Die Autoren danken Dr. JJ van der Klink für die Unterstützung bei der Auswahl und Montage der Ausrüstung, sowie Dr. F. Kateb und Dr. G. Bertho für nützliche Diskussionen. AC wurde von der Swiss National Science Foundation (Grant PPOOP2_157547) unterstützt. Wir erkennen Finanzierung von Paris Sorbonne Cité (NMR @ Com, DIM Analytics, Ville de Paris, der Fondation de la Recherche Médicale (FRM ING20130526708) und der Parteneriat Hubert Curien Brancusi 32662QK. Unser Team ist Teil Equipex Programme Paris-en-Resonanz und CACSICE.

HINWEIS: Alle Analysedaten wurde kommerzielle Software durchgeführt werden. 1. Bereiten Sie die polarisierende Lösung <ol><li> Bereiten 2 ml einer 1,12 M 13 C-markierten Natriumpyruvat (Na + [CH 3 -CO- 13 COO] -, Substrat) Lösung, dotiert mit 33 mM TEMPOL Radikal (4-Hydroxy-2,2,6,6- tetramethylpiperidin-1-oxyl, Polarisationsmittel) 4 in 2: 1 D 2 O / d 6 ethanol für 13 C-Beobachtungen. ACHTUNG: Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung muss aufgrund der Entflammbarkeit von d 6 ethanol genommen werden. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Radikalkonzentration im Hinblick auf die erzielten Polarisation optimal ist. <ol><li> Ändern Sie leicht die radikale Konzentration der Lösung im Punkt 1.1 (beispielsweise bis 30 mm oder 35 mm). </li><li> Bestimmen iterativ die Solid-State-Erweiterung (siehe Schritt 3) und finden die radikale Konzentration, die zur maximalen Verbesserung führt. </li></ol></li></ol> 2. PolarizatIon <ol><li> Senken Sie die DNP Kryostat-Temperatur durch das Abkühlungsverfahren. Klicken Sie auf die &quot;Abklingzeit&quot; -Taste auf dem Kryostaten Softwareschnittstelle (2D). </li><li> Sammeln von flüssigem Helium in der DNP Kryostaten durch den Füllvorgang. Klicken Sie auf die &quot;Füllung&quot;, um auf den Kryostaten Softwareschnittstelle (2D). </li><li> Platzieren 300 ul des optimierten Polarisations Lösung aus Schritt 1.1 in den Probenbehälter mit dem DNP Polarisator vorgesehen. Frieren Sie den Probenbehälter mit der Probe im Inneren indem Sie es vorsichtig in einem Bad aus flüssigem Stickstoff getaucht. </li><li> Beseitigen des flüssigen Stickstoffs, die durch Extraktion der Probenbehälter aus dem Bad aus flüssigem Stickstoff und Drehen der Oberseite nach unten nach dem Gefrieren Prozedur (Schritt 2.3) in dem Probenbehälter vorhanden sein können. Hinweis: Dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung, eine gründliche Lösung der Probe zu erhalten (siehe Schritt 5). </li><li> Legen Sie die Probe in den Kryostaten. Hinweis: Dieses Step, bestehend aus den folgenden Unterschritt muß schnell durchgeführt werden (dh in weniger als 10-20 sec), um die Probe vor dem Schmelzen zu verhindern. <ol><li> Setzen Sie den Probenbehälter in den Probenhalter. Setzen Sie den Probenhalter in der Haupt Kryostaten Einsatz. Legen Sie die Mikrowellen-Wellenleiter in den Probenhalter. </li></ol></li><li> Senken Sie die Kryostat-Temperatur durch Starten des 1 K Kühlverfahren. Klicken Sie auf &quot;1K Kühl&quot; -Taste auf dem Kryostaten Softwareschnittstelle (2D). </li><li> Schalten Sie die Mikrowellenquelle auf und die Probe bestrahlen. Klicken Sie auf &#39;MW-ON &quot;-Taste auf dem Kryostaten Softwareschnittstelle (2D). </li></ol> 3. Festkörper-NMR-Messungen <ol><li> Ziehen Sie das Koaxialkabel des NMR-Konsole Detektionskanal des Spektrometers Spule durch den Stecker gegen den Uhrzeigersinn rotierenden um 90 ° und ziehen es. Stecken das Koaxialkabel des Detektionskanal zu dem Koaxialverbinder des KryostatenNMR-Spule. Setzen Sie den Stecker des NMR-Konsolenkabel in die Buchse des Kryostaten NMR-Spule, die Aufmerksamkeit auf die Ausrichtung Stift zahlen; Drücken Sie, und um 90 ° drehen den Stecker im Uhrzeigersinn. </li><li> Messen Sie die NMR thermische Signal in der Festkörper am Standort Kryostaten eine einfache Puls-acquire Sequenz mit unkalibrierten niedrig Flip-Winkelimpulse wiederholt in einem Intervall von T = 5 min verwenden. Nach der Messung der Einrichtung, in der Befehlszeile der Software &#39;zg&#39; schreiben, und drücken Sie die Tastaturtaste &quot;Enter&quot;. Wenden Sie sich an NMR-Spektrometer Bedienungsanleitung für