Synthese und Charakterisierung Cyclam-basierter Multimere als Basis für Radiopharmaka
Verbindungen mit einer Vielzahl von Oberflächeneinheiten (Multimere) sind im Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung von besonderem Interesse, da durch definierte Strukturmodifizierung das Bindungsverhalten an bestimmte Zielstrukturen, die Löslichkeit und damit die Bioverteilung und Pharmakokinetik beeinflusst werden können. Baut man eine Verbindung so auf, dass sich im Inneren ein metallbindendes Zentrum befindet, ergibt sich einerseits die Möglichkeit, das Radiometall chemisch stabil zu binden, andererseits durch genannte Oberflächenfunktionalisierung eine spezifische Bindung im Zielgewebe zu erreichen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige mehrfunktionale Verbindungen mit einer Cyclam-Kerneinheit synthetisiert. Cyclam bildet mit Cu(II)-Ionen äußerst stabile Komplexe, was im Hinblick auf eine radiopharmazeutische Anwendung der Radiometallkomplexe von 64Cu oder 67Cu für diagnostische und therapeutische Zwecke äußerst interessant ist. Für eine symmetrische Mehrfachfunktionalisierung wurde auf ein Tetraamin mit Cyclamkern zurückgegriffen. Die Kupplung von vier Dansylchlorid-Einheiten war erfolgreich. Über geschützte Glucosyl-Isothiocyanate wurden Derivate mit vier Zuckereinheiten gewonnen. Nach der Entfernung der Schutzgruppen wurde die Bindung an das kohlenhydratbindende Lektin Concanavalin A mittels isothermer Kalorimetrie bestimmt. Es war ein deutlicher Anstieg der Stabilitätskonstante K im Vergleich zu den monomeren Zuckern zu beobachten. Die Kinetik der Cu(II)-Komplexierung wurde UV/Vis-spektroskopisch bestimmt. Wegen der langsamen Cu-Komplexierungskinetik der Thioharnstoff-verbrückten Glycodendrimere wurde der Schwerpunkt bei den nachfolgenden Untersuchungen zur Kupplung von Peptiden über Amidbindungen gelegt. Nach zahlreichen erfolglosen Kupplungsversuchen von Peptiden mit einer freien Aminogruppe an Cyclamtetrapropionsäure im organischen Medium wurden im wässrigen Milieu Cyclamderivate mit ein bis zu drei Peptideinheiten durch Peptidkupplung erzeugt. Die Synthese kupplungsfähiger Peptidisothiocyanate blieb erfolglos. Schließlich führte eine Michael-Addition von Acrylamid-Arg-Tyr-OH und Acrylamid-Neurotensin(8-13)-OH an Cyclam zu den gewünschten tetrameren Verbindungen. Das Neurotensintetramer mit vier zielsuchenden Einheiten wurde für weiterführende radiochemische und radiopharmakologische Untersuchungen eingesetzt. Es kann unter milden Bedingungen sehr effizient mit 64Cu radiomarkiert werden, wobei eine spezifische Aktivität von 12 GBq pro µmol und Markierungsausbeuten von durchschnittlich 95-98% erzielt werden können. Erwartungsgemäß werden die Neurotensineinheiten unter diesen Bedingungen abgebaut, wobei im Vergleich zu freiem H-Neurotensin(8-13)-OH, welches innerhalb von zwei Minuten abgebaut wird, die In-vivo-Halbwertszeit des Tetramers 34 Minuten beträgt. Es konnte keine Transmetallierung beziehungsweise Transchelatisierung beobachtet werden, was die Stabilität des Komplexes zeigt. PET-Untersuchungen nach Applikation des 64Cu-markierten Neurotensin-Tetramers wiesen eine erhöhte Anreicherung von radioaktiver Substanz in Tumoren von LoVo- und HT29-Mäusen nach. Um zu unsymmetrischen Cyclamderivaten mit dem Ziel der gleichzeitigen Einführung zielsuchender, löslichkeitsvermittelnder und fluoreszierender Einheiten zu gelangen, wurden unterschiedliche Schutzgruppen eingesetzt. Die Blockierung primärer Aminogruppen eines Cyclam-Derivates mit MMTr-, Boc- und Z-Schutzgruppen lieferte Produkte, die sauber isoliert, aber nicht selektiv entschützt werden konnten. Daher wurden die Aminstickstoffatome des Cyclams direkt geschützt. Ausgehend von Cyclam-Boc3 konnten über Kupplungsreaktionen Aminosäure- und Dipeptidmethylester als unsymmetrische Cyclamderivate gewonnen werden. Damit ist ein Syntheseweg entwickelt worden, der die Darstellung unsymmetrischer Cyclamderivate mit einer definierten Anzahl von gewünschten biologisch aktiven Molekülen beziehungsweise löslichkeitsvermittelnder oder fluoreszierender Einheiten gestattet.
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