NO339934B1

NO339934B1 - Radikaler, bruk av disse som paramagnetiske midler og en sammenstning inneholdende radikaler, samt en metode for dynamisk kjernepolarisering (dynamic nuclear polarisation, DNP) av forbindelser som inneholder karboksylgrupper

Info

Publication number: NO339934B1
Application number: NO20071116A
Authority: NO
Inventors: Mikkel Thaning
Original assignee: Ge Healthcare As
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2017-02-20
Also published as: KR101413934B1; RU2374253C2; CN101027310A; BRPI0513880A; MX2007001034A; HK1107692A1; WO2006011811A2; EP1805186B1; AU2005267670B2; US8431723B2; NO20071116L; ZA200701272B; KR20070061805A; AU2005267670A1; PL1805186T3; CA2575473A1; KR101554832B1; JP5535435B2; DK1805186T3; ES2545377T3

Description

Oppfinnelsen gjelder nye radikaler, bruk av disse som paramagnetiske midler i en metode for dynamisk kjernepolarisering (dynamic nuclear polarisation, DNP) og en metode for dynamisk kjernepolarisering av forbindelser som inneholder karboksylgrupper.

Magnetresonansavbildning (MRI) er en bildeteknikk som er blitt særlig attraktiv for leger, siden dette gir mulighet for å avbilde en pasients kropp, eller deler av den, på en ikke-invasiv måte og uten at pasienten og det medisinske personellet utsettes for potensiell skadelig stråling som ved røntgenfotografering. På grunn av den høye kvaliteten på bildene, er MRI en gunstig bildeteknikk ved avbildning avbløtvev og organer, og den gir mulighet til å skille friskt vev fra sykt vev, f.eks. tumorer og lesjoner.

Magnetresonansavbildning av tumorer kan utføres med eller uten MR-kontrastmidler. På et MR-bilde som tas uten kontrastmiddel, vil tumorer fra en størrelse på ca. 1-2 cm og større vises relativt klart. Kontrast-forsterket MRI gjør det imidlertid mulig å oppdage mye mindre vevsendringer, dvs. tumorer som er mye mindre. Dette gjør kontrast-forsterket MRI til et betydningsfullt verktøy for å oppdage tumorer på et tidlig stadium samt oppdagelse av metastaser.

Flere typer kontrastmidler er blitt brukt ved magnetresonansavbildning av tumorer. Vannløselige paramagnetiske metallchelater, f.eks. gadoliniumchelater som Omniscan™ (Amersham Health), er MR-kontrastmidler som er mye brukt. På grunn av den lave molekylærvekten, distribueres de hurtig i det ekstracellulære området (dvs. blod og interstitium) hvis de administrereres til blodkarsystemet. De fjernes også relativt hurtig fra kroppen. Gadoliniumchelater er funnet spesielt nyttige for å øke oppdagelseshyppigheten av metastaser og små tumorer, og for å forbedre tumorklassifisering - det sistnevnte ved å muliggjøre differensiering av vitalt tumorvev (vel perfusert og/eller skadet blod-hjernebarriere) fra sentral nekrose og fra omkringliggende ødem eller makroskopisk ikke-involvert vev (se f.eks. C. Olaussen et al., Neuroradiology 1985; 27: 164-171).

I motsetning til dette vil blodpool-MR-kontrastmidler, f.eks. superparamagnetiske jernoksidpartikler, bli værende i blodkarsystemet over en lengre periode. Disse har vist seg å være svært nyttige for å forsterke kontrasten i leveren, men også for å oppdage kapillær permeabilitetsabnormitet, f.eks. "lekkasje" i kapillærvegger i tumorer, f.eks. som et resultat av angiogenese.

Til tross for de ubestridte utmerkede egenskapene til ovennevnte kontrastmidler, er bruken av dem ikke helt uten risiko. Selv om paramagnetiske metallchelatkomplekser vanligvis har høye stabilitetskonstanter, er det mulig at toksiske metallioner frigis i kroppen etter administrasjon. Videre viser denne typen kontrastmidler dårlig spesifisitet.