weitere Einzelheiten über Spektrometer Betrieb und Messaufbau. </li><li> Messen Sie die DNP-verstärkten NMR-Signal. Wiederholen Sie die Schritte von Schritt 3.2 nach dem DNP-Prozess initiiert, wie in Abschnitt 2 beschrieben. </li><li> Trennen Sie das NMR-Konsole Detektionskanal Koaxialkabel aus dem Kryostaten NMR-Spule durch den Stecker gegen den Uhrzeigersinn rotierenden um 90 ° und ziehen es. Stecken Sie das Koaxialkabel des detection Kanal zu dem Koaxialverbinder des Spektrometers Spule. Setzen Sie den Stecker des NMR-Konsolenkabel in die Buchse des Spektrometers Spule, die Aufmerksamkeit auf die Ausrichtung Stift zahlen; Drücken Sie, und um 90 ° drehen den Stecker im Uhrzeigersinn. </li></ol> 4. Optimieren Sie die Homogenität des Hauptmagneten Field ( &quot;Unterlegbleche &#39;) <ol><li> Platzieren in dem Spektrometer ein Röhrchen mit 500 ul Mischung in früheren Experimenten erzeugt (das heißt, nach Schritt 6.2). </li><li> Führen NMR-Spektrometer Shim durch die aktuelle Variation in den Trimm-Gradientenspulen für die maximale suchen &#39;sperren&#39; Signal von Deuterium. Wählen Sie den entsprechenden Trimmspule durch die entsprechende Taste auf der NMR-Konsole schieben. <ol><li> Drehen Sie den Knopf auf der NMR-Konsole, um die Drehrichtung zu bestimmen, die das Sperrsignal erhöht. Weiter drehen, bis das Signal ein Maximum erreicht. Wählen Sie ein anderes Trimmspule und wiederholen Sie die Maximierung unbis ein lokales Maximum für alle Trimmspulen gefunden wird. Wenden Sie sich an NMR-Spektrometer Bedienungsanleitung für weitere Details. Am Ende, entfernen Sie die Probe zur Verriegelung verwendet. </li></ol></li></ol> 5. Die Auflösung <ol><li> Legen 5 ml D 2 O in der Auflösung Einsatz Kessel. Unter Druck setzen und den D 2 O mittels der Widerstandsdraht erwärmt, bis T ≈ 180-200 ° C erreicht wird. Klicken Sie auf das &quot;Vorbereiten Heater&quot; -Taste auf dem Kryostaten Softwareschnittstelle (2D). </li><li> Nach Beendigung der Probenpolarisationsverfahren (beispielsweise nach 3 T DNP), unter Druck der Kryostat etwas über Raumdruck. Klicken Sie auf die &quot;SS-Operations-Taste auf der Kryostat Softwareschnittstelle (2D). Entfernen Sie den Mikrowellenleiter aus der Auflösung Einsatz. </li><li> Gleiten die Auflösung Einsatz (3B) nach unten in den Probenhalter (3A-c). Die Auflösung Einsatz hat den Boden des Probenhalters zu erreichen und fest eine dichte Verbindung mit dem Probenbehälter zu machen, um gedrückt werden müssen D 2 O undicht im Kryostaten zu vermeiden. </li><li> Drücken Sie die Hardware-Trigger (3C-h) die Auflösung Sequenz zu beginnen, eine vorbestimmte Zeitabfolge von pneumatischen Ventilen Operationen. </li></ol> 6. Injection <ol><li> Vor Auflösung Ort ein 5 mm NMR-Röhrchen, das 500 &amp; mgr; l Probe (zB D 2 O für <img alt="Equation13" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation13.jpg" width="29" /> Messung in Schritt 7 oder LDH-Lösung aus Schritt 8 zur enzymatischen Aktivitätsmessungen in Schritt 9), in dem Isozentrum des T 11,74 NMR-Spektrometer (siehe Schritt 4). </li><li> Kurz nach der Auflösung (Schritt 5), Mischung 500 ul hyperpolarisierten Lösung mit der in dem NMR-Spektrometer in Schritt 6.1 gesetzt Probe. <ol><li> Manuelle Injektion: sammeln, um die hyperpolarisiertenLösung am Ende einer 2,5 m langen Rohrweiche in einem Becherglas nahe dem NMR-Spektrometer Magnet platziert. Manuell 500 ul hyperpolarisierte Lösung in das Probenröhrchen durch eine maßgeschneiderte Kapillarsystem NMR injizieren. </li><li> Automatische Injektion: vor dem Auflösungsprozess, schließen Sie das Übertragungsrohr auf eine automatisierte maßgeschneiderte Einspritzvorrichtung, die die hyperpolarisierte Lösung aus dem Heliumgas für die Übertragung verwendet trennt. Das Gerät liefert automatisch 500 &amp; mgr; l von hyperpolarisiertem Lösung in das Probenröhrchen. </li></ol></li></ol> 7. Flüssige-NMR-Messung <ol><li> Nach der Auflösung, messen die NMR hyperpolarisierten Signal aus der Probe in das Spektrometer durch eine Reihe von 10 ° Kippwinkel Puls-acquire Sequenzen von 1,5 sec im Abstand des Fortschreitens der Magnetisierung des Substrats (A) und das Produkt (B) zu folgen. Nach