ES2239122T3 - Metodo de prevencion de extincion de fluorescencia. - Google Patents

Metodo de prevencion de extincion de fluorescencia.

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ES2239122T3
ES2239122T3 ES01904883T ES01904883T ES2239122T3 ES 2239122 T3 ES2239122 T3 ES 2239122T3 ES 01904883 T ES01904883 T ES 01904883T ES 01904883 T ES01904883 T ES 01904883T ES 2239122 T3 ES2239122 T3 ES 2239122T3
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Samuel I. Achilefu
Raghavan Rajagopalan
Richard B. Dorshow
Joseph E. Bugaj
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Mallinckrodt Inc
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Abstract

Un método para evitar in vivo o in vitro la atenuación de la fluorescencia añadiendo de uno a cincuenta por ciento de disolventes orgánicos biocompatibles a formulaciones o composiciones diagnósticas o terapéuticas, que comprenden un colorante de cianina de fórmula general: **(Fórmula)** en la que a1 y b1 varían de 0 a 5; W1 y X1 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -CR10R11, -O-, -NR12, -S-, y -Se; Q1 es un enlace sencillo o se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, -Se-, y NR13; Y1 y Z1 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por (CH2)c-CO2H, -CH2(CH2-O-CH2)d-CH2-CO2H, -(CH2)e-NH2, -CH2-(CH2-O-CH2)f-CH2-NH2, -(CH2)g-N(R14)-(CH2)h-CO2H, y -(CH2)iN(R15)-CH2-(CH2-O-CH2)j-CH2-CO2H; R1 y R10 a R15 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el gru30 po compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo, -CH2(CH2-O-CH2)cCH2-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH2)d-CO2H, -CH2-(CH2-O-CH2)e-CH2-CO2H, -(CH2)f-NH2, y -CH2-(CH2-O-CH2)g-CH2-NH2; c, e, g, h, e i varían de 1 a 10; d, f y j varían de 1 a 100; y R2 a R9 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1C10, hidroxilo, polihidroxialquilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, amino, aminoalquilo C1-C10, ciano, nitro y halógeno.

Description

Método de prevención de extinción de fluorescencia.
Campo de la invención
Esta invención se refiere de forma general a colorantes de cianina e indocianina para usar en técnicas de imagen, diagnosis y terapia. Particularmente, esta invención se refiere a composiciones de colorantes de cianina e indocianina en los que se incorporan nuevos restos carbocíclicos y heterocíclicos en la porción poliénica de las moléculas de colorantes.
Antecedentes de la invención
Se están usando actualmente varios colorantes que absorben y emiten luz en la región visible y del infrarrojo cercano del espectro electromagnético para diversas aplicaciones biomédicas debido a su biocompatibilidad, alta absortividad molar, o alto rendimiento cuántico de fluorescencia. La alta sensibilidad de la modalidad óptica junto con colorantes como agentes de contraste es paralela a la de la medicina nuclear y permite la visualización de órganos y tejidos sin el efecto indeseado de la radiación ionizante. Los colorantes de cianina con absorción y emisión intensa en la región del infrarrojo cercano (NIR) son particularmente útiles porque los tejidos biológicos son ópticamente transparentes en esta región (B.C. Wilson, Optical properties of tissues. Encyclopedia of Human Biology, 1991, 5, 587-597). Por ejemplo, el verde de indocianina, que absorbe y emite en la región NIR se ha usado para monitorizar el gasto cardíaco, funciones hepáticas, y el flujo sanguíneo del hígado (Y-L. He, H. Tanigami, H. Ueyama, T. Mashimo, y I. Yoshiya, Measurement of blood volume using indocyanine green measured with pulse-spectrometry: Its reproducibility and reliability. Critical Care Medicine, 1998, 26(8), 1446-1451; J. Caesar, S. Shaldon, L. Chiandussi, et al., The use of Indocyanine green in the measurement of hepatic blood flow and as a test of hepatic function. Clin. Sci. 1961, 21, 43-57) y sus derivados funcionales se han usado para conjugar biomoléculas con propósitos diagnósticos (R.B. Mujumdar, L.A. Ernst, S.R. Mujumdar, et al., Cyanine dye labeling reagents: Sulfoindocyanine succinimidyl esters. Bioconjugate Chemistry, 1993, 4(2), 105-111; Linda G. Lee y Sam L. Woo. "N-Heteroaromatic ion and iminium ion substituted cyanine dyes for use as fluorescent labels", US 5.453.505; Eric Hohenschuh, et al. "Light imaging contrast agents", WO 98/48846; Jonathan Turner, et al. "Optical diagnostic agents for the diagnosis of neurodegenerative diseases by means of near infra-red radiation", WO 98/22146; Kai Licha, et al. "In-vivo diagnostic process by near infrared radiation", WO 96/17628; Robert A. Snow, et al., Compounds,
WO 98/48838).