WO-A-99/35508 offentliggjør en metode for MR-undersøkelse av en pasient ved hjelp av en hyperpolarisert løsning med et høy-TVmiddel som MRI-kontrastmiddel. Termen "hyperpolarisering" betyr forsterket kjernepolarisering av NMR-aktive kjerner som er til stede i høy-T^midlet, dvs. kjerner med kjernespinn forskjellig fra null, fortrinnsvis<13>C- eller<15>N-kjerner. Etter at kjernepolarisering av NMR-aktive kjerner er forsterket, øker populasjonsforskjellen mellom spinn i lav kjernespinntilstand og spinn i eksiterte kjernespinntilstand for disse kjernene betydelig, og dermed forsterkes MR-signalintensiteten med en faktor på hundre og mer. Ved bruk av hyperpolarisert<13>C- og/eller<15>N-anriket høy-T-i-middel vil det ikke forekomme noe vesentlig interferens fra bakgrunnssignaler. Dette er fordi den naturlige forekomsten av<13>C og/eller<15>N er neglisjerbar. Dermed vil bildekontrasten bli fordelaktig høy. Flere mulige høy-T^midler som er egnet for hyperpolarisering og påfølgende bruk som MR-kontrastmidler, er offentliggjort, deriblant, men ikke begrenset til, ikke-endogene og endogene forbindelser som acetat, pyruvat, oksalat eller glukonat, sukker som glukose eller fruktose, urea, amider, aminosyrer som glutamat, glysin, cystein eller aspartat, nukleotider, vitaminer som askorbinsyre, penicillinderivater og sulfonamider. Det er videre konstatert at intermediater i metabolske sykluser, f.eks. i sitronsyresyklusen, som fumarsyre og pyrodruesyre, er foretrukne kontrastmidler ved avbildning av metabolsk aktivitet.

Det må understrekes at signalet til et hyperpolarisert kontrastmiddel svekkes på grunn av relaksasjon og - ved administrasjon i pasientens kropp - fortynning. Derfor må Ti -verdien for kontrastmidler i biologiske væsker (f.eks. blod) være tilstrekkelig lang for å muliggjøre at midlet distribueres til målområdet i pasientens kropp i en høyt hyperpolarisert tilstand. I tillegg til at kontrastmidlet har en høy Trverdi, er det svært gunstig å oppnå et høyt polariseringsnivå.

Flere hyperpolarisingsteknikker er offentliggjorte i WO-A-99/35508, én av dem er den dynamiske kjernepolariseringsteknikken (DNP-teknikken) der polariseringen av prøven fremkalles av en paramagnetisk forbindelse, det såkalte paramagnetiske midlet eller DNP-midlet. Under DNP-prosessen tilføres energi, normalt i form av mikrobølgestråling, som vil i første omgang eksitere det paramagnetiske midlet. Ved svekking til grunntilstand oppstår en overføring av polarisering fra uparrede elektroner av det paramagnetiske midlet til NMR-aktive kjerner i prøven. Generelt brukes et moderat eller sterkt magnetisk felt og en svært lav temperatur i DNP-prosessen, f.eks. ved å gjennomføre DNP-prosessen i flytende helium og et magnetisk felt på ca. 1 T eller mer. Eller det kan anvendes et moderat magnetisk felt og en hvilken som helst temperatur, der tilstrekkelig polariseringsforsterkning oppnås. DNP-teknikker er f.eks. beskrevet i WO-A-98/58272 og i WO-A-01/96895.

Det paramagnetiske midlet spiller en avgjørende rolle i DNP-prosessen, og valg av det har en betydelig virkning på polariseringsnivået som oppnås. Flere ulike paramagnetiske midler - i WO-A-99/35508 angitt som "OMRI-kontrastmidler" - er kjent, f.eks. oksygen-baserte, svovel-baserte eller karbon-baserte organiske frie radikaler eller magnetiske partikler som det refereres til i WO-A-99/35508, WO-A-88/10419, WO-A-90/00904, WO-A-91/12024, WO-A-93/02711 eller WO-A-96/39367.

Overraskende har vi nå funnet at bruk av visse radikaler som paramagnetisk middel i dynamisk kjernepolarisering av forbindelser som inneholder karboksylgrupper, tillater fremstilling av påfallende høye polariseringsnivåer.

Derfor, i et aspekt, angår den gjeldende oppfinnelse en metode for dynamisk kjernepolarisering (DNP) av en forbindelse som inneholder én eller flere karboksylgrupper, og somkarakterisert vedat et radikal fra formelen (I)

der

M er hydrogen eller en ekvivalent av et kation; og

R1 som er lik eller ulik, er en rett kjedet eller forgrenet CtC6-alkylgruppe eller en gruppe -(CH2)n-X-R2, der n er 1, 2 eller 3; X er O eller Sog

R2 er en rett kjedet eller forgrenet d-C4-alkylgruppe,

er brukt som paramagnetisk middel i den nevnte DNP-prosessen.