der Messung der Einrichtung, in der Befehlszeile der Software &#39;zg&#39; schreiben und drücken Sie die &amp; #39; Enter &#39;Tastaturtaste. Wenden Sie sich an NMR-Spektrometer Bedienungsanleitung für weitere Einzelheiten über Spektrometer Betrieb und Messaufbau. </li><li> Sobald die Magnetisierung vollständig entspannt (dh nach T = 10 T 1), thermisches Signal durch eine Reihe von 90 ° Kippwinkel Pulssequenzen erwerben die NMR messen Abstand von t = 3 T 1 ≈ 3 min. Nach der Messung der Einrichtung, in der Befehlszeile der Software &#39;zg&#39; schreiben, und drücken Sie die Tastaturtaste &quot;Enter&quot;. Wenden Sie sich an NMR-Spektrometer Bedienungsanleitung für weitere Einzelheiten über Spektrometer Betrieb und Messaufbau. </li></ol> 8. Herstellung von Enzym-haltigen Proben (spezifisch für die Pyruvat-to-Lactat-Transformation) <ol><li> Bereiten Sie die Reaktionspuffer mit folgender Rezeptur: 50 mM reduziertes Nicotinamidadenindinucleotid (NADH), 1 mM Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), 0,1 mM Dithiothreitol (DTT) in 0,1 M Phosphatpuffer, pH =7.0. </li><li> Bereiten Sie eine Kaninchenmuskel LDH-Lösung 1 U / ml frisch zubereitet in Reaktionspuffer mit 20 ug / ml Rinderserumalbumin, BSA. </li><li> Mischen Sie 478 ul Reaktionspuffer (Schritt 8.1), 20 &amp; mgr; l D 2 O zu ermöglichen Spektrometer Feldstabilisierung ( &quot;Sperr &#39;) und 2 ul LDH-Lösung (Schritt 7.2). </li><li> Legen Sie die 500 ul Lösungsvolumen hergestellt in Schritt 8.3 in ein 5 mm NMR-Röhrchen und setzen Sie den Schlauch in die 500-MHz-NMR-Spektrometer. </li></ol> 9. Vollständige enzymatische Reaktionsgeschwindigkeit Messverfahren <ol><li> Bereiten Sie die polarisierende Probe (Schritt 1) ​​und polarisieren sie (Schritt 2). </li><li> Führen Sie auf dem Spektrometer Shim (Schritt 4) und bereiten die enzymatische Probe (Schritt 8). </li><li> Führen die Auflösung (Schritt 5) und der Injektion (Schritt 6). </li><li> Messen einer Reihe von Signalen von der hyperpolarisierten Probe mit 10 ° Kippwinkel Impulse Nahmen Abstand von 1,5 s (Schritt 7). Dieser Schritt ermöglicht das hyperpolarisierte MessSignalabfall und das Signal Anhäufung von Stoffwechselprodukten. </li></ol> 10. Fitting <ol><li> Für jedes Spektrum in Schritt erworben 9.4, identifizieren die Spitzen entsprechend Substrat (A) und Produkt (B) bzw. und integrieren sie (Bestimmung der Fläche der Peaks). Die Spitzen Integrale geben die Kurssignale Magnetisierungszeit (M (A, B) (t), siehe Gleichung 2). </li><li> Unter Verwendung der Lösung der Gleichung (2) bestimmen den Wert F = (R + A k eff ) Aus einem einfachen exponentiellen Anpassung der in Schritt 10.1 integriert Substrat Signals. </li><li> Mit dem Wert F = (R A + k eff ) Bestimmt in Schritt 10.2, k eff und R B aus einer Anpassung des Produktsignals M B (t) mit der Funktion bestimmen, durch die Integration der Gleichung (2) erhalten. Wenden Sie sich an repräsentativen Ergebnisse Abschnitt (Enzymatic Aktivität und Stoffwechselmessungen) für Details auf die Reaktion Modellierung, Anpassung und HF-Korrektur. </li></ol>

<ol>
	<li>Overhauser, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization+of+Nuclei+in+Metals.">Polarization of Nuclei in Metals.</a> Phys. Rev. 92 (2), 411-415 (1953).</li><li>Abragam, A., Goldman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+dynamic+nuclear+polarisation.">Principles of dynamic nuclear polarisation.</a> Rep. Prog. Phys. 41 (3), 395 (1978).</li><li>Wolber, J., Ellner, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+highly+polarized+nuclear+spins+in+solution+using+dynamic+nuclear+polarization.">Generating highly polarized nuclear spins in solution using dynamic nuclear polarization.</a> Nuc. Inst. Met. Phys. Res. Sec. A. 526 (1-2), 173-181 (2004).</li><li>Cheng, T., Capozzi, A., Takado, Y., Balzan, R., Comment, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Over+35%+liquid-state+13C+polarization+obtained+via+dissolution+dynamic+nuclear+polarization+at+7+T+and+1+K+using+ubiquitous+nitroxyl+radicals.">Over 35% liquid-state 13C polarization obtained via dissolution dynamic nuclear polarization at 7 T and 1 K using ubiquitous nitroxyl radicals.