Un gran inconveniente del uso de derivados de colorantes de cianina es su potencial de toxicidad hepatobiliar resultante del rápido aclaramiento de estos colorantes por el hígado (G. R. Cherrick, S. W. Stein, C. M. Leevy, et al., Indocyanine green: Observations on its physical properties, plasma decay, and hepatic extraction. J. Clinical Investigation, 1960, 39, 592-600). Esto está asociado con la tendencia de los colorantes de cianina a formar agregados en disolución, que las células de Kupffer en el hígado podrían absorber. Diversos intentos para obviar este problema no han sido muy exitosos. Típicamente, se han usado conjugados de péptidos hidrófilos, polietilenglicol u oligosacáridos, pero han dado lugar a productos de larga circulación que eventualmente se aclaran en el hígado. Otra dificultad principal con los sistemas actuales de colorantes de cianina e indocianina es que ofrecen un alcance limitado en su capacidad de inducir grandes cambios en las propiedades de absorción y emisión de estos colorantes. Se han hecho intentos para incorporar diversos heteroátomos y restos cíclicos en la cadena poliénica de estos colorantes (L. Strekowski, M. Lipowska, y G. Patonay, Substitution reactions of a nucleofugal group in hetamethine cyanine dyes. J. Org. Chem., 1992, 57, 4578-4580; N. Narayanan, y G. Patonay, A new method for the synthesis of heptamethine cyanine dyes: Synthesis of a new near infrared fluorescent labels. J. Org. Chem., 1995, 60, 2391-2395; E. Fung y R. Rajagopalan, Monocyclic functional dyes for contrast enhancement in optical imaging, US 5.732.104; R. Rajagopalan y E. Fung, Delta^{1,8} bicyclo[4,4,0] functional dyes for contrast enhancement in optical imaging, US 5.672.333; R. Rajagopalan y E. Fung, Tricyclic functional dyes for contrast enhancement in optical imaging, US 5.709.845) pero los sistemas colorantes resultantes no mostraron grandes diferencias en máximos de absorción y emisión, especialmente más allá de 830 nm donde las aplicaciones del diagnóstico fotoacústico son muy sensibles. También poseen el núcleo eminentemente hidrófobo que potencia la captación por el hígado. Adicionalmente, la mayoría de los colorantes de cianina no tienen la capacidad de formar dendrímeros, que son útiles en aplicaciones
biomédicas.
Por lo tanto, existe la necesidad de diseñar nuevos colorantes que puedan prevenir la agregación del colorante en disolución, predispuestos a formar dendrímeros, capaces de absorber o emitir más allá de 800 nm, que posean las propiedades fotofísicas deseadas, y dotados de la capacidad de dirigirse a tejidos específicos.
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Compendio de la invención
La presente invención se refiere particularmente a la composición que comprende colorantes de cianina de fórmula general 1
Fórmula 1
1
en la que a_{1} y b_{1} varían de 0 a 5; W^{1} y X^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -CR^{10}R^{11}, -O-, -NR^{12}, -S-, y -Se; Q^{1} es un enlace sencillo o se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, -Se-, y NR^{13}; Y^{1} y Z^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por (CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{e}-NH_{2}, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{f}-CH_{2}-NH_{2}, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}- CO_{2}H; R^{1} y R^{10} a R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo, -CH_{2} (CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-
CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H,
-(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, e i varían de 1 a 10; d, f y j varían de 1 a 100; y R^{2} a R^{9} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, hidroxilo, polihidroxialquilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, amino, aminoalquilo C1-C10, ciano, nitro y
halógeno.
La presente invención también se refiere a la composición que comprende colorantes de indocianina de fórmula general 2
Fórmula 2
2
en la que a_{2} y b_{2} se definen de la mima manera que a_{1} y b_{1}; W^{2} y X^{2} se definen de la misma manera que W^{1} y X^{1}; Q^{2} se define de la misma manera que Q^{1}; R^{16} y R^{10} a R^{15} se definen de la misma manera que R^{1} y R^{10} a R^{15}; Y^{2} se define de la misma manera que Y^{1}; Z^{2} se define de la misma manera que Z^{1}; y R^{17} a R^{28} se definen de la misma manera que R^{2} a R^{9}.
La presente invención también se refiere a la composición que comprende colorantes de cianina de fórmula
general 3
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Fórmula 3
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3
en la que a_{3} y b_{3} se definen de la mima manera que a_{1} y b_{1}; W^{3} y X^{3} se definen de la misma manera que W^{1} y X^{1}; Y^{3} se define de la misma manera que Y^{1}; Z^{3} se define de la misma manera que Z^{1}; A_{1} es un enlace sencillo o doble; si A_{1} es un enlace sencillo, entonces B_{1} y C_{1} son iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -O-, -S-, -Se-, -P- y -NR^{38}- y D_{1} se selecciona entre el grupo compuesto por -CR^{39}R^{40}, y -C=O; si A_{1} es un enlace doble, entonces B_{1} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, -Se-, -P- y -NR^{38}-, C_{1} es nitrógeno o CR^{41} y D_{1} es CR^{42}; R^{29} a R^{37} se seleccionan entre el grupo compuesto por hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, hidroxilo, péptido hidrófilo, polihidroxialquilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, ciano, nitro, halógeno y -NR^{43}R^{44}; R^{38} a R^{42} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, e i varían de 1 a 10; d, f y j varían de 1 a 100; R^{43} y R^{44} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, o pueden formar juntos un anillo carbocíclico de 5, 6, ó 7 miembros o un anillo heterocíclico de 5, 6, ó 7 miembros, conteniendo opcionalmente uno o más átomos de oxígeno, nitrógeno o un átomo de azufre.
La presente invención también se refiere a la composición que comprende colorantes de indocianina de fórmula general 4 en la que a_{4} y b_{4} se definen de la misma manera que a_{1} y b_{1}; W^{4} y X^{4} se definen de la misma manera que W^{1} y X^{1}; Y^{4} se define de la misma manera que Y^{1}; Z^{4} se define de la misma manera que Z^{1}; A_{2} se define de la misma manera que A_{1}; B_{2}, C_{2}, y D_{2} se definen de la misma manera que B_{1}, C_{1} y D_{1}; y R^{45} a R^{57} se definen de la misma manera que R^{29} a R^{37}.
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Fórmula 4
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4
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La presente invención también se refiere a la composición que comprende colorantes de cianina de fórmula
general 5
Fórmula 5
5
en la que a_{5} se definen de la misma manera que a_{1}; W^{5} y X^{5} se definen de la misma manera que W^{1} y X^{1}; Y^{5} se define de la misma manera que Y^{1}; Z^{5} se define de la misma manera que Z^{1}; A_{3} se define de la misma manera que A_{1}; B_{3}, C_{3}, y D_{3} se definen de la misma manera que B_{1}, C_{1} y D_{1}; y R^{58} a R^{66} se definen de la misma manera que R^{29} a R^{37}.