Metoden i henhold til oppfinnelsen, fører til høye polariseringsnivåer i forbindelsene som skal polariseres. Hyperpolarisering av forbindelser som spiller en rolle i de metabolske prosessene i den humane kroppen og den ikke-humane animalske kroppen, er av stor interesse ettersom disse hyperpolariserte forbindelsene kan brukes til å få informasjon om den metabolske tilstanden til vev i en in vivo MR-undersøkelse, dvs. de er potensielt nyttige som avbildningsmidler ved in vivo MR-avbildning av metabolsk aktivitet. Informasjon om metabolsk status av et vev kan f.eks. brukes til å skille mellom friskt vev og tumorvev, derfor er hyperpolariserte forbindelser som spiller en rolle i metabolske prosesser, potensielt nyttige som avbildningsmidler ved in vivo MR-avbildning av tumorer.

Mange av forbindelsene som spiller en rolle i de metabolske prosessene i den humane eller den ikke-humane animalske kroppen, er kjemisk reaktive. Vi har nå funnet at radikalene fra formelen (I) er spesielt nyttig ved DNP av slike forbindelser, siden radikalene fra formelen (I) viser svært lav reaktivitet overfor disse forbindelsestypene. Videre er det funnet at en intim kontakt mellom radikalet fra formelen (I) og forbindelsen som skal polariseres, fører til en forbedring i polariseringsnivået. Oppløseligheten til et radikal bestemmes i høy grad av pH-en i oppløsningsmidlet, og vi har funnet at radikalene fra formelen (I) har god oppløselighet i et pH-område som er spesielt nyttig i formuleringen av disse forbindelsestypene. Særlig inneholder forbindelser som spiller en rolle i den metabolske prosessen, ofte én eller flere karboksylgrupper. Radikaler fra formelen (I) er funnet å være stabile overfor forbindelser som inneholder karboksylgrupper, og radikalene er enten lett oppløselige i forbindelsene som inneholder karboksylgrupper eller en løsning av et radikal fra formelen (l)og en forbindelse som inneholder karboksylgrupper kan lett lages ved hjelp av egnede løsningsmidler eller løsningsmiddelblandinger.

I en foretrukken utførelsesform er et radikal fra formelen (I) brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, der M er hydrogen eller en ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation. Termen "fysiologisk tolererbart kation" angir et kation som tolereres av den levende humane kroppen eller den ikke-humane animalske kroppen. Fortrinnsvis er M hydrogen eller et alkalikation, et ammoniumion eller et organisk aminion, f.eks. meglumin. Aller helst er M hydrogen eller natrium.

I en annen foretrukken utførelsesform er et radikal fra formelen (I) brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, der R1 er lik, helst en rett kjedet eller en forgrenet C1-C4-alkylgruppe, aller helst metyl, etyl eller isopropyl.

I en annen foretrukken utførelsesform er et radikal fra formelen (I) brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, der R1 er lik eller ulik, fortrinnsvis lik, og representerer-CH2-OCH3, -CH2-OC2H5, -CH2-CH2-OCH3, -CH2-SCH3, -CH2-SC2H5eller -CH2-CH2-SCH3, aller helst -CH2-CH2-OCH3.

I en ennå mer foretrukken utførelsesform er M hydrogen eller natrium, og R1 er lik og representerer-CH2-CH2-OCH3.

Radikalene brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, kan syntetiseres som detaljert beskrevet i WO-A-91/12024 og WO-A-96/39367. Kortfattet kan radikalene syntetiseres ved at tre molare ekvivalenter av en metalert monomerisk arylforbindelse reagerer med en molar ekvivalent av et passende beskyttet karboksylsyrederivat for å danne et trimerisk intermediat. Dette intermediatet er metalert og reagerer deretter med f.eks. karbondioksid for å resultere i et trikarboksyl-tritylkarbinol som i neste trinn blir behandlet med en sterk syre for å generere et triarylmetylkation. Dette kationet reduseres deretter for å danne det stabile tritylradikalet.

For syntesen av radikalet fra formelen (I) der M er hydrogen eller natrium og R1 er lik og representerer -CH2-CH2-OCH3, kan henholdsvis følgende reaksjonsskjema og eksempel 1 brukes.

I en foretrukken utførelsesform av metoden i henhold til oppfinnelsen er forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, en endogen forbindelse, helst en forbindelse som spiller en rolle i en metabolsk prosess i den humane kroppen eller den ikke-humane animalske kroppen.