</a> PCCP. 15 (48), 20819-20822 (2013).</li><li>Ardenkjaer-Larsen, J. H., Fridlund, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+in+signal-to-noise+ratio+of+&gt;+10,000+times+in+liquid-state+NMR.">Increase in signal-to-noise ratio of &gt; 10,000 times in liquid-state NMR.</a> PNAS. 100 (18), 10158-10163 (2003).</li><li>Day, S. E., Kettunen, M. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+tumor+response+to+treatment+using+hyperpolarized+13C+magnetic+resonance+imaging+and+spectroscopy.">Detecting tumor response to treatment using hyperpolarized 13C magnetic resonance imaging and spectroscopy.</a> Nat. Med. 13 (11), 1382-1387 (2007).</li><li>Keshari, K. R., Wilson, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperpolarized+[2-13C]-Fructose:+A+Hemiketal+DNP+Substrate+for+In+Vivo+Metabolic+Imaging.">Hyperpolarized [2-13C]-Fructose: A Hemiketal DNP Substrate for In Vivo Metabolic Imaging.</a> JACS. 131 (48), 17591-17596 (2009).</li><li>Zeng, H., Lee, Y., Hilty, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Rate+Determination+by+Dynamic+Nuclear+Polarization+Enhanced+NMR+of+a+Diels&#8722;Alder+Reaction.">Quantitative Rate Determination by Dynamic Nuclear Polarization Enhanced NMR of a Diels&#8722;Alder Reaction.</a> An. Chem. 82 (21), 8897-8902 (2010).</li><li>Harrison, C., Yang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+kinetic+models+for+analysis+of+pyruvate-to-lactate+exchange+by+hyperpolarized+13C+NMR.">Comparison of kinetic models for analysis of pyruvate-to-lactate exchange by hyperpolarized 13C NMR.</a> NMR in Biom. 25 (11), 1286-1294 (2012).</li><li>Allouche-Arnon, H., Gamliel, A., Sosna, J., Gomori, J. M., Katz-Brull, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+visualization+of+betaine+aldehyde+synthesis+and+oxidation+using+hyperpolarized+magnetic+resonance+spectroscopy.">In vitro visualization of betaine aldehyde synthesis and oxidation using hyperpolarized magnetic resonance spectroscopy.</a> Chem. Comm. 49 (63), 7076-7078 (2013).</li><li>Lerche, M. H., Meier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+dynamic+nuclear+polarization-NMR+on+blood+plasma+for+assays+of+drug+metabolism.">Quantitative dynamic nuclear polarization-NMR on blood plasma for assays of drug metabolism.</a> NMR in Biom. 24 (1), 96-103 (2011).</li><li>Nelson, S. J., Kurhanewicz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+Imaging+of+Patients+with+Prostate+Cancer+Using+Hyperpolarized+[1-13C]Pyruvate.">Metabolic Imaging of Patients with Prostate Cancer Using Hyperpolarized [1-13C]Pyruvate.</a> Sci. Trans. Med. 5 (198), 198ra108 (2013).</li><li>Kurhanewicz, J., Vigneron, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Cancer+Metabolism+by+Imaging+Hyperpolarized+Nuclei:+Prospects+for+Translation+to+Clinical+Research.">Analysis of Cancer Metabolism by Imaging Hyperpolarized Nuclei: Prospects for Translation to Clinical Research.</a> Neoplasia. 13 (2), 81-97 (2011).</li><li>Comment, A., Merritt, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperpolarized+Magnetic+Resonance+as+a+Sensitive+Detector+of+Metabolic+Function.">Hyperpolarized Magnetic Resonance as a Sensitive Detector of Metabolic Function.</a> Biochem. 53 (47), 7333-7357 (2014).</li><li>Carravetta, M., Johannessen, O. G., Levitt, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+the+T-1+limit:+Singlet+nuclear+spin+states+in+low+magnetic+fields.">Beyond the T-1 limit: Singlet nuclear spin states in low magnetic fields.</a> PRL. 92 (15), 153003 (2004).</li><li>Carravetta, M., Levitt, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+long-lived+nuclear+spin+states+in+solution+nuclear+magnetic+resonance.+I.+Singlet+states+in+low+magnetic+field.">Theory of long-lived nuclear spin states in solution nuclear magnetic resonance. I. Singlet states in low magnetic field.</a> J. Chem. Phys. 122 (21), 214505 (2005).</li><li>Vasos, P. R., Comment, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lived+states+to+sustain+hyperpolarized+magnetization.">Long-lived states to sustain hyperpolarized magnetization.</a> PNAS. 106 (44), 18469-18473 (2009).