La presente invención también se refiere a la composición que comprende colorantes de cianina de fórmula
general 6.
Fórmula 6
6
en la que a_{6} se definen de la misma manera que a_{1}; W^{6} y X^{6} se definen de la misma manera que W^{1} y X^{1}; Y^{6} se define de la misma manera que Y^{1}; Z^{6} se define de la misma manera que Z^{1}; A_{4} se define de la misma manera que A_{1}; B_{4}, C_{4}, y D_{4} se definen de la misma manera que B_{1}, C_{1} y D_{1}; y R^{67} a R^{79} se definen de la misma manera que R^{29} a R^{37}.
Esta invención también se refiere al método de conjugar los colorantes de esta invención a péptidos o biomoléculas por síntesis en fase sólida.
Esta invención también se refiere al método de evitar la atenuación de la fluorescencia (en inglés "quenching"). Se sabe que los colorantes de cianina generalmente forman agregados en medio acuoso provocando atenuación de la fluorescencia. Los autores han observado que en los casos en los la presencia del núcleo hidrófobo en los colorantes produce atenuación de la fluorescencia, la adición de un disolvente orgánico biocompatible tal como 1-50% de dimetilsulfóxido (DMSO) restablece la fluorescencia previniendo la agregación y permitiendo la visualización del órgano in vivo.
Descripción detallada de la invención
Las composiciones de la presente invención que comprenden colorantes de fórmulas 1 a 6 ofrecen ventajas significativas sobre las actualmente descritas en la técnica. Como se ilustra en los Esquemas 1-6, estos colorantes se han diseñado para evitar la agregación en disolución evitando las interacciones hidrófobas de orden intramolecular e intermolecular. También tienen múltiples sitios de fijación próximos al cromóforo del colorante para facilitar la formación de dendrímeros. La presencia de la cadena principal cromófora rígida y extendida potencia el rendimiento cuántico de fluorescencia y extiende la absorción máxima más allá de 800 nm. La conjugación de biomoléculas a estos colorantes se consigue fácilmente. Son útiles en diversas aplicaciones biomédicas incluyendo, pero sin limitarse a, técnicas de imagen tomográficas de órganos, monitorización de funciones de órganos; angiografía coronaria; endoscopia fluorescente; detección, técnica de imagen, y terapia de tumores; cirugía guiada por láser, métodos fotoacústicos y sonofluorescentes; y similares. Las realizaciones específicas para realizar algunas de las aplicaciones biomédicas mencionadas anteriormente se dan a continuación.
En una realización de la invención, los colorantes de la invención son útiles para tomografía óptica, endoscopia, aplicaciones fotoacústicas y sonofluorescentes para la detección y el tratamiento de tumores y otras anormalidades.
En otro aspecto de la invención, los colorantes de la invención son útiles para terapia localizada.
Todavía en otro aspecto de la invención, los colorantes de la invención son útiles para la detección de la presencia de tumores y otras anormalidades monitorizando el perfil de aclaramiento sanguíneo de los colorantes.
En una realización adicional de la invención, los colorantes son útiles para cirugía guiada asistida por láser para la detección de micrometástasis de tumores después de laparoscopia.
Todavía en otro aspecto de la invención, los bioconjugados de colorantes de los colorantes de esta invención son útiles para la diagnosis de placas de arterosclerosis y coágulos sanguíneos.
Los colorantes de la presente invención se preparan según los métodos bien conocidos en la técnica y se muestran en los Esquemas 1-5, y su uso en la síntesis de bioconjugados se muestra en el Esquema 6.
Esquema 1
Preparación de bis-carboxilatos
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7
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\begin{minipage}{95mm} A = CH_{2} o CH_{2}OCH_{2}; R = COOH; R' = COOH, NHFmoc; CO_{2}t-Bu; SO_{3}^{-}; R_{1} = R_{2} = H (Fórmula 1) o R_{1}, R_{2} = fenilo condensado (Fórmula 2) \end{minipage}
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Esquema 2
Preparación de Tetra-carboxilatos
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8
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\vskip1.000000\baselineskip
\begin{minipage}{95mm} A = CH_{2} o CH_{2}OCH_{2}; R_{1} = R_{2} = H (Fórmula 1) o R_{1}, R_{2} = fenilo condensado (Fórmula 2) \end{minipage}
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Esquema 3
Preparación de colorantes de cianina de ácido polidroxicarboxílico
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9
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Esquema 4
Síntesis de colorantes de cianina no agregantes
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10
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Esquema 5
Síntesis de colorantes de cianina "sintonizables"
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11
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Esquema 6
Esquema representativo de la preparación de bioconjugados
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12
\begin{minipage}{115mm} A = CH_{2} o CH_{2}OCH_{2}; R_{1} = R_{2} = H (Fórmula 1) o R_{1}, R_{2} = fenilo condensado (Fórmula 2); AA = Aminoácidos; R = péptido CONH; R' = R (bioconjugado) o COOH (monoconjugado) \end{minipage}
\begin{minipage}{115mm} P = soporte sólido; P' = La presencia o ausencia depende de la definición de R'. \end{minipage}
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Fórmula 1 general en la que a_{1} y b_{1} varían de 0 a 3; Q^{1} es un enlace sencillo; R^{1} a R^{9} son hidrógenos; W^{1} y X^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{1} y Z^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}- CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-
N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
En otra realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Formula 2 general, en la que a_{2} y b_{2} varían de 0 a 3; Q^{1} es un enlace sencillo; R^{16} a R^{28} son hidrógenos; W^{2} y X^{2} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{2} y Z^{2} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-
N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
En otra realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Formula 3 general, en la que a_{3} y b_{3} varían de 0 a 3; A_{1} es un enlace sencillo; B_{1} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; C_{1} es -CH_{2}- o -C=O; D_{1} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; R^{29} es un hidrógeno, un átomo de halógeno, un sacárido o un péptido hidrófilo; R^{30} a R^{37} son hidrógenos; R^{38} se selecciona entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; W^{3} y X^{3} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{3} y Z^{3} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}- CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}- CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
