Konjugálható fluoreszcens festékanyagok tervezése, szintézise és alkalmazása

Előnézet	Szöveg (Disszertáció) Download (3MB) | Előnézet
Előnézet	Szöveg (Tézisfüzet) Download (566kB) | Előnézet
Előnézet	Szöveg (Tézisfüzet) Download (706kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

A biológiai rendszerekben zajló folyamatok molekuláris szintű nyomon követése és értelmezése kulcsfontosságú az orvosi biológia és a gyógyszerkémia számára. E területek egyre inkább a nem radioaktív, optikai eszközökkel nyomon követhető, nagy érzékenységű képalkotó módszerekre támaszkodnak. A radioizotópos jelölés előnyei mellett biztonsági, engedélyezési és hulladékkezelési terhei miatt egyre inkább a háttérbe szorul, így előtérbe kerülnek az alternatív jelölési megoldások, mint például a fluoreszcens jelölés. A hatékonyságához szükséges a megfelelő fotofizikai (abszorpciós/emissziós értékek, kvantumhatásfok), kémiai (stabilitás, funkcionalizálhatóság, oldhatóság) és biológiai (kompatibilitás, célba juttathatóság) tulajdonságokkal rendelkező festékek kiválasztása és előállítása. Munkánk célja olyan, konjugálásra alkalmas BODIPY-, rodamin- és rozamin-származékok, valamint vörös-/közeli infravörös tartományban emittáló aza-BODIPY-k szintézise volt, amelyek egyrészt biomolekulák szelektív jelölésére, másrészt fotodinámiás terápiában, mint teranosztikum (terápiás szer és diagnosztikum) alkalmazhatók. Ennek érdekében olyan funkciós csoportokat hordozó festék-alapvázakat terveztünk előállítani, melyekkel megvalósítható különböző, módosított biomolekulákkal történő konjugáció. A terminális alkin vagy fenolos hidroxilcsoportokkal rendelkező származékokat alapváz szintézisstratégiával vagy posztfunkcionalizálással állítottuk elő. A reakciókörülmények optimálása érdekében igyekeztünk az oldószermennyiséget és a halogénezett vegyületek felhasználását minimálisra szorítani, és ahol csak lehetett, mikrohullámú energiaközléssel segíteni a reakciók lejátszódását. Munkánk során többek között átmenetifém-katalizált Sonogashira reakciót, Vilsmeier-Haack formilezési és Pinnick-oxidációt alkalamztunk. Az ösztradiol hormont a 3-as hidroxilcsoportján módosítottuk és különböző hosszúságú linkerekkel láttuk el, célunk volt eredeti biológiai aktivitásának megőrzése. A konjugátumokat CuAAC reakcióval vagy éterszintézissel építettük ki. Együttműködő partnerek segítségével terveztük jellemezni az új fluorofórok és konjugátumaik spektroszkópiai tulajdonságait, elvégezni nagyfelbontású mikroszkópiás vizsgálatokat, a biológiailag aktív molekulák ösztrogénreceptorhoz való affinitásának mérését és a megfelelő kötődési konformáció igazolását számításos kémiai módszerekkel, valamint a fluorofórok biológiai hatásának vizsgálatát fotodinámiás terápiában.

Absztrakt (kivonat) idegen nyelven

The molecular-level tracking and interpretation of processes occurring in biological systems is of paramount importance for medical biology and medicinal chemistry. These fields increasingly rely on highly sensitive, non-radioactive imaging techniques that can be monitored using optical tools. Although radiolabeling offers certain advantages, its use is increasingly limited due to safety, regulatory, and waste management concerns, bringing alternative labeling strategies, such as fluorescent tagging, to the forefront. Efficient application requires the selection and preparation of dyes possessing appropriate photophysical (absorption/emission properties, quantum yield), chemical (stability, functionalizability, solubility), and biological (compatibility, targetability) characteristics. The aim of our work was to synthesize conjugatable BODIPY, rhodamine, and rosamine derivatives, as well as aza-BODIPYs emitting in the red/near-infrared range, which could be used both for selective labeling of biomolecules and in photodynamic therapy as theranostic agents. To this end, we designed dye scaffolds bearing functional groups suitable for conjugation with various modified biomolecules. Derivatives containing terminal alkyne or phenolic hydroxyl groups were prepared either via scaffold synthesis strategies or by post-functionalization. To optimize reaction conditions, we minimized the use of solvents and halogenated compounds and, whenever possible, facilitated the reactions with microwave irradiation. During our work, we employed, among others, transition-metal-catalyzed Sonogashira reactions, Vilsmeier-Haack formylation, and Pinnick oxidation. Estradiol was modified at its 3-hydroxyl group and equipped with linkers of varying lengths, with the aim of preserving its original biological activity. Conjugates were constructed using CuAAC reactions or ether synthesis. In collaboration with partners, we planned to characterize the spectroscopic properties of the new fluorophores and their conjugates, perform high-resolution microscopy studies, measure the affinity of biologically active molecules for the estrogen receptor and confirm the appropriate binding conformation using computational chemistry methods, and investigate the biological effects of the fluorophores in photodynamic therapy.

Tétel nézet