Poly- und perfluorierte Farbstoffe als kombinierte MRI- und Fluoreszenzlabel
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entwicklung von dualen Kontrastmitteln ist ein aktuelles Forschungsthema, das fächerübergreifend chemische Synthese, physikochemische Charakterisierung und medizinische Bildgebung umfasst. Im vorliegenden Projekt ging es um die Entwicklung von fluorierten Fluoreszenzfarbstoffen, die über die Fluoratome für die hintergrundfreie 19F-Magnetresonanztomographie geeignet sind und dabei aber die Empfindlichkeit der Fluoreszenzspektroskopie aufrechterhalten. Die direkte Fluorierung von BODIPY-Farbstoffen liefert monofluorierte Fluoreszenzfarbstoffe mit spektral kaum veränderten Eigenschaften, aber einer signifikant erhöhten Photostabilität. Diese Verbindungen eignen sich nicht für die Kernspintomographie, weil zum einen die synthetischen Ausbeuten unbefriedigend sind, zum anderen die Signalstärke für 19F-MRT zu gering ist. Besser für diese Zwecke sind Farbstoffe mit Trifluormethylgruppen geeignet, weil hier magnetisch äquivalente Gruppen vorliegen. Die Anzahl an Trifluormethylgruppen kann weiter gesteigert werden, wenn perfluoriertes Pentaerythrit mit 27 Fluoratomen an den Farbstoff gekoppelt wird. Ein kernspintomographischer Nachweis bis ca. 5 mM ist in-vitro wie auch in höherer Konzentration in einer toten Maus gelungen. Toxizitätstests an Nabelschnurzellen wie auch an einer Leberzelllinie deuten auf eine geringe Giftigkeit der potentesten Verbindung hin. Im Laufe des Projektes wurden sulfonierte Pyrenderivate als eine zweite vielversprechende Farbstoffklasse eingeführt, die eine noch größere Empfindlichkeit vermuten lassen. Aus physikochemischer Sicht sind die wesentlichen Fragen für die Entwicklung von Fluoreszenzlabel für die 19F-Kernspintomographie gelöst, im nächsten Schritt sollten pharmazeutische Arbeitskreise für das Targeting involviert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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J. Phys. Chem. C 2013, 117, 18163-18169. Correlation between Crystal Habit and Luminescence Properties of 4,4-Difluoro-1,3-dimethyl-4-bora‑3a,4a‑diaza‑s‑indacene, An Asymmetric BODIPY Dye
C. Spies, A.-M. Huynh, V. Huch, G. Jung
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Phys.Chem.Chem.Phys. 2013, 15, 19893-19905. Solvatochromism of pyranine-derived photoacids
C. Spies, B. Finkler, N. Acar, G. Jung
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Photochem. Photobiol. Sci. 2014, 13, 548-562. Highly photostable “super”-photoacids for ultrasensitive fluorescence spectroscopy
B. Finkler, C. Spies, M. Vester, F. Walte, K. Omlor, I. Riemann, M. Zimmer, F. Stracke, M. Gerhards, G. Jung
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Phys.Chem.Chem.Phys. 2014, 16, 9104-9114. Solvent dependence of excited-state proton transfer from pyranine-derived photoacids
C. Spies, S.Shomer, B. Finkler, D. Pines, E. Pines, G. Jung, D. Huppert
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Fragmentation Patterns of Boron-Dipyrromethene (BODIPY) Dyes by Electrospray Ionization High Resolution Tandem Mass Spectrometry. Rapid Comm. Mass Spectrometry 2015, 29, 885-890
Y. Qi, T. Geib, A.-M. Huynh, G. Jung, D. Volmer