En otra realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Formula 4 general, en la que a_{4} y b_{4} varían de 0 a 3; A_{2} es un enlace sencillo o doble; B_{2} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; C_{2} es -CH_{2}- o -C=O; D_{2} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; R^{38} se selecciona entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; R^{45} es un hidrógeno, un átomo de halógeno, un sacárido o un péptido hidrófilo; R^{46} a R^{57} son hidrógenos; W^{4} y X^{4} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2},
C((CH_{2})_{zz}NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{4} y Z^{4} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-
CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
En otra realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Formula 5 general, en la que a_{5} varía de 0 a 3; A_{3} es un enlace sencillo o doble; B_{3} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; C_{3} es -CH_{2}- o -C=O; D_{3} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; R^{38} se selecciona entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; R^{58} es un hidrógeno, un átomo de halógeno, un sacárido o un péptido hidrófilo; R^{59} a R^{66} son hidrógenos; W^{5} y X^{5} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2},
C((CH_{2})_{zz}NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{5} y Z^{5} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
En otra realización preferida, los colorantes según la presente invención tienen la Formula 6 general, en la que a_{6} varía de 0 a 3; A_{4} es un enlace sencillo o doble; B_{4} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; C_{4} es -CH_{2}- o -C=O; D_{4} se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, y NR^{38}; R^{38} se selecciona entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; R^{67} es un hidrógeno, un átomo de halógeno, un sacárido o un péptido hidrófilo; R^{68} a R^{79} son hidrógenos; W^{6} y X^{6} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -C(CH_{3})_{2}, C((CH_{2})_{zz}OH)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}OH)_{2}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}CO_{2}H)_{2}, C((CH_{2})_{zz}
NH_{2})CH_{3}, C((CH_{2})_{zz}NH_{2})_{2}, C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})CH_{3} y C((CH_{2})_{zz}NR_{pp}R_{pz})_{2}; Y^{6} y Z^{6} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-
CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R_{pp} y R_{pz} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -(CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{14} y R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo C1-C10, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, i, y zz varían de 1 a 5; y d, f y j varían de 1 a 100.
Las composiciones de la invención se pueden formular en composiciones diagnósticas para administración enteral o parenteral. Estas composiciones contienen una cantidad efectiva del colorante junto con vehículos y excipientes farmacéuticos convencionales apropiados para el tipo de administración contemplada. Por ejemplo, las formulaciones parenterales contienen convenientemente una disolución o suspensión acuosa estéril del colorante según la invención. Las composiciones parenterales se pueden inyectar directamente o mezcladas con una composición parenteral de gran volumen para administración sistémica. Tales disoluciones también pueden contener tampones farmacéuticamente aceptables y, opcionalmente, electrolitos tales como cloruro sódico.
Las formulaciones para la administración enteral pueden variar ampliamente, como es bien conocido en la técnica. En general, tales formulaciones son líquidos que incluyen una cantidad efectiva del colorante en disolución o suspensión acuosa. Tale composiciones enterales pueden incluir opcionalmente tampones, agentes tensioactivos, agentes tixotrópicos, y similares. Las composiciones para la administración oral también pueden contener agentes aromatizantes y otros ingredientes para potenciar sus cualidades organolépticas.
Las composiciones diagnósticas se administran en dosis efectivas para conseguir la intensificación deseada. Tales dosis pueden variar ampliamente dependiendo del colorante particular empleado, los órganos o tejidos que se someten al procedimiento de técnica de imagen, el equipo de la técnica de imagen usado y similar.
Las composiciones diagnósticas de la invención se usan de la manera convencional. Las composiciones se pueden administrar a un paciente, típicamente un animal de sangre caliente, sistémicamente o localmente al órgano o tejido a visualizar, y el paciente después se somete al procedimiento de técnica de imagen.
Una combinación de lo anterior representa una aproximación importante a la síntesis y al uso de nuevos colorantes de cianina e indocianina con una variedad de propiedades fotofísicas y químicas. Los colorantes de la invención son nuevos y son útiles para aplicaciones biomédicas. La presente invención se detalla adicionalmente en lo siguientes Ejemplos, que se ofrecen como medio de ilustración y que no se destinan a limitar el alcance de la invención de ninguna manera. También se establecieron métodos computacionales fiables para la predicción de la absorción máxima de algunos de los colorantes. Se utilizan técnicas estándar bien conocidas en la técnica o las técnicas específicamente descritas a continuación.
Ejemplo 1 Síntesis del colorante Bis(etilcarboximetil)indocianina
(Esquema 1, R_{1}, R_{2} = fenilo condensado; A = CH_{2}, n = 1 y R = R' = CO_{2}H)
Se calentó una mezcla de 1,1,2-trimetil-[1H]-benz[e]indol (9,1 g, 43,58 mmoles) y ácido 3-bromopropanoico (10,0 g, 65,37 mmoles) en 1,2-diclorobenceno (40 ml) a 110ºC durante 12 horas. La disolución se enfrió a temperatura ambiente y el residuo rojo obtenido se filtró y lavó con mezcla de acetonitrilo:dietil éter (1:1). El sólido obtenido se secó a vacío para dar 10 g (64%) de polvo marrón claro. Se sometió a reflujo durante 90 minutos una porción de este sólido (6,0 g; 16,56 mmoles), monohidrocloruro de glutaconaldehído dianil (2,36 g, 8,28 mmoles) y acetato sódico trihidrato (2,93 g, 21,53 mmoles) en etanol (150 ml). Después de evaporar el disolvente, se añadieron al residuo 40 ml de HCl acuoso 2 N y la mezcla se centrifugó y se decantó el líquido sobrenadante. Este procedimiento se repitió hasta que el líquido sobrenadante se hizo casi incoloro. Se añadieron al residuo sólido aproximadamente 5 ml de mezcla agua:acetonitrilo (3:2) y se liofilizó para obtener 2 g de escamas verde oscuras. La pureza del compuesto de estableció por ^{1}H-RMN y LC-espectrometría de masas.