</li><li>Claytor, K., Theis, T., Feng, Y., Warren, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+long-lived+13C2+state+lifetimes+at+natural+abundance.">Measuring long-lived 13C2 state lifetimes at natural abundance.</a> JMR. 239, 81-86 (2014).</li><li>Pileio, G., Carravetta, M., Hughes, E., Levitt, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+long-lived+nuclear+singlet+state+of+N-15-nitrous+oxide+in+solution.">The long-lived nuclear singlet state of N-15-nitrous oxide in solution.</a> JACS. 130 (38), 12582-12583 (2008).</li><li>Stevanato, G., Hill-Cousins, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Nuclear+Singlet+Lifetime+of+More+than+One+Hour+in+Room-Temperature+Solution.">A Nuclear Singlet Lifetime of More than One Hour in Room-Temperature Solution.</a> Ange. Chem. Int. Ed. 54 (12), 3740-3743 (2015).</li><li>Ghosh, R. K., Kadlecek, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+the+Persistent+Singlet+State+of+N(2)O+in+Blood+and+Other+Solvents-Potential+as+a+Magnetic+Tracer.">Measurements of the Persistent Singlet State of N(2)O in Blood and Other Solvents-Potential as a Magnetic Tracer.</a> MRM. 66 (4), 1177-1180 (2011).</li><li>Harris, T., Eliyahu, G., Frydman, L., Degani, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+hyperpolarized+13C1-pyruvate+transport+and+metabolism+in+living+human+breast+cancer+cells.">Kinetics of hyperpolarized 13C1-pyruvate transport and metabolism in living human breast cancer cells.</a> PNAS. 106 (43), 18131-18136 (2009).</li><li>Comment, A., van den Brandt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+performance+of+a+DNP+prepolarizer+coupled+to+a+rodent+MRI+scanner.">Design and performance of a DNP prepolarizer coupled to a rodent MRI scanner.</a> Conc. Mag. Res. B. 31 (4), 255-269 (2007).</li><li>Balzan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for Molecular Magnetic Resonance Imaging and Magnetic Resonance Spectroscopy using Hyperpolarized Nuclei. 5966, 1-140 (2013).</li><li>Bornet, A., Melzi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boosting+Dissolution+Dynamic+Nuclear+Polarization+by+Cross+Polarization.">Boosting Dissolution Dynamic Nuclear Polarization by Cross Polarization.</a> JPC Letters. 4 (1), 111-114 (2013).</li><li>Bowen, S., Hilty, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+sample+injection+for+hyperpolarized+NMR+spectroscopy.">Rapid sample injection for hyperpolarized NMR spectroscopy.</a> PCCP. 12 (22), 5766-5770 (2010).</li><li>Cavadini, S., Vasos, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Singlet+states+open+the+way+to+longer+time-scales+in+the+measurement+of+diffusion+by+NMR+spectroscopy.">Singlet states open the way to longer time-scales in the measurement of diffusion by NMR spectroscopy.</a> Conc. Mag. Res. A. 32 (1), 68-78 (2008).</li><li>Ahuja, P., Sarkar, R., Vasos, P. R., Bodenhausen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lived+States+in+Multiple-Spin+Systems.">Long-lived States in Multiple-Spin Systems.</a> Chem. Phys. Chem. 10 (13), 2217-2220 (2009).</li><li>Ahuja, P., Sarkar, R., Jannin, S., Vasos, P. R., Bodenhausen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proton+hyperpolarisation+preserved+in+long-lived+states.">Proton hyperpolarisation preserved in long-lived states.</a> Chem. Comm. 46 (43), 8192-8194 (2010).</li><li>Sarkar, R., Comment, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proton+NMR+of+15N-Choline+Metabolites+Enhanced+by+Dynamic+Nuclear+Polarization.">Proton NMR of 15N-Choline Metabolites Enhanced by Dynamic Nuclear Polarization.</a> JACS. 131 (44), 16014-16015 (2009).</li></ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben

Die kritischen Punkte der Auflösung DNP-NMR-Experiment sind: (i) das Niveau der Polarisation für das Substrat erreicht, das die niedrigste Produktkonzentration, die für Experimente sowie die Anzahl der Signalnahmen bestimmt, die durchgeführt werden können, und (ii) die Lebensdauern der Magnetisierung auf die Dauer der Übertragung zwischen der Polarisation und der Detektionsorte und auf die Geschwindigkeit der Substrat Transformation verglichen. Das Einspritzsystem der DNP-Setup Auflösung hierin ermöglicht in wen...

