Synthesis of chelators for use in diagnostic imaging

Abstract

Sloučeniny kovů mají v medicíně zásadní roli jako součást léčebných nebo diagnostických přípravků. V naprosté většině případů však jejich vlastnosti nelze zcela využít v jejich volné iontové formě. K využití jejich plného potenciálu se používají organické molekuly schopné jejich zabudování. Tyto molekuly se nazývají chelátory a jsou hlavním tématem této disertační práce. Jejich nejdůležitější funkcí je samozřejmě chelatace, koordinace kovu, ale chelátory mohou poskytovat i další užitečné funkce. Z tohoto důvodu se práce zabývá návrhem, syntézou a použitím polyfunkčních chelátorů. Předkládaná práce se skládá ze dvou částí: DO3A-Hyp První část práce se zabývá chelátory, které lze použít jako aminokyseliny pro inkorporaci lanthanoidů do peptidů. Tyto chelátory zajišťují krátké a rigidní zabudování lanthanoidů do peptidového řetězce. Pro demonstraci schopností připravených stavebních bloků byly syntetizovány tripeptidy obsahující dva chelátory s centrální aminokyselinou nesoucí CF3 skupinu. V tripeptidu byly následně kombinovány dva paramagnetické kovy a bylo ukázáno, že takovýto rigidní systém poskytující blízké připojení lze použít pro kombinaci tenzorů magnetické susceptibility přítomných paramagnetických kovů. Tenzory magnetické susceptibility byly následně použity pro manipulaci s 19 F NMR posunem...

Metals play a crucial role in medicine as a part of therapeutic or diagnostic preparations. However, in the majority of cases, their properties cannot be utilized entirely in free ionic form. Organic molecules capable of chelation are used to open the full potential of the metal. The molecules are called chelators and are the core theme of this thesis. The most important function of these molecules is the chelation and coordination of the metal, but chelators can provide other important functionalities. This work, therefore, focuses on the design, synthesis, and application of such polyfunctional chelators and is divided into two parts: DO3A-Hyp This part of the thesis deals with chelators that can be used as amino acids to incorporate lanthanides into peptides. The developed chelators provide a short and rigid connection of the metal to the peptide chain. Tripeptides containing two units of such chelators with a central amino acid bearing a CF3 group were synthesized to demonstrate the capability of DO3A-Hyp building blocks. Two paramagnetic metals were combined within this tripeptide, and it was shown that such a rigid and locked system could be used for combining their magnetic susceptibility tensors. These magnetic susceptibility tensors were used for manipulation of the 19 F NMR shift of the CF3...