Ejemplo 2 Síntesis del colorante Bis(pentilcarboximetil)indocianina
(Esquema 1, R_{1}, R_{2} = fenilo condensado; A = CH_{2}, n = 4 y R = R' = CO_{2}H)
Se calentó una mezcla de 1,1,2-trimetil-[1H]-benz[e]indol (20 g, 95,6 mmoles) y ácido 6-bromohexanoico (28,1 g, 144,1 mmoles) en 1,2-diclorobenceno (250 ml) a 110ºC durante 12 horas. La disolución verde se enfrió a temperatura ambiente y el precipitado sólido marrón formado se recogió por filtración. Después de lavar el sólido con 1,2-diclorobenceno y dietil éter, el polvo marrón obtenido (24 g, 64%) se secó a vacío a temperatura ambiente. Se sometió a reflujo durante 1 hora una porción de este sólido (4,0 g; 9,8 mmoles), monohidrocloruro de glutaconaldehído dianil (1,4 g, 5 mmoles) y acetato sódico trihidrato (1,8 g, 12,9 mmoles) en etanol (80 ml). Después de evaporar el disolvente, se añadieron al residuo 20 ml de HCl acuoso 2 N y la mezcla se centrifugó y se decantó el líquido sobrenadante. Este procedimiento se repitió hasta que el líquido sobrenadante se hizo casi incoloro. Se añadieron al residuo sólido aproximadamente 5 ml de mezcla agua:acetonitrilo (3:2) y se liofilizó para obtener 2 g de escamas verde oscuras. La pureza del compuesto de estableció por ^{1}H-RMN y LC-espectrometría de masas.
Ejemplo 3 Síntesis del colorante Bisetilcarboximetilindocianina
(Esquema 1, R_{1} = R_{2} = H; A = CH_{2}, n = 1 y R = R' = CO_{2}H)
Este compuesto se preparó como se describe en el Ejemplo 1 excepto que se usó 1,1,2-trimetilindol como material de partida.
Ejemplo 4 Síntesis del colorante Bis(hexaetilenglicolcarboximetil)indocianina
(Esquema 1, R_{1} = R_{2} = fenilo condensado; A = CH_{2}OCH_{2}, n = 6 y R = R' = CO_{2}H)
Este compuesto se prepará como se describe en el Ejemplo 1 excepto que se usó ácido \omega-bromohexaoxietilenglicolpropiólico en lugar de ácido bromopropanoico y la reacción se llevó a cabo en 1,2-dimetoxipropano.
Ejemplo 5 Síntesis del colorante Bisetilcarboximetilindocianina
(Esquema 2, R_{1} = R_{2} = fenilo condensado; A = CH_{2}, y n = 0)
Se agitó una disolución de 50 ml de dimetilformamida y bromoacetato de bencilo (16,0 g, 70,0 mmoles) en un matraz de 100 ml de tres bocas. Se añadió bicarbonato potásico sólido (7,8 g, 78 mmoles). El matraz de purgó con argón y se enfrió a 0ºC con un baño de hielo. A la mezcla en agitación se le añadió gota a gota una disolución de etanolamina (1,9 g, 31 mmoles) y 4 ml de dimetilformamida durante 5 minutos. Después de completar la adición, la mezcla se agitó durante 1 hora a 0ºC. Se retiró el baño de hielo y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante toda la noche. La mezcla de reacción se extrajo entre 100 ml de cloruro de metileno y 100 ml de disolución de bicarbonato sódico saturado. Las capas se separaron y la capa de cloruro de metileno se lavó de nuevo con 100 ml de disolución saturada de bicarbonato sódico. Las capas acuosas combinadas se extrajeron dos veces con 25 ml de cloruro de metileno. Las capas combinadas de cloruro de metileno se lavaron con 100 ml de salmuera, y se secaron sobre sulfato de magnesio. Se eliminó el cloruro de metileno por aspiración a vacío a aproximadamente 35ºC, y la dimetilformamida remanente se eliminó a vacío a aproximadamente 45ºC. El material bruto se dejó en una línea de vacío durante toda la noche a temperatura ambiente.
El material bruto anterior se disolvió en 100 ml de cloruro de metileno a temperatura ambiente. Se añadió trifenilfosfina (8,91 g, 34 mmoles) y se disolvió con agitación. Se puso en marcha una purga de argón y la mezcla se enfrió a 0ºC con un baño de hielo. Se añadió la N-bromosuccinimida (6,05 g, 34 mmoles) en porciones durante 2 minutos. La mezcla se agitó durante 1,5 horas a 0ºC. El cloruro de metileno se eliminó a vacío y dio un aceite púrpura. El aceite se trituró con 200 ml de éter con agitación manual constante. Durante este tiempo el aceite llegó a ponerse muy denso. La disolución de éter se decantó y el aceite se trituró con 100 ml de éter. La disolución de éter se decantó y el aceite se trituró de nuevo con una porción de 100 ml de éter. El éter se decantó y las disoluciones combinadas de éter se dejaron estar durante aproximadamente 2 horas para permitir que el óxido de trimetilfosfina cristalizara. La disolución de éter se decantó de los cristales y el sólido se lavó con 100 ml de éter. Se redujo a vacío el volumen de los extractos combinados de éter hasta que se obtuvo un volumen de aproximadamente 25 ml. Éste se dejó estar toda la noche a 0ºC. Se añadió éter (10 ml) a la mezcla fría, la cual se mezcló para suspender el sólido. La mezcla se percoló a través de una columna de 45 g de gel de sílice y se eluyó con éter, recogiéndose fracciones de 75 ml. Se reunieron las fracciones que contenían el producto por cromatografía de capa fina (TLC) y el éter se eliminó a vacío. Esto dio 10,1 g de producto bruto. El material se cromatografió por técnica flash en gel de sílice con hexano, cambiando a hexano:éter 9:1. Se reunieron las fracciones que contenían el producto y los disolventes se eliminaron a vacío. Esto dio 7,4 g (rendimiento de 57%) de producto puro.
