Dynamics of paramagnetic complexes observed by Nuclear Magnetic Resonance

Abstract

Předložená práce se zaměřuje především na vývoj nových kontrastních látek pro zo- brazování jadernou magnetickou rezonancí (MRI). Většina těchto látek je založena na koordinačních sloučeninách přechodných a vnitřně přechodných kovů. Studi- um struktury a dynamiky těchto komplexů pomocí jaderné magnetické resonance (NMR) je tedy hlavním spojujícím prvkem celé této práce. Přítomnost nepárových elektronů paramagnetického iontu kovu v blízkosti sle- dovaného jádra má zásadní vliv na jeho vlastnosti z pohledu NMR. Hlavními efekty jsou výrazné rozšíření škály chemických posunů a zrychlení relaxačních procesů. Tyto efekty znesnadňují měření často až to té míry, že není možné detekovat žádné spektrum NMR. Na druhou stranu mohou tyto paramagneti- cké efekty měření urychlit díky rychlému ustavování rovnováhy zrychlenou po- délnou relaxací. Případně může přítomnost paramagnetika přinést nové informa- ce o studované látce, mimo jiné díky odstranění náhodných překryvů signálů ve spektru. Teoretické aspekty studia paramagnetických molekul pomocí NMR jsou diskutovány v úvodu práce. První část diskuze této práce je zaměřena přímo na vývoj nových kontrastních látek pro MRI...

In this Thesis, structure and dynamics of paramagnetic complexes for medical application are studied by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). It focuses mainly on development of contrast agents (CA) for Magnetic Resonance Imaging (MRI) which is one of the most effective radiodiagnostic method nowadays. Most of the MRI CAs contains paramagnetic complexes of d- and f-metal ions. The presence of unpaired electron in proximity of NMR active nuclei has two main effects: paramagnetically induced shift and paramagnetically induced relaxa- tion. Both processes can dramatically change the NMR spectrum and often make it unobservable at all. Nevertheless, in many cases, acquisition of such spectra is possible and sometimes even less time-consuming than observation of diamag- netic molecules. Enhanced T1 relaxation allows faster pulse sequence repetition and increased chemical shift dispersion may lead to resolution of originally over- lapped signals. Moreover, the analysis of paramagnetic effects can provide useful information about the structure and dynamics of the studied system. Theoretical background of these effects is described in the Introduction of the Thesis. In the first part of Discussion in the Thesis, a new class of contrast agents for 19F-MRI based on nickel(II) and cobalt(II/III) ions is introduced...