Trivalent and tetravalent metal complexes for radiodiagnostics

Abstract

Fluorine-18 is the most utilized nucleus for positron emission tomography (PET). In 2009, incorporation of fluorine-18 to the coordination sphere of Al(III) was introduced as a new alternative for commonly employed compounds with F-C bond. Such a radiotracer consists of two parts: a metal complex with a fluoride and a peptide or a small/part of biomolecule. Shortly after that, first clinical studies showed a promising potential of such com- pounds for clinical use. Despite a great number of papers dealing with this issue, the research is mostly application-driven and focused on the peptide part of the molecule responsible for specific accumulation within the organism. Studies oriented on a sta- bility of metal-ligand-fluorine ternary system are rather rare and only very little is known about such a three-component system from a chemical point of view in gen- eral. However, stability of F-Al bond strongly dependents on the chemical structure of other ligands in the coordination sphere. Pendant arms of a hexadentate ligand (usually used for Al(III) complexation, e.g., H3NOTA) can compete with fluoride and cause its release which leads to unspecific radioactivity accumulation. Lower ligand denticity should increase the F-Al bond stability, but can decrease the stability of the whole complex at the...

Radioizotop fluor-18 je nejčastěji používané jádro pro pozitronovou emisní tomo- grafii. V roce 2009 byl poprvé představen nový typ kontrastních látek s vazbou F-Al namísto běžně používané F-C vazby. V těchto nových látkách není radioizotop vázán kovalentní vazbou, ale je začleněn do koordinační sféry hlinitého kationtu jako mon- odentátní ligand. Danou sloučeninu lze tedy rozdělit na dvě části: komplex kovu s F- iontem coby jedním z ligandů a linkerem připojený peptidický řetězec nebo malou biomolekulu (či její část). Krátce po představení studií látek s F-Al vazbou byly provedeny první klinické studie, které ukázaly jejich vysoký potenciál v radiomedicíně. Navzdory velkému počtu odborných článků o této problematice, je výzkum zaměřen převážně na aplikaci a zabývá se především volbou peptidické části, která je zodpovědná za správnou aku- mulaci kontrastní látky v organismu. Studie týkající se stability tří-složkového sys- tému kov-ligand-fluorid jsou poměrně vzácné a prozatím nebylo publikováno příliš mnoho poznatků o tomto systému z chemického úhlu pohledu. Přesto je stabilita vazby F-Al silně závislá na volbě a chemické struktuře dalšího ligandu (či ligandů) v koordinační sféře kovu. Pro Al(III) ion bývá nejčastěji volen hexadentátní ligand (např. H3NOTA), jehož pendantní ramena ale mohou...