Se hidrogenó una mezcla de paladio al 10% sobre carbón (1 g) y una disolución del éster de bencilo en 150 ml de metanol a 172,37 kPa (25 psi) durante 2 horas. La mezcla se filtro con celita y el residuo se lavó con metanol. El disolvente se evaporó para dar un aceite viscoso con rendimiento cuantitativo.
La reacción del bromuro con 1,1,2-trimetil-[1H]-benc[e]indol se llevó a cabo como se describe en el Ejemplo 1.
Ejemplo 6 Colorante Bis(etilcarboximetildihidroxi)indocianina (Esquema 3)
El compuesto de hidroxi-indol se preparó fácilmente por el método bibliográfico (P. L. Southwick, J. G. Cairns, L. A. Ernst, y A. S. Waggoner, One pot Fischer synthesis of (2,3,3-trimethyl-3-H-indol-5-il)-acetic acid derivatives as intermediates for fluorescent biolabels. Org. Prep. Proced. Int. Briefs, 1988, 20(3), 279-284). La reacción de hidrocloruro de p-carboximetilfenilhidracina (30 mmoles, 1 equivalente) y 1,1-bis(hidroximetil)propanona (45 mmoles, 1,5 equivalentes) en ácido acético (50 ml) a temperatura ambiente durante 30 minutos y a reflujo durante 1 da ácido (3,3-dihidroximetil 2-metil-3-H-indol-5-il)-acético como un residuo sólido. La reacción de 3-bromopropil-N,N-bis(carboximetil)amina, que se preparó como se describe en el Ejemplo 5, con el intermedio indol y la reacción posterior del intermedio indol con monohidrocloruro de glutaconaldehído dianil (véase el Ejemplo 1) da el producto deseado.
Ejemplo 7 Síntesis del colorante Bis(propilcarboximetil)indocianina (Esquema 4)
Se preparó el intermedio 2-cloro-1-formil-3-hidroximetilenciclohexano como se describe en la bibliografía (G. A. Reynolds y K. H. Drexhage, Stable heptamethine pyrylium dyes that absorb in the infrared. J. Org. Chem., 1977, 42(5), 885-888). Se mezclaron volúmenes iguales (40 ml de cada) de dimetilformamida (DMF) y diclorometano y la disolución se enfrió a -10ºC en baño de acetona-hielo seco. En atmósfera de nitrógeno, se añadió gota a gota oxicloruro de fósforo (40 ml) en diclorometano a la disolución de DMF fría. La disolución resultante se dejó calentar a temperatura ambiente y se sometió a reflujo durante 6 horas. Después de enfriar a temperatura ambiente, la mezcla se vertió sobre agua helada y se guardó a 4ºC durante 12 horas. Se obtuvo aproximadamente 8 g de polvo amarillo después de la filtración. La condensación del dialdehído cíclico con el intermedio indol se llevó a cabo como se describe en el Ejemplo 1. Adicionalmente, la funcionalización del colorante con el monosacárido bis(isopropilen)acetal protegido por el método descrito en la bibliografía (J. H. Flanagan, C. V. Owens, S. E. Romero, et al., Near infrared heavy-atom-modified fluorescent dyes for base calling in DNA sequencing application using temporal discrimination. Anal. Chem., 1998, 70(13), 2676-2684).
Ejemplo 8 Síntesis del colorante Bis(etilcarboximetil)indocianina (Esquema 5)
Estos colorantes se prepararon como se describe en el Experimento 7. Estos colorantes absorben en la región infrarroja. El ejemplo típico mostrado en el Esquema 5 tiene un máximo de absorción estimado a 1036 nm.
Ejemplo 9 Síntesis de péptidos
El procedimiento descrito a continuación es para la síntesis de Octreotato. Se prepararon otros péptidos por un procedimiento similar con pequeñas modificaciones en algunos casos. Estos péptidos se usaron para ilustrar la facilidad del uso de los colorantes de esta invención para preparar bioconjugados.
El octapéptido se preparó por una síntesis automatizada de péptidos en fase sólida por vía fluorenilmetoxicarbonil (Fmoc) usando un sintetizador comercial de péptidos de Applied Biosystems (Model 432A SYNERGY Peptide Synthesizer). El primer cartucho de péptidos contenía resina Wang precargada con Fmoc-Thr a una escala de 25 \mumoles. Los cartuchos posteriores contenían amino ácidos protegidos con Fmoc con grupos protectores de cadenas laterales de los siguientes amino ácidos: Cys(Acm), Thr(t-Bu), Lys(Boc), Trp(Boc) y Tyr(t-Bu). Los cartuchos de amino ácidos se colocaron en el sintetizador de péptidos y el producto se sintetizó desde la posición C- a la del N-terminal. La reacción de copulación se llevó a cabo con 75 \mumoles de los aminoácidos protegidos en presencia de hexafluorfosfato de 2-(1H-benzotriazol-1-il)-1,1,3,3-tetrametiluronio (HBTU)/N-hidroxibenzotriazol (HOBt). Se eliminó el grupo protector Fmoc con piperidina al 20% en dimetilformamida. Después de completarse la síntesis, se cicló el grupo tiol con trifluoracetato de talio y el producto se cortó del soporte sólido con una mezcla de corte que contenía ácido trifluoracético (85%):agua (5%):fenol (5%):tioanisol (5%) durante 6 horas. El péptido se precipitó con t-butil metil éter y se liofilizó con mezcla agua:acetonitrilo (2:3). El péptido se purificó por HPLC y se analizó por LC/MS. La secuencia de aminoácidos de Octreotato es: D-Phe-Cys'-Tyr-D-Trp-Lys-Thr-Cys'-Thr, en el que Cys' indica la presencia de un enlace disulfuro intramolecular entre dos aminoácidos de cisteína.
