Optical and relaxometric properties of monometallic (Eu(III), Tb(III), Gd(III)) and heterobimetallic (Re(I)/Gd(III)) systems based on a functionalized bipyridine-containing acyclic ligand.
A series of lanthanide complexes of [LnL(H2O)](2-) composition where Ln = Eu(III), Tb(III) or Gd(III) has been studied for determining their photophysical and relaxometric properties in aqueous solution. The bifunctional ligand L (H5BPMNTA) is an acyclic chelator based on a central functionalized 2,2'-bipyridine core and two iminodiacetate coordinating arms. The mono-aqua Eu(III) and Tb(III) complexes display attractive spectroscopic properties with an excitation wavelength at 316 nm, similar excited state lifetimes and overall quantum yields (in the ranges 0.5-0.6 ms and 10-13%, respectively) in Tris buffer (pH 7.4). The proton longitudinal relaxivity, r1, of the Gd(III) complex is 4.4 mM(-1) s(-1) at 20 MHz and 310 K, which is comparable to that of the clinically used Gd-DTPA (Magnevist®). Interestingly, the water exchange rate between the coordination site and the bulk solvent is very fast (Kex = 2.6 × 10(8) s(-1) at 310 K). The ability of the complex to bind non-covalently to human serum albumin (HSA) was also examined by relaxometric measurements. We also report the synthesis and properties of a bimetallic complex based on Gd-BPMNTA and Re(I)(bpy)(CO)3 components. In this system, the Re core exhibits interesting photophysical properties (λem = 588 nm, Φ = 1.4%) and the Gd-BPMNTA core displays improved relaxivity (r1 = 6.6 mM(-1) s(-1) at 20 MHz and 310 K), due to an increase of the rotational correlation time. Besides these appealing optical and relaxometric properties, the presence of a reactive function on the structure proposes this potential dual imaging probe for conjugation to biomolecules or nanomaterials.
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Nadine
N
Leygue
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Alexandre
A
Boulay
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Chantal
C
Galaup
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Eric
E
Benoist
NMR and Molecular Imaging Laboratory, Department of General, Organic and Biomedical Chemistry, University of Mons, 23 Place du Parc, B-7000 Mons, Belgium. luce.vanderelst@umons.ac.be and Center for Microscopy and Molecular Imaging (CMMI), Rue Adrienne Bolland, 8, B-6041 Gosselies, Belgium.
Sophie
S
Laurent
NMR and Molecular Imaging Laboratory, Department of General, Organic and Biomedical Chemistry, University of Mons, 23 Place du Parc, B-7000 Mons, Belgium. luce.vanderelst@umons.ac.be and Center for Microscopy and Molecular Imaging (CMMI), Rue Adrienne Bolland, 8, B-6041 Gosselies, Belgium.
Luce
L
Vander Elst
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Béatrice
B
Mestre-Voegtlé
CNRS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, UMR-5068, 118 Route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France. picard@chimie.ups-tlse.fr beatrice.mestre@lcc-toulouse.fr and Université de Toulouse, UPS, Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique, SPCMIB, 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France.
Claude
C
Picard