New lanthanides complexes for the development of bimodal MRI/NIR luminescence contrast agents

Nouveaux complexes de lanthanides pour le développement d'agents de contraste bimodaux IRM/luminescence

Gaylord Tallec (1)

1 INAC - Institut Nanosciences et Cryogénie

Magnetic resonance imaging is a commonly used diagnostic method in medicinal practice as well as in biological and preclinical research. However, the relaxivity of commercial contrast agents is only a few percent of the theoretically predicted relaxivity. An optimisation of the different parameters who have an impact on the relaxivity (number of gadolinium bound water molecules, water exchange rate, rotation dynamic of the complex, electronic relaxation, Gd(III)-proton distance) is needed to obtain higher relaxivities. In this work, we present the synthesis, the stability and the relaxivity of the Gd(III) complexes of two series of 8-hydroxyquinolinate-based ligands, one using a 1,4,7 triazacyclononane platform, the other one using a central nitrogen architecture. Theses complexes show stabilities comparable to commercial agents, and high relaxivities in both water and serum. The 8-hydroxyquinolinate moiety allows these ligands to sensitize Nd(III) and Yb(III) for Near Infra Red (NIR) luminescence, leading to a new class of potential bimodal systems.

L'imagerie par résonance magnétique est une des méthodes de diagnostic les plus utilisées, aussi bien dans le domaine médical que dans les études précliniques. Cependant, la relaxivité des agents de contraste commerciaux ne représente qu'une fraction de la relaxivité prédite par la théorie et il est nécessaire d'optimiser les différents paramètres dont elle dépend pour atteindre des valeurs de relaxivité plus élevées : nombre de molécules d'eau en première sphère de coordination, vitesse d'échange de l'eau, dynamique de rotation du complexe, relaxation électronique, distance Gd(III)-proton. Dans ce travail, nous présentons la synthèse, la stabilité et la relaxivité des complexes de Gd(III) de deux séries de ligands tripodes dérivés de la 8-hydroxyquinoléine, basés l'une sur une plateforme 1,4,7 triazacyclononane, l'autre sur un pivot azote central. Ces complexes ont montré des stabilités comparables à celles des agents commerciaux, des valeurs de relaxivités élevées dans l'eau ainsi qu'en milieu biologique. L'utilisation de la 8-hydroxyquinoléine comme base des ligands a permis de sensibiliser le Nd(III) et l'Yb(III) pour la luminescence proche infrarouge, ouvrant la possibilité pour le développement de nouveaux systèmes bimodaux.

Mots clés: Gadolinium; Contrast agent; MRI; Luminescence

Mots clés: Gadolinium; Agent de contrast; IRM; Luminescence

Domaines: Autre [q-bio.OT]

Gaylord Tallec. Nouveaux complexes de lanthanides pour le développement d'agents de contraste bimodaux IRM/luminescence. Autre [q-bio.OT]. Université de Grenoble, 2011. Français. ⟨NNT : 2011GRENV051⟩. ⟨tel-00637586⟩