Luminescent conjugated polymers (LCPs) and luminescent conjugated oligothiophenes (LCOs) can be used as molecular probes to study diseases associated with protein aggregation. The conventionally used dyes to study and detect protein aggregates, denoted amyloid, have been Congo red (CR) and Thioflavin T (ThT). In contrast to these amyloid ligands, LCOs offer the possibility to detect aggregated proteinaceous species occurring at earlier stages of amyloid formation as well as to distinguish different morphotypes of protein aggregates. The interaction between the LCOs and the protein deposits can be studied by fluorescence spectroscopy and microscopy both in vitro and ex vivo. In this thesis we report the development of multimodal asymmetric LCOs that can be utilized with two novel techniques, Surface Plasmon Resonance (SPR) and Positron Emission Tomography (PET), to study and visualize the interaction between LCO and amyloid fibrils in real time. With SPR, we have been able to determine binding affinities between LCO and amyloid, and with PET we have shown that radiolabelled LCOs might be used as a non-invasive method to study amyloid deposits in vivo. In addition, by alteration of the backbone (change of thiophene units), and of adding different side chain functionalities, we have shown that the properties of the amyloid ligands have a huge impact of the binding to different stages or forms of protein aggregates. By making asymmetrical LCOs, which can be attached to a surface, we also foresee a methodology that will offer the possibility to create a sensitive and selective detection method, and maybe lead to a lab-on-a-chip-application.
VIII IX
POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNINGTidigare arbete i Peter Nilssons forskargrupp har visat att luminiscenta konjugerade polymerer (LCPs) och luminiscenta konjugerade oligotiofener (LCOs) kan användas som molekylära prober för att studera sjukdomar associerade till protein aggregering. De konventionellt använda markörerna för att studera och detektera proteinaggregat, så kallad amyloid, är Kongorött (CR) och Thioflavin T (ThT). I kontrast till dessa konventionella markörer har Nilssons forskargrupp visat att LCOs, på grund av deras flexibla konjugerade struktur, och laddning kan upptäcka både tidigare stadier av proteinaggregat samt också skilja på olika typer av aggregat. När LCO interagerar med proteinaggregaten kan denna interaktion studeras med fluorescens mikroskopi både in vitro och ex vivo. Arbetet i den här avhandlingen beskriver utvecklingen av amyloidligander från polymera till osymmetriska material samt två nya tekniker för att studera interaktionen mellan LCO och amyloida fibrer i realtid, Surface Plasmon Resonance (SPR) och Positron Emission Tomography (PET). Med SPR har vi kunnat bestämma bindingsaffiniteter mellan LCO och amyloida fibrer, och med PET har vi visat att radioinmärkta LCOs kan användas som en icke-invasiv metod för att studera amyloid in vivo. Under min forskarutbildning har jag syntetiserat och karaktäriserat både symmetriska och osymmetr...