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Enregistrement W1987827133 · doi:10.1021/ic202446e

Isoquinoline-Based Lanthanide Complexes: Bright NIR Optical Probes and Efficient MRI Agents

2012· article· en· W1987827133 sur OpenAlexfundno aff
Fabien Caillé, Célia S. Bonnet, Frédéric Buron, Sandrine Villette, Lothar Helm, Stéphane Pètoud, Franck Suzenet, Éva Tóth

Notice bibliographique

RevueInorganic Chemistry · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueLanthanide and Transition Metal Complexes
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInstitute of Cancer ResearchInstitut National Du CancerLigue Contre le Cancer
Mots-clésChemistryLanthanideGadoliniumLuminescenceAqueous solutionDOTAEuropiumIsoquinolineChelationAnalytical Chemistry (journal)IonPhysical chemistryInorganic chemistryStereochemistryOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In the objective of developing ligands that simultaneously satisfy the requirements for MRI contrast agents and near-infrared emitting optical probes that are suitable for imaging, three isoquinoline-based polyaminocarboxylate ligands, L1, L2 and L3, have been synthesized and the corresponding Gd(3+), Nd(3+) and Yb(3+) complexes investigated. The specific challenge of the present work was to create NIR emitting agents which (i) have excitation wavelengths compatible with biological applications and (ii) are able to emit a sufficient number of photons to ensure sensitive NIR detection for microscopic imaging. Here we report the first observation of a NIR signal arising from a Ln(3+) complex in aqueous solution in a microscopy setup. The lanthanide complexes have high thermodynamic stability (log K(LnL) =17.7-18.7) and good selectivity for lanthanide ions versus the endogenous cations Zn(2+), Cu(2+), and Ca(2+) thus preventing transmetalation. A variable temperature and pressure (17)O NMR study combined with nuclear magnetic relaxation dispersion measurements yielded the microscopic parameters characterizing water exchange and rotation. Bishydration of the lanthanide cation in the complexes, an important advantage to obtain high relaxivity for the Gd(3+) chelates, has been demonstrated by (17)O chemical shifts for the Gd(3+) complexes and by luminescence lifetime measurements for the Yb(3+) analogues. The water exchange on the three Gd(3+) complexes is considerably faster (k(ex)(298) = (13.9-15.4) × 10(6) s(-1)) than on commercial Gd(3+)-based contrast agents and proceeds via a dissociative mechanism, as evidenced by the large positive activation volumes for GdL1 and GdL2 (+10.3 ± 0.9 and +10.6 ± 0.9 cm(3) mol(-1), respectively). The relaxivity of GdL1 is doubled at 40 MHz and 298 K in fetal bovine serum (r(1) = 16.1 vs 8.5 mM(-1) s(-1) in HEPES buffer), due to hydrophobic interactions between the chelate and serum proteins. The isoquinoline core allows for the optimization of the optical properties of the luminescent lanthanide complexes in comparison to the pyridinic analogues and provides significant shifts of the excitation energies toward lower values which therefore become more adapted for biological applications. L2 and L3 bear two methoxy substituents on the aromatic core in ortho and para positions, respectively, that further modulate their electronic structure. The Nd(3+) and Yb(3+) complexes of the ligand L3, which incorporates the p-dimethoxyisoquinoline moiety, can be excited up to 420 nm. This wavelength is shifted over 100 nm toward lower energy in comparison to the pyridine-based analogue. The luminescence quantum yields of the Nd(3+) (0.013-0.016%) and Yb(3+) chelates (0.028-0.040%) are in the range of the best nonhydrated complexes, despite the presence of two inner sphere water molecules. More importantly, the 980 nm NIR emission band of YbL3 was detected with a good sensitivity in a proof of concept microscopy experiment at a concentration of 10 μM in fetal bovine serum. Our results demonstrate that even bishydrated NIR lanthanide complexes can emit a sufficient number of photons to ensure sensitive detection in practical applications. In particular, these ligands containing an aromatic core with coordinating pyridine nitrogen can be easily modified to tune the optical properties of the NIR luminescent lanthanide complexes while retaining good complex stability and MRI characteristics for the Gd(3+) analogues. They constitute a highly versatile platform for the development of bimodal MR and optical imaging probes based on a simple mixture of Gd(3+) and Yb(3+)/Nd(3+) complexes using an identical chelator. Given the presence of two inner sphere water molecules, important for MRI applications of the corresponding Gd(3+) analogues, this result is particularly exciting and opens wide perspectives not only for NIR imaging based on Ln(3+) ions but also for the design of combined NIR optical and MRI probes.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,000
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,240
Écart entre enseignants0,224 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations68
Publié2012
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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