Foretrukne forbindelser som inneholder én eller flere karboksylgrupper er sure aminosyrer som f.eks. asparaginsyre og glutaminsyre, disse aminosyrene er involvert i proteinmetabolismen. Andre foretrukne forbindelser er eddiksyre, aceteddiksyre og hydroksy-smørsyre, disse syrene er involvert i fettmetabolismen. Andre foretrukne forbindelser er melkesyre and pyrodruesyre som er involvert i energimetabolismen, og fumarsyre, ravsyre, sitronsyre og maleinsyre som er intermediater i sitronsyresyklusen. Andre foretrukne forbindelser er askorbinsyre og fettsyrer, fortrinnsvis palmitinsyre og oljesyre.

Forbindelsene som inneholder én eller flere karboksylgrupper brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, er fortrinnsvis isotopisk anrikede forbindelser. Den isotopiske anrikningen er en isotopisk anrikning anriket på kjerner med kjernespinn forskjellig fra null (MR-aktive kjerner), fortrinnsvis<15>N og/eller<13>C, helst<13>C. Den isotopiske anrikningen kan inkludere enten selektiv anrikning av ett eller flere posisjoner innenfor forbindelsesmolekylet eller uniform anrikning av alle posisjoner. Anrikning kan f.eks. oppnås ved kjemisk syntese eller biologisk merking, begge metodene er kjent innen fagfeltet og egnede metoder kan velges avhengig av forbindelsen som skal anrikes isotopisk.

Fortrinnsvis skal forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, anrikes isotopisk i bare én posisjon av molekylet, fortrinnsvis med en anrikning på minst 10 %, mer passende minst 25 %, eller helst 75 % og aller helst minst 90 %. Ideelt er en anrikning på 100 %.

Den optimale posisjonen for isotopisk anrikning i forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper brukt i metoden henhold til oppfinnelsen, er avhengig av relaksasjonstiden for de MR-aktive kjernene. Fortrinnsvis er forbindelser isotopisk anriket i posisjoner med lang TVrelaksasjonstid.<13>C-anrikede forbindelser anriket ved et karboksyl-C-atom, et karbonyl-C-atom eller et kvartær-C-atom brukes fortrinnsvis. Hvis pyrodruesyre polariseres i henhold til metoden ifølge oppfinnelsen, kan den bli isotopisk anriket ved C1-posisjon (^C-rpyrodruesyre), ved C2-posisjon (<13>C2-pyrodruesyre), ved C3-posisjon (<13>C3-pyrodruesyre), ved C1- og C2-posisjon (<13>C1,2-pyrodruesyre), ved C1- og C3-posisjon e^C^-pyrodruesyre), ved C2- og C3-posisjon (<13>C2,3-pyrodruesyre) eller ved C1-, C2- og C3-posisjon (<13>Ci,23-pyrodruesyre); C1-posision er foretrukket for<13>C isotopisk anrikning.

Flere metoder for syntesen av<13>C-pyrodruesyre er kjent innen fagfeltet. Kortfattet beskriver Seebach et al., Journal of Organic Chemistry 40(2), 1975, 231-237 en synteserute som er avhengig av beskyttelse og aktivering av et karbonyl-holdig startmateriale som S,S-acetal, f.eks. 1,3-ditian eller 2-metyl-1,3-ditian. Ditian er metalert og reagerer med en metyl-holdig forbindelse og/eller<13>C02. Ved å bruke riktig isotopisk anriket<13>C-komponent som angitt i denne referansen, er det mulig å oppnå ^Cr<py>rodruesyre, 13C2-pyrodruesyre eller<13>C1l2-pyrodruesyre. En annen synteserute starter fra eddiksyre som først omdannes til acetylbromid og som deretter reagerer med Cu<13>CN. Nitrilet som oppnås, omdannes til pyrodruesyre via amidet (se f.eks. S.H. Anker et al., J. Biol. Chem. 176 (1948), 1333 eller J. E. Thirkettle, Chem Commun. (1997), 1025). Videre kan<13>C-pyrodruesyre oppnås ved protonering av kommersielt tilgjengelig natrium-<13>C-pyruvat, f.eks. ved metoden beskrevet i patent 6,232,497 (USA).

I en annen foretrukken utførelsesform er forbindelsene som inneholder én eller flere karboksylgrupper brukt i metoden i henhold til oppfinnelsen, flytende forbindelser ved romtemperatur, f.eks. pyrodruesyre eller melkesyre, og radikalet fra formelen (I) er valgt i egenskap av at den er løselig i den flytende forbindelsen. Dette vil resultere i en konsentrert forbindelse/radikal løsning som gjør at det ikke er nødvendig med ytterligere løsningsmiddel i blandingen. I en ennå mer foretrukken utførelsesform ifølge metoden ifølge oppfinnelsen er forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper,<13>C-pyrodruesyre, fortrinnsvis ^Crpyrodruesyre, og radikalet fra formelen (I) er et radikal der M er hydrogen eller natrium og R1 er lik og representerer -CH2-CH2-OCH3