El octreótido se preparó por el mismo procedimiento: D-Phe-Cys'-Tyr-D-Trp-Lys-Thr-Cys'-Thr-OH, en el que Cys' indica la presencia de un enlace disulfuro intramolecular entre dos aminoácidos de cisteína.
Los análogos de la bombesina se prepararon por el mismo procedimiento excepto que no fue necesaria la ciclación con trifuoracetato de talio. La desprotección de la cadena lateral y el corte de la resina se llevó a cabo con etaneditiol, tianisol y agua (50 \mul de cada uno de ellos), y 850 \mul de ácido trifluoracético. Se prepararon dos análogos: Gly-Ser-Gly-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu- Met-NH_{2} y Gly-Asp-Gly-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-Met-NH_{2}.
Los análogos del octapéptido de colecistoquinina se prepararon como se describe para octreotato sin la etapa de ciclación. Se prepararon tres análogos: Asp-Tyr-Met-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH_{2}; Asp-Tyr-Nle-Gly-Trp-Nle-Asp-Phe-NH_{2}; D-Asp-Tyr-Nle-Gly-Trp-Nle-Asp-Phe-NH_{2}.
El análogo de neurotensina se preparó como se describe para octreotato sin la etapa de ciclación: D-Lys-Pro-Arg-Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu.
Ejemplo 10 Síntesis de conjugados péptido-colorante
El método descrito a continuación es para la síntesis de conjugados de octreotato pero un procedimiento parecido se usa para la síntesis de otros conjugados péptido-colorante.
El octreotato se preparó como se describe en el Ejemplo 6 pero el péptido no se cortó del soporte sólido y se conservó el grupo Fmoc del N-terminal del Phe. El grupo tiol se cicló con trifluoracetato de talio y el Phe se desprotegió para liberar la amina libre. Se añadió colorante Bisetilcarboximetilindocianina (53 mg, 75 \mumoles) a un reactivo de activación compuesto por disolución 0,2 M de HBTU/HOBt en DMSO (375 \mul), y disolución 0,2 M de diisopropiletilamina en DMSO (375 \mul). La activación se completó en aproximadamente 30 minutos y se añadió el péptido ligado a la resina (25 \mumoles) al colorante. La reacción de copulación se llevó a cabo a temperatura ambiente durante 3 horas. La mezcla se filtró y el residuo sólido se lavó con DMF, acetonitrilo y THF. Después de secar el residuo verde, el péptido se cortó de la resina y se eliminaron los grupos que protegían las cadenas laterales con una mezcla de 85% de ácido trifluoracético, 2,5% de agua, 2,5% de tianisol y 2,5% de fenol. La resina se filtró y se usó t-butil metil éter (MTBE) frío para precipitar el conjugado colorante-péptido, el cual se disolvió en mezcla acetonitrilo:agua (2:3) y se liofilizó. El producto se purificó por HPLC para dar el colorante monooctreato-bisetilcarboximetilindocianina (Cytate 1, 80%) y el colorante bisoctreato-bisetilcarboximetilindocianina (Cytate 2, 20%). El conjugado de monooctreato se puede obtener casi exclusivamente (>95%) sobre el bis conjugado reduciendo el tiempo de reacción a 2 horas. Sin embargo, esto también produce reacción incompleta y el octreotato libre debe ser cuidadosamente separado del conjugado de colorante con el fin de evitar la saturación de los receptores por el péptido no conjugado con el colorante.
El colorante de octreotato-bispentilcarboximetilindocianina se preparó como se describió anteriormente con algunas modificaciones. Se añadió colorante bispentilcarboximetilindocianina (60 mg, 75 \mumoles) a un reactivo de activación compuesto por disolución 0,2 M de HBTU/HOBt en DMSO (400 \mul), y disolución 0,2 M de diisopropiletilamina en DMSO (400 \mul). La activación se completó en aproximadamente 30 minutos y se añadió el péptido ligado a la resina (25 \mumoles) al colorante. La reacción se llevó a cabo a temperatura ambiente durante 3 horas. La mezcla se filtró y el residuo sólido se lavó con DMF, acetonitrilo y THF. Después de secar el residuo verde, el péptido se cortó de la resina y se eliminaron los grupos que protegían las cadenas laterales con una mezcla de 85% de ácido trifluoracético, 2,5% de agua, 2,5% de tianisol y 2,5% de fenol. La resina se filtró y se usó t-butil metil éter (MTBE) frío para precipitar el conjugado colorante-péptido, el cual se disolvió en mezcla acetonitrilo:agua (2:3) y se liofilizó. El producto se purificó por HPLC para dar el conjugado octreato-ácido 1,1,2-trimetil-[1H]-benz[e]indol propanoico (10%), colorante monooctreotato-bispentilcarboximetilindocianina (Cytate 3, 60%) y el colorante bisoctreato-bispentilcarboximetilindocianina (Cytate 4, 30%).
