Magnetogenese unter physiologischen Bedingungen mit molekularen Sonden, die auf (bio‐)chemische Analyten ansprechen

Abstract

International audienceEin neues molekulares Konzept wird beschrieben, das die Erzeugung von Magnetismus in wässriger Lösung unter dem Einfluss eines Analyten ermöglicht: Ausgelöst durch einen chemischen Reaktionspartner oder ein Enzym wird ein diamagnetischer Komplex in einen paramagnetischen Komplex umgewandelt (siehe Bild). Die zwei entworfenen Eisen(II)-Chelatkomplexe sind leicht zugänglich und funktionieren bei physiologischen Bedingungen und in Blutserum

Magnetogenese in Wasser, ausgelöst durch einen chemischen Analyten

“…Die zweite Strategie (Schema 6 B) [79] führte zu einer magnetogenen Sonde (13), die tatsächlich bei neutralem pH-Wert in physiologischem Milieu funktioniert, und zwar inklusive Blutserum. Die Sondenaktivierung enthält diesmal keinen getrennten Spacerzerfall, vielmehr mündet die Umwandlung der auslçsenden Gruppe durch den chemischen Analyten direkt in der Öffnung des Chelatrings (fett gedruckt in Schema 6 B).…”

“…Diese Einsichten ermçglichten es uns, zwei neue Strategien [40,79] zu entwickeln, um die beeindruckende Stärke des Chelateffekts zu überwinden (eine thermodynamische Hürde) und trotz der starren, polycyclischen Struktur eine ausreichend schnelle Antwortgeschwindigkeit zu erzielen (eine Aktivierungsbarriere).…”

“…[40,79] Zu spaltender fünfgliedriger Chelatring ist fett gedruckt (B). Zwei unabhängige Konzepte (A und B) magnetogener Sonden.…”

Bispidine Platform Grants Full Control over Magnetic State of Ferrous Chelates in Water

“…Mononuclear coordination compounds of iron(II) most commonly adopt one of two distinct spin states: low spin (S = 0; diamagnetic) and high spin (S = 2; paramagnetic), although a borderline case is possible: spin crossover (SCO). [1] This set of three spin states gives access to a wide range of properties and makes ferrous complexes highly attractive for applications as switches and sensors, [2][3][4] as nonheme enzyme models for biomimetic studies, [5] and as magnetic resonance imaging contrast agents. [6] There are numerous examples showing different spin states in the solid phase, including both distinct molecules and coordination polymers.…”

“…Near-room temperatures are particularly interesting because of their biological relevance and because of the associated simplicity in designing devices that do not require extensive cooling or heating. We have been especially interested [3,13,14] in obtaining a binary system of constitutionally related ferrous complexes that withstand the hydrolytic/protolytic nature of aqueous media at room temperature, while adopting either a decidedly low-spin [15] or high-spin state by only slight constitutional variation. Polyaza macrocycles would appear to be the ligands of choice because they not only confer very high stability onto their corresponding ferrous complexes, [16] but are also known to exercise higher ligand fields than their open-chain counterparts.…”