Hyper-CEST NMR-teknik afslører manglende struktur af et nyt beholdermolekyle

Ved hjælp af Hyper-CEST NMR-teknikken har holdet ledet af Leif Schröder fra Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) og Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) formået at afsløre to tidligere lidt undersøgte varianter af en type transportcontainer fra klassen af metal-organiske polyedre (MOP'er). Forskerne ønsker at bruge denne viden til at udvikle en ny type kontrastmiddel i MR-billeddannelse (magnetisk resonans).

Konceptet med et modulært konstruktionssystem viser sig nyttigt i mange applikationer til at samle komplekse strukturer til specifikke funktioner fra individuelle, gentagne underenheder. I kemi kan princippet bruges til at konstruere et selvsamlende netværk ud fra mindre molekylære enheder, der fungerer som en transportbeholder af en defineret størrelse. For eksempel kan flere metalioner forbindes med organiske molekyler. Disse MOP'er (metal-organiske polyedre) bruges for eksempel til at opfange drivhusgasser eller til at bane vejen for mere effektive kemoterapeutiske midler ved at fylde dem med visse lægemidler, som de derefter frigiver i tumoren. Flere aspekter af disse strukturers adfærd er endnu ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt. Dette skyldes delvist, at der ikke altid er passende teknikker til rådighed til at observere lastning og losning af disse MOP'er på molekylært niveau - ofte kan der ikke måles forskelle mellem de tomme og fyldte varianter for hverken beholderen eller dens indhold.

I samarbejde med et hold fra universitetet i Oulu i Finland har Leif Schröders forskergruppe nu undersøgt MOP'er, der spontant samles i opløsning fra jernioner og en organisk forbindelse for at danne tetraedre. I processen kan de organiske stivere fastgøres forskelligt til jern-"knuderne". I det væsentlige påvirker dette egenskaberne af MOP'er, såsom deres evne til at dræbe tumorceller. I tilfældet med den undersøgte MOP, mente man dog tidligere, at kun én af de tre teoretisk forudsagte varianter eksisterede. De to andre varianter blev anset for at være for ustabile, fordi ingen analytiske metoder var i stand til at påvise dem. Ved hjælp af en ny metode til magnetisk resonans (hyper-CEST NMR) er det nu lykkedes Schröders teammedlem Jabadurai Jayapaul at demonstrere, at disse hidtil ukendte varianter eksisterer.

Kollegerne fra Finland var i stand til at bekræfte signalerne fra disse "skjulte" MOP'er ved hjælp af teoretiske beregninger. Selvom de kun forekommer i meget små mængder, viste målingerne, at ændring af fastgørelsen af ​​stivere forårsager dramatiske ændringer i lastning og losning af containere. Visse undertyper af beholdere kan vælges for at fremskynde processen. Forskerne bruger nu denne viden til at udvikle en ny type kontrastmiddel i MR-billeddannelse, hvor fyldningen af ​​beholderen påvirker MR-signalet. Men observationer viser også, at der er større potentiale for ny indsigt til yderligere optimering af lægemiddelbærere. Med andre ord er det første indtryk af disse strukturer måske ikke altid det rigtige. En væsentlig del af deres natur kan forblive skjult, indtil vi er i stand til at opdage dem med langt mere følsomme metoder. + Udforsk yderligere

Køreplan for at finde nye funktionelle porøse materialer