Dynamische Kernpolarisation (DNP), 1,2 eine Technik entwickelt, um die Kernspinpolarisation zu erhöhen, das heißt, das Ungleichgewicht zwischen &quot;oben&quot; und &quot;unten&quot; Spinpopulationen (P = [N ↑ - N ↓] / [N ↑ + N ↓]), wurde zum ersten Mal in den 1950er Jahren eingeführt. Kernspins wie 13 C bis zu P = 10 -1 unter günstigen Bedingungen polarisiert werden, typischerweise bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1 K und in einem Magnetfeld von 3,357 T. 3,4 ein Durchbruch für biologische Anwendungen kamen in der frühen 2000er Jahren mit der Entwicklung von Lösungs DNP, die bei der Auflösung von gefrorenen polarisierten Proben in überhitztem Wasser besteht, während die hohe Kernpolarisation Ebene bei niedriger Temperatur erhalten Halte. 5 die Flüssigkeit-NMR-Signal um einen Faktor 10 3 -10 4 verstärkt wird im Vergleich zu verbreitetRT NMR Bedingungen thermisch polarisiert. Dissolution DNP ist daher ein Weg, um nicht-invasiv messen biochemischen Reaktionsgeschwindigkeiten in situ in Echtzeit, so dass die Überwachung Dynamik durch NMR mit einer zeitlichen Auflösung von 1 s oder weniger. 6 - 10 wurde es möglich, auch sehr geringe Konzentrationen von Analyten in erkennen 11. Unter den nicht-invasive Bildgebungsverfahren Molekül ist hyperpolarisierten NMR die einzige Technik, die ein Substrat und seine Stoffwechselprodukte in Echtzeit gleichzeitige Messung ermöglicht. Dissolution DNP mit Enthusiasmus in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen empfangen wurde im Bereich von in vitro NMR zu klinischen MRI 12 und den vielversprechendsten Anwendungen der in situ verbunden sind Überwachung des Stoffwechsels. 13,14 Die Hauptbegrenzung der Auflösung DNP ist, dass nach einer Zeit auf die Reihenfolge der fünffachen Längs Relaxationszeitkonstante T 1, das polare verbesserterung verloren. Kernspins Lager ausstellenden relativ lange T 1 ist es daher notwendig, Moleküle zu verwenden. Um die Zeitspanne des Polarisationsverstärkung erstrecken, langsam entspannende Kernspinzuständen, bekannt als langlebige Zustände (LLS), verwendet werden. 15 - 17 LLS sind unempfindlich gegenüber der intra-Paar Dipol-Dipol-Wechselwirkung, so dass ihre charakteristische Relaxationszeit, T LLS kann als T 1 viel länger sein. 18 eine Magnetisierungs Lebensdauer von zehn Minuten bis zu 1 Stunde daher erhalten werden konnte, 19,20 und LLS wurden sowohl für magnetische Resonanzspektroskopie (MRS) vorgeschlagenen und MRT. 21 Die wichtigsten Punkte, die für das Studium enzymatische Reaktionsgeschwindigkeiten von hyperpolarisierten NMR sind sorgfältig optimiert werden müssen: (i) maximieren die Solid-State-Polarisation und (ii) die Polarisationsverlust während der Übertragung des hyperpolarisierten Lösung aus der minimierenPolarisator zur NMR-Spektrometer. Dieser Artikel beschreibt die Anpassung eines maßgeschneiderten Auflösung DNP Gerät und Einspritzsystem enzymatischen Reaktionen zu untersuchen. Die Eigenschaften und die Leistung der Einrichtung wird mit der bekannten und weit verbreiteten hyperpolarisiertem Substrat [1- 13 C] Pyruvat nachgewiesen werden. Die Hauptgründe für diese Entscheidung sind erstens seine natürlich lange 13 C longitudinale Relaxationszeit (T 1&gt; 50 sec bei hohen Magnetfeldern und Temperaturen über 293 K), die Überwachung Reaktionen während mehrerer Minuten erlaubt, und zweitens, ihre zentrale Rolle in Krebsstoffwechsel. 13,14 mit Auflösung DNP-NMR und eine kundenspezifisch entwickelte Einspritzsystem, um die Oxidation von Pyruvat durch Laktat-Dehydrogenase (LDH) katalysiert wird, kann in Gegenwart eines anfänglichen Pool von unmarkierten Laktat 9,22 oder ohne unmarkierte Laktat überwacht werden hinzugefügt , wie hier gezeigt. Es hat sich gezeigt, dass die [1- 13 C] Laktat Signal in vi gemessenvo (einschließlich in Zellen) nach der Injektion von hyperpolarisiertem [1- 13 C] Pyruvat ist vor allem auf eine schnelle Etikettenaustausch zwischen Pyruvat und Lactat anstatt Laktatproduktion. 