Rigide oxo- und thioetherbasierte Luminophore für den Einsatz in der biomedizinischen Bildgebung
Die Suche nach biokompatiblen Luminophoren, die neben maßgeschneiderten photophysikalischen Eigenschaften auch einfach und kostengünstig synthetisiert werden können, stellt bis heute eine der größten Herausforderungen der biomedizinischen Chemie dar. Vor diesem Hintergrund befasst sich die vorliegende Dissertation mit der Entwicklung neuartiger Luminophore für den Einsatz in der biomedizinischen Bildgebung. Durch ein intrinsisch gewähltes Design auf Basis rigider Oxo- und Thioether besitzen diese Emitter SSSE-Eigenschaften, wodurch sie sowohl im gelösten als auch im festen Zustand fluoreszieren können. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Funktionalisierung der Luminophore basierend auf einer Kombination verbrückter Oxo- und Thioether mit Dopamin. Der gewählte Ansatz erlaubt zum einen die stufenweise Einstellung photophysikalischer Eigenschaften wie Quantenausbeute und Emissionswellenlänge beziehungsweise Stokes-Verschiebung über die Wahl des Verbrückungsmusters des Luminophors. Zum anderen ermöglicht die seitliche Aminogruppe des Dopamins die einfache Einführung weiterer bioaktiver Einheiten mittels Peptidkupplung, wodurch ein breites Spektrum unterschiedlicher biologischer Targets erfolgreich adressierte werden konnte, darunter HeLa-Zellen, verschiedene Bakterienstämme und Paramecium tetraurelia, ein Vertreter der Protisten. In einem Ausblick werden am Ende dieser Arbeit zwei weitere Ansätze zur Erweiterung des beschriebenen Konzeptes um eine Auswahl verschiedener bioaktiver Einheiten vorgestellt. Mit dem Ziel der Visualisierung der Gentransfektion sowie der Identifizierung verschiedener Glykoproteine soll insbesondere die Spezifität der Luminophore gesteigert werden, um ein vielfältiges Anwendungsspektrum in der biomedizinischen Forschung zu eröffnen.
The research for biocompatible luminophores, which can be synthesised easily and cost-effectively in addition to having tailored photophysical properties, is still one of the greatest challenges in biomedical chemistry today. In this context, this thesis addresses the development of novel luminophores for use in biomedical imaging. Due to an intrinsically chosen design based on rigid oxo- and thioethers, these emitters have SSSE properties, enabling them to fluoresce in both the dissolved and solid state. The focus of the work is on the functionalisation of luminophores based on a combination of bridged oxo- and thioethers with dopamine. On the one hand, the chosen approach allows the gradual adjustment of photophysical properties such as quantum yield and emission wavelength or Stokes shift via the choice of the bridging pattern of the luminophore. On the other hand, the lateral amino group of the dopamine enables the simple introduction of further bioactive units by using peptide coupling, whereby a broad spectrum of different biological targets could be successfully addressed, including HeLa cells, various bacterial strains and paramecium tetraurelia, a representative of the protists. In an outlook at the end of this thesis, two further approaches to extend the described concept to a selection of different bioactive moieties are presented. With the aim of visualising gene transfection and identifying different glycoproteins, the specificity of the luminophores is to be increased in order to open up a wide range of applications in biomedical research.