Hvis forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper brukt i metoden ifølge oppfinnelsen, er i fast form ved romtemperatur, kan den smeltes og den smeltede forbindelsen kan da blandes med radikalet fra formelen (I) for å oppløse radikalet i den smeltede forbindelsen. Deretter kjøles løsningen ned og/eller fryses, fortrinnsvis på en slik måte at krystallisering av forbindelsen som skal polariseres, forhindres. Kjøling/frysing kan oppnås ved bruk av metoder kjent innen fagfeltet, f.eks. ved frysing av løsningen i flytende nitrogen eller ved bare å plassere den i DNP-polarisereren der flytende helium vil fryse løsningen. I en annen utførelsesform kan forbindelsen i fast form som inneholder én eller flere karboksylgrupper, løses opp i en passendeløsemiddel eller løsemiddelblanding, fortrinnsvis i en løsemiddel som er en god glassdanner og som forhindrer krystallisering ved avkjøling/frysing. Egnede glassdannere er f.eks. glyserol, propandiol eller glykol. De oppløste forbindelsene blandes deretter med radikalet fra formelen (I), og løsningen avkjøles og/eller fryses for DNP-prosessen. Intensiv blanding kan videre utføres på flere måter kjent innen fagfeltet, f.eks. røring, røring ved virvelstrøm og ultralydbehandling.

DNP-teknikken er f.eks. beskrevet i WO-A-98/58272 og i WO-A-01/96895. Generelt brukes et moderat eller høyt magnetisk felt og en svært lav temperatur i DNP-prosessen, f.eks. ved å gjennomføre DNP-prosessen i flytende helium og et magnetisk felt på ca. 1 T eller mer. Eller det kan anvendes et moderat magnetisk felt og en hvilken som helst temperatur, der tilstrekkelig polariseringsforsterkning oppnås. I en foretrukken utførelsesform utføres DNP-prosessen i flytende helium og et magnetisk felt på ca. 1 T eller mer. Egnede polariseringsenheter er f.eks. beskrevet i WO-A-02/37132. I en foretrukken utførelsesform inneholder polariseringsenheten en kryostat og et polariseringshjelpemiddel, f.eks. et mikrobølgekammer koblet med en bølgeleder til en mikrobølgekilde i et borehull i midten som er omgitt av magnetfeltproduserende hjelpemidler, f.eks. en superledende magnet. Borehullet utvides vertikalt nedover til minst det nivået av en region P, nær den superledende magneten der det magnetiske feltet er tilstrekkelig høyt, f.eks. mellom 1 og 25 T, for at polarisering av<13>C kjernene skal finne sted. Borehullet for prøven kan fortrinnsvis forsegles og kan evakueres til lave trykk, f.eks. trykk på 1 mbar eller mindre. Introduksjonshjelpemidlet for prøven (dvs. den fryste forbindelsen/radikalblandingen), f.eks. en avtakbar prøvetransporterende slange, kan føres inn i borehullet. Denne slangen kan føres inn fra toppen av borehullet ned i en posisjon inne i mikrobølgekammeret i region P. Region P er nedkjølt av flytende helium til en temperatur som er lav nok til at polarisering skal finne sted, fortrinnsvis temperaturer på 0,1-100 K, helst 0,5-10 K, aller helst 1-5 K. Introduksjonshjelpemidlet for prøven er fortrinnsvis forseglbart i øvre del, på en passende måte, for å opprettholde delvis vakuum i borehullet. En prøvebeholder, f.eks. et prøvebeger, kan flyttes på og tilpasses inne i den lave enden av introduseringshjelpemidlet for prøven. Prøvebeholderen er fortrinnsvis laget av et lettvektmateriale med en lav spesifikk varmekapasitet og gode kryogene egenskaper, f.eks. KelF (polyklorotrifluoroetylen) eller PEEK (polyetereterketon), og den kan også være utformet på en slik måte at den kan inneholde mer enn én prøve.

Prøven settes inn i prøvebeholderen, senkes i det flytende heliumet og gjennomstråles med mikrobølger, fortrinnsvis ved en frekvens på ca. 94 GHz ved 200 mW. Polariseringsnivået kan overvåkes ved f.eks. å oppnå fast form<13>C-og/eller<15>N-NMR-signaler av prøven under mikrobølgebestrålingen, avhengig av forbindelsen som skal polariseres. Generelt oppnås en saturasjonskurve i et diagram som viser NMR-signal vs. tid. Derfor er det mulig å avgjøre når det optimale polariseringsnivået er nådd.

