Aus zwei mach eins: 19F-Magnetic Resonance Imaging und Fluorescence Imaging kombiniert im BODIPY-Farbstoffsystem

Abstract

„Das Nicht-Wahrnehmen von etwas beweist nicht dessen Nicht-Existenz.“ Dalai Lama

Im Gegensatz zum obigen Zitat beweist das Wahrnehmen von etwas dessen Existenz. Dieses Prinzip ist ein von Wissenschaftlern häufig angewendetes Prinzip und weist auf die Wichtigkeit von bildgebenden Verfahren für Medizin und life science hin. Bildgebende Verfahren, wie z.B. Fluorescence Imaging oder Magnetic Resonance Imaging, ermöglichen es Objekte oder Wechselwirkungen zwischen Objekten zu visualisieren, die im Interesse des Betrachters liegen. Allerdings kann eine bildgebende Technik nicht alle Daten eines Objektes vollständig liefern. Aufgrund dessen besteht die Möglichkeit zwei oder mehrere bildgebenden Techniken synergistisch zu kombinieren, um die Limitierung der einzelnen Methoden zu überschreiten. Im Fokus dieser Arbeit steht die Entwicklung von Molekülen, die gleichzeitig sowohl für das Fluorescence Imaging als auch für das Magnetic Resonanz Imaging geeignet sind. Als Fluoreszenzfarbstoffsystem dient hierbei die Farbstoffklasse der Boron-dipyrromethene (BODIPYs). Verschiedenste mono- bzw. difluorierte und trifluormethylierte BODIPY-Farbstoff wurden synthetisiert, um mit den erhaltenen Molekülen das erst seit einigen Jahrzehnten bekannte 19F-Magnetic Resonance Imaging durchzuführen. Zusätzlich wurde die Fragmentierung dieser BODIPYs mittels Massenspektroskopie untersucht. Die synthetisierten dualen Reporter zeigten gute Fluoreszenzeigenschaften, jedoch nur geringe 19F-Magnet-Resonanzaktivität. Aufgrund dessen wurden BODIPY-Farbstoffe mit 18 bzw. 27 magnetisch äquivalenten 19F-Atomen hergestellt. Diese hochfluorierten BODIPYs erwiesen sich als vielversprechende Kandidaten für das duale Fluorescence/ Magnetic Resonanz Imaging.

“The non-perception of something does not prove its non-existence.” Dalai Lama

Contrary to the quotation, the perception of something means its existence. This principle is often used by scientists and shows the importance of imaging modalities in medicine and life science. Imaging modalities, e.g. Fluorescence Imaging or Magnetic Resonance Imaging, allow visualizing objects of interest or interactions between different objects. However, a single imaging technique cannot provide all data of an object of interest. Hence, there exists the possibility to combine two or more imaging techniques to overcome the limitations of each single method. The focus of this work is the development of molecules which are suited for Fluorescence Imaging as well as Magnetic Resonance Imaging. The used chromophore scaffold for this project is the Boron-dipyrromethene (BODIPY). Several different mono- and difluororinated and trifluororinated BODIPY-dyes were synthesized to perform 19F-Magnetic Resonance Imaging, which is known for only a few decades. Additionally, the fragmentation of these BODIPYs was analyzed with mass spectroscopy. The synthesized dual reporters showed good fluorescence properties, but lacked 19F-magnetic resonance activity. As a result, BODIPY-dyes with 18 respectively 27 magnetic equivalent 19F-atoms were synthesized. These high fluorinated BODIPYs turned out to be promising candidates for dual fluorescence/ magnetic resonance imaging.