Entwicklung und Synthese neuartiger Silicium-basierter Fluorid-Akzeptoren für Anwendungen als Radiotracer in der Positronen-Emissions-Tomographie

Abstract

Die Positronen-Emissions-Tomographie zählt zu den wichtigsten diagnostischen Methoden der Nuklearmedizin. In Kombination mit der Computertomographie ermöglicht sie eine nichtinvasive Bildgebung zur morphologischen und funktionellen Darstellung von Gewebe. Für die Aufnahme der Bilder werden den behandelten Personen Radiopharmazeutika verabreicht, die einen radioaktiv markierten Tracer enthalten und die Aufnahme der Schnittbilder erst ermöglichen. Abhängig vom jeweiligen Einsatzgebiet kann eine Vielzahl von Verbindungsklassen als Radiotracer eingesetzt werden. Eine noch relativ neue, aber bereits klinisch eingesetzte Variante stellen die Silicium-basierten Fluorid-Akzeptoren (SiFA-Verbindungen) dar. Diese enthalten eine 19F Si-Bindung, die unter milden Reaktions-bedingungen durch einen Isotopenaustausch mit radioaktivem 18F markiert werden kann. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Erweiterung des Spektrums einsetzbarer Markierungsvorläufer. Zunächst wurde versucht, die bekannten SiFA-Verbindungen durch Konjugation an wasserlösliche, bifunktionalisierte Cyclodextrine hydrophiler zu machen, um die Anwendbarkeit in vivo zu vereinfachen. Anschließend konnten SiFA-Derivate mit bisher unbekanntem Substitutionsmuster am Siliciumatom synthetisiert, sowie einige ihrer experimentellen und theoretischen hydrolytischen Halbwertszeiten ermittelt werden. Schließlich gelang die Synthese neuartiger CycloSiFA-Derivate als Weiterentwicklung der klassischen [19F]SiFA-Markierungsvorläufer. Diese enthalten eine Si N-Bindung und lassen sich unter Ringöffnung markieren. Dabei werden Gleichgewichtsreaktionen umgangen, sodass idealerweise Radiotracer mit hohen Aktivitäten zugänglich sind. Zusätzlich konnte eine kleine Bibliothek funktionalisierter CycloSiFA-Verbindungen aufgebaut werden, die eine effiziente On-Demand-Kupplung an biologisch aktive Moleküle ermöglichen sollte. Neben Experimenten zu Folgereaktionen sowie Testreaktionen zur Kupplung an kleinere Moleküle, konnte durch eine Kooperation mit der Forschungsgruppe SCHIRRMACHER auch ein Protokoll zur Radiomarkierung der CycloSiFA-Derivate mit 18F erarbeitet werden.