Hvis forbindelsen som er polarisert i henhold til metoden ifølge oppfinnelsen, er brukt som et MR-avbildningsmiddel, er den fortrinnsvis overført fra en fast hyperpolarisert forbindelse til en flytende hyperpolarisert forbindelse, enten ved å løse den opp etter DNP-prosessen i en egnet løsemiddel, f.eks. en fysiologisk tolererbar vannholdig bærer som en buffer, oppløsningen er f.eks. beskrevet i WO-A-02/37132, eller ved å smelte den, som f.eks. beskrevet i WO-A-02/36005.

Videre kan radikalet og/eller reaksjonsprodukter derav, fjernes fra den flytende hyperpolariserte forbindelsen. Metoder som kan brukes til å delvis, vesentlig eller

fullstendig fjerne radikalet og/eller reaksjonsprodukter derav, er kjent innen fagfeltet. Generelt er metoden som brukes, avhengig av radikalets egenskaper og/eller dens reaksjonsprodukter. Ved oppløsning av den faste hyperpolariserte forbindelsen kan radikalet presipitere, og det kan lett separeres fra væsken ved filtrering. Hvis det ikke oppstår presipitering, kan radikalet fjernes ved kromatografiske separasjonsteknikker, f.eks. væskefasekromatografi som reversert fase, rettlinjet fase eller ionebyttekromatografi eller ved ekstraksjon.

Siden radikaler fra formelen (I), har et karakteristisk UV/synlig-absorpsjonsspektrum, er det mulig å bruke UV/synlig-absorpsjonsmåling som en

metode for å kontrollere om den finnes i væsken etter at den er fjernet. For å oppnå kvantitative resultater, dvs. konsentrasjonen av radikalet til stede i væsken, kan det optiske spektrometeret kalibreres slik at absorpsjonen ved en spesifikk bølgelengde danner en prøve av væsken som produserer den motsvarende

radikalkonsentrasjonen i prøven. Fjerning av radikalet og/eller reaksjonsproduktene derav, er særlig foretrukket hvis den flytende hyperpolariserte forbindelsen er brukt som et kontrastmiddel for in vivo MR-avbilding av en human kropp eller en ikke-human animalsk kropp.

Et annet aspekt ifølge oppfinnelsen er nye radikaler fra formelen (I),

der

M er hydrogen eller en ekvivalent av et kation, og

R1 som er lik eller forskjellig, er-(CH2)n-X-R2,

der n er 1, 2 eller 3;

X er O eller S; og

R2 er en rett kjedet eller forgrenet d-C^alkylgruppe.

Foretrukne radikaler fra formelen (I) er radikalene der M er hydrogen eller én ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation, fortrinnsvis et alkalikation, et ammoniumion eller et organisk aminion. Andre foretrukne radikaler fra formelen (I) er radikaler der R1 er lik og er-CH2-OCH3, -CH2-OC2H5, -CH2-CH2-OCH3, -CH2-SCH3, -CH2-SC2H5eller -CH2-CH2-SCH3, aller helst -CH2-CH2-OCH3. De mest foretrukne radikalene fra formelen (I) er radikalene der M er hydrogen eller én ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation, fortrinnsvis natrium, og R1 er lik og representerer -CH2-CH2-OCH3.

Et annet aspekt ifølge oppfinnelsen er sammensetninger som består av en forbindelse som inneholder én eller flere karboksylgrupper, og et nytt radikal fra formelen (I), dvs. et radikal fra formelen (I)

der

M er hydrogen eller en ekvivalent av et kation, og

R1 som er lik eller ulik, representerer-(CH2)n-X-R2,

der n er 1, 2 eller 3;

X er O eller S; og

R2 er en rett kjedet eller forgrenet C-i-C4-alkylgruppe.