6 Wir präsentieren hier die Echtzeit-Produktion von [1- 13 C] Laktat von hyperpolarisierten [1- 13 C] Pyruvat in einem NMR-Röhrchen eingespritzt LDH, jedoch zunächst ohne Laktat. Systembeschreibung Es gibt zwei Hauptteile in einem Löse DNP setup (Abbildung 1): Die DNP Polarisator und dem NMR-Spektrometer. Das Hauptelement des DNP Polarisator ist ein Kryostat die Probe um 1 K in einem Pump Heliumbad zu kühlen. Der Kryostat ist in einem 3,35 T supraleitenden Magneten eingesetzt und hat eine Geometrie, die die Polarisations Probe im Isozentrum des Magneten (1) zu haben, sicherstellt. Im Innern des Kryostaten wird die Probe (a) durch eine NMR-Spule (b), umgeben die Polarisation b zu messenuildup, enthalten in einer übermodierten Mikrowellenkavität (c). Die gesamte Probe wird bei niedriger Temperatur in einem Pump Heliumbad (d) und Bestrahlung mit Mikrowellen durch den Wellenleiter gehalten wird. Das gesamte System wird durch maßgeschneiderte Software (2D) verwaltet. Die Hardware und die Tieftemperatur-Ausrüstung benötigt DNP und die anschließende Auflösung durchzuführen, sind nach wie vor eine technologische Herausforderung. Eine neue DNP Kryostaten 23,24 wurde entwickelt und getestet, um seine Tieftemperatur Leistungen zu bestimmen und dann für eine schnelle Abkühlung, Helium Haltezeit und insgesamt noch geringen Heliumverbrauch im Betrieb optimiert. Der Kryostat besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil des Kryostaten ist die Isolierung Dewar (2A), die in etwa in Oberteil getrennt werden kann (a) der Schwanz oder Probenraum (b), und die äußere Vakuumkammer (OVC) im Hochvakuum und Gehäuse gehalten dem Strahlungsschirme (c). Der zweite Teil des Kryostaten ist der Haupt insert (2B), in die Isolierung Dewar platziert, wo alle Wasserregelung gesteuert werden. Das flüssige Helium aus der externen Speicher Dewar durch die Leitung übertragen sind (a), in der ersten Stufe in den Separator (B) kondensiert ist, verwendet eine Zwischenkammer sowohl den oberen Teil des Kryostaten kalt zu halten und die Helium verdampft zu entfernen bei der Übergabe. Der Separator Druck wird um den oberen Teil des Kryostaten gewickelt abgesenkt durch Pumpen durch eine Kapillare (c); der Fluss des kalten Helium in dieser Kapillare werden die Leitbleche (d) und der Strahlungsschirme in der Isolations Dewar (OVC) abkühlen. Die Probe wird angeordnet und polarisiert in den Probenraum. Der Probenraum ist mit dem Separator durch eine andere Kapillare (e) verbunden ist, um den Schwanz des Haupt Kryostaten Einsatz gewickelt. Diese Kapillare kann durch ein Nadelventil manuell von außen betätigt geöffnet oder geschlossen werden. die niedrige Temperatur während der DNP pr verwendet zu erreichenocess muss flüssiges Helium in den Kryostaten Probenraum gesammelt werden und der Druck auf den mbar Bereich abgesenkt. Die Operationen für Kryostaten Betrieb notwendig sind über einen ziemlich komplexen Pumpensystems mit drei Sätzen von Pumpen durchgeführt, überwacht und in verschiedenen Punkten mit elektronischen und elektromechanischen Instrumente (2C) betrieben. Der Kryostat OVC muss durch den ersten Pumpsystem zu Hochvakuum gepumpt werden. Dieses System besteht aus einer Turbomolekularpumpe bestehend aus einer Kreiselpumpe (a) gesichert. Das flüssige Helium wird von der Speicher Dewar (b) durch die Transferleitung Kryostaten Einlass zu dem Kryostaten Separator überführt. Der Separator hat einen Zugang zum zweiten Pumpenaggregat angeschlossen. Dieses Set besteht aus einer Pumpe 35 m 3 / h Membran besteht (c). Diese Linie ermöglicht das Entfernen der Heliumgas während der Übertragung aus dem Dewar und bei Trennkühlung gekocht. Das flüssige Helium im Abscheider kann dann an den Probenraum durch die Kappe übertragen werdenIllary Rohre oben beschrieben. Zur Übertragung von flüssigem Helium aus dem Abscheider in den Raum Probe und anschließend auf niedrigere Probenraum Druck auf mbar Bereich, ein System dritte Pump bestehend aus einem 250 m 3 / h Rootspumpe durch eine 65 m 3 / h Kreiselpumpe (d) gesichert ist mit dem Kryostaten durch eine manuelle Drosselventil (e). Alle Vakuumsystemoperationen gesteuert und geregelt durch eine elektropneumatische Sonderanfertigung (f). Dieses Gerät steuert Vakuumleitungsverbindungen zwischen dem Kryostaten Separator (g) und Probenraum (h) Verkaufsstellen, die zweite / dritte Pumpsysteme (c, d), eine komprimierte Heliumflasche (i) und der Außenseite. Die Kommunikation zwischen (f) und der Außenseite durchläuft ein Einwegventil (j). Der elektro-pneumatische Einrichtung (f) sowie alle Systemparameter und