Lanthanides(III) complexes for the development of niew magnetic and luminescent probes
Complexes de lanthanides(III) pour le développement de nouvelles sondes magnétiques et luminescentes
Résumé
The simultaneous optimisation of the molecular parameters determining the relaxivity (number of coordinated water molecules, water-exchange, rotation dynamics of the whole complex, electronic relaxation, Gd(III)-proton distance) is essential to prepare efficient contrast agents. The aim of this work is on the one hand to design and study complexes with a high number of bound water molecules and to understand the influence of the coordination sphere on the stability and on the electronic relaxation and on the other hand, to use the ligand as a chromophor for the development of luminescent probes for biomedical imaging.
We present the structure, the stability and the relaxivity of Gd(III) complexes of two series of tripodal ligands containing picolinate units based either on the 1,4,7-triazacyclononane ring or on a tertiary amine. These complexes show high relaxivity in water and in serum and can establish a non covalent interaction with serum albumin. The interpretation of the water proton relaxivity with the help of new relaxometric methods based on an auxiliary probe solute has allowed us to show that both the presence of the picolinate groups and the 1,4,7-triazacyclononane framework can lead to Gd(III) complexes with favourable electronic relaxation properties.
This ligands have also been used for Eu(III) and Tb(III) complexation leading to strong luminescence in visible light. Other complexes derived from 8-hydroxyquinoline unit which display a very high luminescence in infrared are also studied.
We present the structure, the stability and the relaxivity of Gd(III) complexes of two series of tripodal ligands containing picolinate units based either on the 1,4,7-triazacyclononane ring or on a tertiary amine. These complexes show high relaxivity in water and in serum and can establish a non covalent interaction with serum albumin. The interpretation of the water proton relaxivity with the help of new relaxometric methods based on an auxiliary probe solute has allowed us to show that both the presence of the picolinate groups and the 1,4,7-triazacyclononane framework can lead to Gd(III) complexes with favourable electronic relaxation properties.
This ligands have also been used for Eu(III) and Tb(III) complexation leading to strong luminescence in visible light. Other complexes derived from 8-hydroxyquinoline unit which display a very high luminescence in infrared are also studied.
Afin d'accéder à des agents de contraste efficaces, il est essentiel d'optimiser simultanément les paramètres moléculaires influençant la relaxivité : nombre de molécules d'eau en première sphère de coordination, échange de l'eau, dynamique de rotation du complexe, relaxation électronique, distance Gd(III)-proton. Le but de ce travail est double. D'une part, il s'agit de concevoir et étudier des complexes possédant un nombre élevé de molécules d'eau coordinées et de comprendre l'influence de la sphère de coordination du métal sur la stabilité des complexes et la relaxation électronique. D'autre part, nous avons utilisé les ligands comme chromophores pour la mise au point de sondes luminescentes pour l'imagerie biomédicale.
Nous présentons la structure, la stabilité et la relaxivité de complexes de Gd(III) de deux séries de ligands tripodes dérivés du picolinate basés, soit sur le cycle 1,4,7-triazacyclononane, soit sur un pivot amine tertiaire. Ces complexes possèdent une relaxivité élevée dans l'eau et dans le sérum et peuvent former des interactions non-covalentes avec l'albumine sérique. L'interprétation de la relaxivité des protons de l'eau au moyen de nouvelles méthodes relaxométriques basées sur l'utilisation de solutés sondes nous a permis de montrer que la présence de groupement picolinate et du cycle 1,4,7-triazacyclononane pouvait conduire à des complexes de Gd(III) possédant des propriétés de relaxation électronique favorables.
Du fait de la présence de chromophores picolinate, les complexes d'Eu(III) et Tb(III) avec ces ligands donnent lieu à une luminescence intense dans le visible. D'autres complexes dérivés de l'unité 8 hydroxyquinoléine possèdent une luminescence élevée dans l'infrarouge et ont également été étudiés.
Nous présentons la structure, la stabilité et la relaxivité de complexes de Gd(III) de deux séries de ligands tripodes dérivés du picolinate basés, soit sur le cycle 1,4,7-triazacyclononane, soit sur un pivot amine tertiaire. Ces complexes possèdent une relaxivité élevée dans l'eau et dans le sérum et peuvent former des interactions non-covalentes avec l'albumine sérique. L'interprétation de la relaxivité des protons de l'eau au moyen de nouvelles méthodes relaxométriques basées sur l'utilisation de solutés sondes nous a permis de montrer que la présence de groupement picolinate et du cycle 1,4,7-triazacyclononane pouvait conduire à des complexes de Gd(III) possédant des propriétés de relaxation électronique favorables.
Du fait de la présence de chromophores picolinate, les complexes d'Eu(III) et Tb(III) avec ces ligands donnent lieu à une luminescence intense dans le visible. D'autres complexes dérivés de l'unité 8 hydroxyquinoléine possèdent une luminescence élevée dans l'infrarouge et ont également été étudiés.