Eksempler

Eksempel 1: Syntese av tris(8-karboksy-2,2,6,6-(tetra(metoksyetyl)benzo-[1,2-4,5']bis-(1,3)ditiol -4-yl)metylnatriumsalt 10 g (70 mmol) tris(8-karboksy-2,2,6,6-(tetra(hydroksyetyl)benzo- [1,2-4,5']bis(1,3)-ditiol-4-yl)metylnatriumsalt som er blitt syntetisert i henhold til eksempel 7 av WO-A1-98/39277, ble suspendert i 280 ml dimetylacetamid under en argonatmosfære. Natriumhydrid (2,75 g) etterfulgt av metyliodid (5,2 ml) ble tilført og reaksjonen som er svakt eksotermisk, fikk fortsette 1 time i et 34 °C vannbad i 60 min. Tilsetningen av natriumhydrid og metyliodid ble gjentatt to ganger, i samme mengde for hver av forbindelsene, og etter den siste tilsetningen ble det rørt i blandingen ved romtemperatur i 68 timer. Deretter ble det tilsatt i 500 ml vann. pH-en ble justert til pH > 13 ved hjelp av 40 ml 1 M NaOH (aq), og det ble rørt i blandingen ved omgivelsestemperatur i 15 timer for hydrolyse av de formede metylesterne. Blandingen ble deretter omdannet til syre ved hjelp av 50 ml 2 M HCI (aq) til en pH på ca. 2 og 3 ganger det ekstraherte etylacetatet (500 ml og 2 x 200 ml). Den kombinerte organiske fasen ble tørket over Na2S04, og deretter evaporert til tørr tilstand. Råproduktet (24 g) ble renset ved forberedende HPLC ved bruk av acetonitril/vann som eluenter. De innsamlede fraksjonene ble evaporert for å fjerne acetonitril. Den gjenværende vannfasen ble ekstrahert med etylacetat, og den organiske fasen ble tørket over Na2S04og deretter evaporert til tørr tilstand. Vann (200 ml) ble tilsatt restproduktet, og pH-en ble nøye justert med 0,1 M NaOH (aq) til 7. Restproduktet oppløses langsomt under denne prosessen. Etter nøytralisering ble den vannholdige løsningen frysetørret.

Eksempel 2: Produksjon av hyperpolarisert 13C-pyruvat ved hjelp av<13>C-pyrodruesyre og radikalet i eksempel 1

En 20 mM løsning ble laget ved å løse opp 5,0 mg av radikalet fra eksempel 1 i 13C-i-pyrodruesyre (164 ul). Prøven ble blandet til homogenitet, og en aliquot av løsningen (41 mg) ble plassert i et prøvebeger og satt i DNP-polarisereren.

Prøven ble polarisert under DNP-forhold ved 1,2 K i et magnetisk felt på 3,35 T under bestråling med mikrobølger (93,950 GHz). Etter 2 timer ble polariseringen stoppet, og prøven ble oppløst ved hjelp av en oppløsningsenhet i henhold til WO-A-02/37132 i en vannholdig løsning av natriumhydroksid og tris(hydroksymetyl)- aminometan (TRIS), for å gi en nøytral løsning av hyperpolarisert natrium 13Cr pyruvat. Den oppløste prøven ble raskt analysert med<13>C-NMR for å fastsette polariseringen og en 19,0 %<13>C polarisering ble oppnådd.

Eksempel 3: Produksjon av hyperpolarisert<13>C-pyruvat ved hjelp av<13>C-pyrodruesyre og radikalet i eksempel 1

En 15 mM løsning ble laget ved å løse opp radikalet fra eksempel 1 (209,1 mg) i en blanding av ^Crpyrudruesyre (553 mg) og ikke anriket pyrudruesyre (10,505 g). Prøven ble blandet til homogenitet, og en aliquot av løsningen (2,015 g) ble plassert i et prøvebeger og satt i DNP-polarisereren.

Prøven ble polarisert under DNP-forhold ved 1,2 K i et magnetisk felt på 3,35 T under bestråling med mikrobølger (93,950 GHz). Etter 4 timer ble polariseringen stoppet, og prøven ble oppløst ved hjelp av en oppløsningsenhet i henhold til WO-A-02/37132 i en vannholdig løsning av natriumhydroksid og tris(hydroksymetyl)-aminometan (TRIS), for å gi en nøytral løsning av hyperpolarisert natrium 13Cr pyruvat med en total pyruvatkonsentrasjon på 0,5 M i 100 mM TRIS-buffer. I serie med oppløsningsenheten ble det koblet til en kromatografisk kolonne. Kolonnen består av en innsats (D = 38 mm; h = 10 mm) som inneholder hydrofobisk pakkemateriale (Bondesil-C18, 40UM Delenummer:12213012) som leveres av Varian. Den oppløste prøven ble tvunget gjennom kolonnen som selektivt adsorberte radikalet. Den filtrerte løsningen ble raskt analysert med<13>C-NMR for å fastsette polariseringen, og en 16,5 %<13>C polarisering ble oppnådd. Restproduktet for radikalkonsentrasjonen ble deretter analysert med et UV-spektrofotometer ved 469 nm og ble fastsatt til under påvisningsgrensen på 0,1 uM.