Aunque la invención se ha descrito por referencia a los detalles de las realizaciones preferidas de la invención, se sobreentiende que se tiene intención de que la descripción tenga un sentido ilustrativo más que limitante, así como que se contemplan las modificaciones que se les ocurrirán fácilmente a los expertos en la técnica, dentro del espíritu de la invención y del alcance de las reivindicaciones anexas.
<110> Achilefu, Samuel
\hskip1cm
Rajagopalan, Raghavan
\hskip1cm
Dorshow, Richard B
\hskip1cm
Bugaj, Joseph E.
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<120> NUEVOS COLORANTES DE INDOCIANINA
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<130> CADENA DE ADN
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\vskip0.400000\baselineskip
<140> 09/484.323
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<141> 2000-01-18
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\vskip0.400000\baselineskip
<160> 8
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\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn Ver. 2.1
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<210> 1
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: Octreótido
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (1)
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<223> Esto es D-fenilalanina
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<220>
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<221> DISULFID
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<222> (2)..(7)
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (4)
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<223> Esto es D-triptófano
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (8)
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<223> Este C terminal del residuo acaba con un hidroxilo
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<400> 1
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\sa{Phe Cys Tyr Trp Lys Thr Cys Thr}
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<210> 2
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<211> 11
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (11)
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<223> Este C terminal de amino ácido acaba con un NH2
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE BOMBESINA.
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<400> 2
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\sa{Gly Ser Gly Gln Trp Ala Val Gly His Leu Met}
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<210> 3
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<211> 11
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (11)
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<223> ESTE C TERMINAL DE AMINO ÁCIDO ACABA CON UN NH2.
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE BOMBESINA.
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<400> 3
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\sa{Gly Asp Gly Gln Trp Ala Val Gly His Leu Met}
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<210> 4
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (8)
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<223> ESTE C TERMINAL DEL RESIDUO ACABA CON UN NH2.
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE COLECISTOQUININA.
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<400> 4
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\sa{Asp Tyr Met Gly Trp Met Asp Phe}
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<210> 5
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> MOD_RES
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<222> (3)
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<223> Nle
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<220>
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<221> MOD_RES
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<222> (6)
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<223> Nle
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (8)
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<223> ESTE CARBONO TERMINAL ACABA CON NH2.
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE COLECISTOQUININA.
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<400> 5
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\sa{Asp Tyr Xaa Gly Trp Xaa Asp Phe}
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<210> 6
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> MOD_RES
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<222> (3)
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<223> Nle
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<220>
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<221> MOD_RES
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<222> (6)
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<223> Nle
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (8)
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<223> ESTE C TERMINAL DEL RESIDUO ACABA CON NH2.
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE COLECISTOQUININA.
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (1)
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<223> ESTO ES ÁCIDO D-ASPÁRTICO
\newpage
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<400> 6
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\sa{Asp Tyr Xaa Gly Trp Xaa Asp Phe}
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<210> 7
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (1)
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<223> ESTO ES D-LISINA.
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia artificial: ANÁLOGO DE NEUROTENSINA.
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<400> 7
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\sa{Lys Pro Arg Arg Pro Tyr Ile Leu}
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<210> 8
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: Octreotato
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (1)
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<223> Esto es D-fenilalanina
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<220>
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<221> DISULFID
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<222> (2)..(7)
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<220>
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<221> SITIO
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<222> (4)
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<223> Esto es D-triptófano
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<400> 8
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\sa{Phe Cys Tyr Trp Lys Thr Cys Thr}

Claims (2)

1. Un método para evitar in vivo o in vitro la atenuación de la fluorescencia añadiendo de uno a cincuenta por ciento de disolventes orgánicos biocompatibles a formulaciones o composiciones diagnósticas o terapéuticas, que comprenden un colorante de cianina de fórmula general:
13
en la que a_{1} y b_{1} varían de 0 a 5; W^{1} y X^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -CR^{10}R^{11}, -O-, -NR^{12}, -S-, y -Se; Q^{1} es un enlace sencillo o se selecciona entre el grupo compuesto por -O-, -S-, -Se-, y NR^{13}; Y^{1} y Z^{1} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por (CH_{2})_{c}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{d}-CH_{2}-CO_{2}H, -(CH_{2})_{e}-NH_{2}, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{f}-CH_{2}-NH_{2}, -(CH_{2})_{g}-N(R^{14})-(CH_{2})_{h}-CO_{2}H, y -(CH_{2})_{i}-N(R^{15})-CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{j}-CH_{2}-CO_{2}H; R^{1} y R^{10} a R^{15} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, polialcoxialquilo, -CH_{2}(CH_{2}-O-CH_{2})_{c}-
CH_{2}-OH, polihidroxialquilo C1-C20, polihidroxiarilo C1-C10, -(CH_{2})_{d}-CO_{2}H, -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{e}-CH_{2}-CO_{2}H,
-(CH_{2})_{f}-NH_{2}, y -CH_{2}-(CH_{2}-O-CH_{2})_{g}-CH_{2}-NH_{2}; c, e, g, h, e i varían de 1 a 10; d, f y j varían de 1 a 100; y R^{2} a R^{9} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por hidrógeno, alquilo C1-C10, arilo C1-C10, hidroxilo, polihidroxialquilo C1-C10, alcoxilo C1-C10, amino, aminoalquilo C1-C10, ciano, nitro y halógeno.
2. El método de la reivindicación 1, en el que dicha molécula de colorante se disuelve en un medio que comprende de uno a cincuenta por ciento de dimetilsulfóxido (DMSO).
ES01904883T 2000-01-18 2001-01-17 Metodo de prevencion de extincion de fluorescencia. Expired - Lifetime ES2239122T3 (es)

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US484318 2000-01-18
US09/484,318 US6180085B1 (en) 2000-01-18 2000-01-18 Dyes

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