Exploring Spin Dynamics of Earth Abundant Transition Metal Ion Complexes as MRI Diagnostic Probes - STARS
Ente finanziatore
MUR - Ministero dell'Università e Ricerca
Programma di finanziamento
PRIN - Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (dal 2020)
Bando di riferimento
PRIN 2022 PNRR
Anno di presentazione del progetto
2022
Anno di approvazione del progetto
2023
Acronimo del progetto
STARS
Project ID / numero contratto
P20224R8YZ
Durata del progetto
24 mesi
Inizio del progetto
30/11/2023
Fine del progetto
29/11/2025
Ente capofila
UNITO - Università degli studi di Torino
Progetto approvato - Contributo unità di ricerca del Dipartimento
€105.708,00
Aree tematiche
Salute
Keyword
Spin dynamics
NMR relaxometry
medical diagnostic
Paramagnetic relaxation
EPR Spectroscopy
transition metal ion chelates
Stato del progetto
Approvato
Abstract
The progress and innovation of the EU health industry as well as the development of inclusive and safe health policies rely on the development of breakthrough technologies, which in turn are based on the gain of fundamental knowledge. STARS is a curiosity-driven project aiming at advancing our understanding on the spin dynamics of paramagnetic complexes of earth abundant and essential transition metal ion complexes for the design of new and safer magnetic resonance imaging (MRI) contrast agents. Metal containing contrast agents have contributed to the success of MRI as a diagnostic procedure in biomedicine. At present contrast agents are almost exclusively Gd(III) based chelates and 8% of the Gd market share is absorbed by the manufacture of pharmaceutical products for MRI applications. However, criticalities related to Gd supply risks, as well as concerns on its long-term safety, call for possible alternatives. The overarching objective of STARS is to explore Gd substitutes based on abundant and well biologically tolerated paramagnetic first-row transition-metal ions (TMI) such as Cu(II) and V(IV). We plan to combine advanced electron and nuclear magnetic resonance techniques and computational modelling to provide a new and deep understanding of the factors governing the spin dynamics and the relaxivity of a library of Cu and V chelates under different experimental conditions (pH, redox environment, etc). In addition, their potential as a switchable redox sensing contrast agents will be also investigated, exploiting the redox conversion between paramagnetic (Cu(II) and V(IV)) and diamagnetic (Cu(I) and V(V)) redox states. Building upon the partners’ different and complementary competences, STARS will converge towards the following objectives: (O1): To develop an integrated general Magnetic Resonance approach based on the complementary use of advanced EPR and 1H NMR relaxometric techniques for the characterization of paramagnetic relaxivity. (O2): To understand the mechanism of proton relaxation of V(IV) and Cu(II) complexes, assess the role of contact contributions, optimize water interactions, proton exchange and field strength dependence of electronic relaxation of complexes of differing geometry. (O3): To develop a general methodology to translate the analytical results in new advances of health technologies, including optimization of redox responses for the development of activatable compounds, capable of responding to external stimuli such as pH changes. The results are expected to provide the first comprehensive characterization of the relaxivity properties of V and Cu complexes, developing a new holistic approach for the determination of spin dynamic properties of paramagnetic TMI in solution. This knew knowledge will provide guidelines to tune and engineer the relaxation properties of paramagnetic complexes enabling the replacement of critical elements such as Gd and improving the accuracy of existing diagnostic processes.
I dati relativi ai progetti sottomessi (a titolo esemplificativo: nome ente finanziatore, titolo del progetto, nome del Principal Investigator, elenco dei partner ......) sono raccolti e organizzati in maniera aggregata all'interno del database "UPO Progetti". Tale database ha lo scopo di raccogliere tutti i dati relativi ai progetti di ricerca sottomessi per conto dell'Ateneo (sia che questi siano stati approvati o non approvati a seguito della sottomissione). Tali dati sono utilizzati con lo scopo di raccogliere statistiche aggregate, per l'ottimizzazione della gestione dei processi di sottomissione dei progetti e per la valutazione statistica dei progetti presentati dai ricercatori, al fine di comprendere a livello statistico quale sia il numero di progetti presentati e la percentuale di approvazione degli stessi, oltre che indagare sui fattori che non hanno consentito l'approvazione del progetto. La valutazione ha esclusiva finalità di tipo statistico e si basa sull'analisi di dati aggregati, non prevede alcun monitoraggio/ performance dei ricercatori in relazione al numero di progetti presentati o al tasso di approvazione/ non approvazione. Si precisa che i dati sono trattati rispettando ogni misura cautelativa della sicurezza e riservatezza. Se desidera ottenere maggiori informazioni in relazione alle analisi effettuate su tali dati, può rivolgersi alla Divisione Ricerca e Sviluppo o al DPO dell'Ateneo (dpo@uniupo.it)