Claims

1. Metoder for dynamisk kjernepolarisering (DNP) av en forbindelse som inneholder én eller flere karboksylgrupper,karakterisert vedat et radikal av formelen (I)

der M er hydrogen eller en ekvivalent av et kation, og R1 som er lik eller ulik, er en rett kjedet eller forgrenet CtC6-alkylgruppe eller en gruppe -(CH2)n-X-R2 der n er 1,2 eller 3; X er O eller S og R2 er en rett kjedet eller forgrenet CrC-alkylgruppe, er brukt som det paramagnetiske midlet i dennevnte DNP-prosessen.

2. Metoden i henhold til krav 1karakterisert vedat et radikal fra formelen (I) er brukt, der M er hydrogen eller en ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation.

3. Metoden i henhold til krav 1 til 2karakterisert vedat et radikal fra formelen (I) er brukt, der M er hydrogen, et alkalikation, fortrinnsvis natrium, et ammoniumion eller et organisk aminion.

4. Metoden i henhold til krav 1 til 3karakterisert vedat et radikal fra formelen (I) er brukt, der R1 er lik.

5. Metoden i henhold til krav 1 til 4karakterisert vedat et radikal fra formelen (I) er brukt, der R1 er lik og er en rett kjedet eller forgrenet Q-C4-alkylgruppe, fortrinnsvis metyl, etyl eller isopropyl.

6. Metoden i henhold til krav 1 til 5karakterisert vedat et radikal fra formelen (I) er brukt, der R1 er lik og er-CH2-OCH3, -CH2-OC2H5, -CH2-CH2-OCH3, -CH2-SCH3, -CH2-SC2H5or -CH2-CH2-SCH3, fortrinnsvis -CH2-CH2-OCH3.

7. Metoden i henhold til kravene 1 til 6 der forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, er en endogen forbindelse, fortrinnsvis en endogen forbindelse som spiller en rolle i en metabolsk prosess i den humane kroppen eller den ikke-humane animalske kroppen.

8. Metoden i henhold til kravene 1 til 7 der forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, er en forbindelse utvalgt fra gruppen som omfatter sureaminosyrer, eddiksyre, aceteddiksyre, hydroksy-smørsyre, melkesyre, pyrodruesyre, fumarsyre, ravsyre, sitronsyre, maleinsyre, askorbinsyre og fettsyrer.

9. Metoden i henhold til kravene 1 til 8 der forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, er pyrudruesyre.

10. Metoden i henhold til kravene 1 til 9 der forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, er isotopisk anriket på kjerner med kjernespinn forskjellig fra null, fortrinnsvis med15N og/eller<13>C.

11. Radikaler fra formelen (I)

der M er hydrogen eller en ekvivalent av et kation, og R1 som er lik eller ulik, er -(CH2)n-X-R2 der n er 1, 2 eller 3; X er O eller S; og R2 er en rett kjedet eller forgrenet CrC^alkylgruppe.

12. Radikaler i henhold til krav 11 der M er hydrogen eller én ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation, fortrinnsvis et alkalikation, et ammoniumion eller et organisk aminion.

13. Radikaler i henhold til krav 11 og 12 der R1 er lik og er-CH2-OCH3, -CH2-OC2H5, -CH2-CH2-OCH3, -CH2-SCH3, -CH2- SC2H5eller -CH2-CH2-SCH3, aller helst -CH2-CH2-OCH3.

14. Radikaler i henhold til krav 11 til 13 der M er hydrogen eller én ekvivalent av et fysiologisk tolererbart kation, fortrinnsvis natrium og R1 er lik og er-CH2-CH2-OCH3.

15. Bruk av radikaler i henhold til krav 11 til 14 som paramagnetiske midler i en DNP-prosess.

16. Bruk av radikaler i henhold til krav 15 der forbindelsen som skal polariseres i den nevnte DNP-prosessen, er en forbindelse som inneholder en eller flere karboksylgrupper.

17. Sammensetning som inneholder et radikal i henhold til krav 11 til 14, og en forbindelse som inneholder én eller flere karboksylgrupper.

18. Sammensetning i henhold til krav 17 der forbindelsen som inneholder én eller flere karboksylgrupper, er en endogen forbindelse, fortrinnsvis en endogen forbindelse som spiller en rolle i en metabolsk prosess i den humane kroppen eller den ikke-humane animalske kroppen.

19. Sammensetning i henhold til krav 17 og 18 der forbindelsen sominneholder én eller flere karboksylgrupper, er en forbindelse valgt fra en gruppe som inneholder sureaminosyrer, eddiksyre, aceteddiksyre, hydroksy-smørsyre, melkesyre, pyrodruesyre, fumarsyre, ravsyre, sitronsyre, maleinsyre, askorbinsyre og fettsyrer.