Looby, R. J., Sun, W. -. C., Zhang, Z. A lysine walk to high relaxivity collagen-targeted MRI contrast agents. Chem. Commun. , 430-432 (2009).
  18. León-Rodríguez, L. M. D., Kovacs, Z. The synthesis and chelation chemistry of DOTA-peptide conjugates. Bioconjugate Chem. 19, 391-402 (2008).
  19. Boswell, C. A., Eck, P. K., Regino, C. A. S., Bernardo, M., Wong, K. J., Milenic, D. E., Choyke, P. L., Brechbiel, M. W. Synthesis, characterization, and biological evaluation of integrin αVβ3-targeted PAMAM dendrimers. Mol. Pharm. 5, 527-539 (2008).

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Averill, D. J., Garcia, J., Siriwardena-Mahanama, B. N., Vithanarachchi, S. M., Allen, M. J. Preparation, Purification, and Characterization of Lanthanide Complexes for Use as Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (53), e2844, doi:10.3791/2844 (2011).

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