die Auflösung Hardware sind durch eine maßgeschneiderte elektronische Gerät angeschlossen USB mit einem handelsüblichen PC gesteuert und betrieben. Schließlich alle das System, durch das elektronischeGerät wird durch maßgeschneiderte Standalone-Software (2D) verwaltet gegebenenfalls Operationen über eine Schnittstelle ins Leben gerufen werden Software-Tasten. Um die Probe zu verwalten und zu messen NMR-Signal Aufbau im Festkörper eine Reihe von Einsätzen verwendet werden (3A). Um den Kryostaten für Polarisation vorzubereiten, legen Sie die Hauptprobeneinsatz (a), in den Kryostaten. Der Hauptprobeneinsatz im Inneren eines übermodierten vergoldet Mikrowellenhohlraum gegeben, der mit einem NMR-Spule (b) zur Verfügung gestellt. Vor dem Einfrieren der Substratlösung, die in einem geeigneten Probenbehälter bei Temperatur von flüssigem Stickstoff polarisiert (Polarisations Lösung) zu werden, und es am Ende Unterseite des Glasfaserprobenhalter (c) platzieren. Schieben Sie den Probenhalter in die Hauptprobeneinsatz zu den Magneten Isozentrum erreichen. Legen Sie die vergoldet Wellenleiter (d) in den Probenhalter. Der Wellenleiter kann der Mikrowelle von einer externen Mikrowellenquelle erzeugt mit minimalen Verlusten t zu reiseno die Probe. Maßgeschneiderte Software für Kryostaten Management kümmert sich automatisch um, nach dem Klicken auf die entsprechende Schnittstelle Taste, verschiedene Operationen wie Abklingzeit (der Kryostat Temperatur Temperatur von flüssigem Helium nahe gesenkt wird), Füllung (der Kryostat mit flüssigem Helium auf einen vorbestimmten Pegel gefüllt ist ) ein zusätzlicher Schritt zu T 1 ≈ K (das flüssige Heliumbad gepumpt der Kühlung zu erreichen ist die niedrigste Temperatur möglich), Unterdrucksetzen (der Kryostat etwas über Raumdruck bei unter Druck P = 10-30 mbar Kryostaten Öffnung ohne Risiken zu ermöglichen, der Verschmutzung des Kryostaten durch die Luft) und Auflösung (automatisches Verfahren die DNP Probe und gibt das resultierende hyperpolarisierten Lösung Meßort, das heißt die NMR-Spektrometer) aufzulösen. Die Polarisation wird durchgeführt, bei 94 GHz, die Probe mit Mikrowellen bestrahlt wird (in einem Polarisationsfeld B 0 </sub&gt; = 3,35 T). Eine Patientenprobe gilt als vollständig polarisiert nach 3 T DNP, wobei T DNP ist die Polarisation Aufbauzeit. T DNP der gleichen Größenordnung ist als die longitudinale Relaxationszeit der Zielkerne im festen Zustand bei dem betreffenden Bereich und Temperatur. In allen Experimenten wurde die Probe für mehr als 5 T DNP polarisiert. Am Ende der Polarisationszeit muss die Probe in einer RT-Lösung, um aufgelöst zu werden, um für die Messung der Enzymaktivität verwendet werden. Während des Auflösungsprozesses, 5 ml von überhitztem D 2 O aus dem Kessel der Auflösung Einsatz (3B) durch komprimierte Heliumgas geschoben (P = 6-8 bar), um die DNP-verstärkten Probe zu erreichen und es aufzulösen. Das resultierende hyperpolarisierten Lösung wird die Auflösung Einsatz durch die komprimierte Heliumgas ausgestoßen, durch die Auflösung Einsatz Steckdose (3C-b </strong&gt;), einem 2 mm Innendurchmesser Teflon Rohrweiche. Die Zeit für den Auflösevorgang benötigt wird, ist 300 msec. 23 die Zeit für den Probentransfer von der benötigten DNP Polarisator zum Aufstellungsort NMR Spektrometer beträgt etwa 3 sec. Der Lösevorgang wird durchgeführt, eine Auflösungs Einsatz (3B) verwenden. Die Auflösung Einsatz besteht aus einem elektronischen pneumatischen Baugruppe (a) eine Kohlenstofffaser-Stick (b) Verbindungsrohre zwischen dem Kessel in die pneumatische Anordnung und dem Probenbehälter Schließfach (c) enthält, die mit der Probe dichte Kopplung ermöglicht out zum Auslass Behälter und zurück. Die elektropneumatischen Baugruppe (3C) verwendet überhitzten D 2 O durch die Kohlefaserstab zu dem Probenbehälter zu erzeugen und fahren und dann die hyperpolarisierte Lösung aus dem Kryostaten zu extrahieren. Der elektropneumatische Baugruppe wird von Pneumatikventilen (a) zusammengesetzt, die die Verbindungen zwischen der CO-Regelungmpressed Helium (P = 6-8 bar) Linie (b), der Kessel (c), wo die D 2 O durch das Ventil (d) eingespritzt wird, und der Ausgang (e) durch die Kohlenstofffaser-Stick (f). Das System wird durch einen Druck G, einem Thermometer und einem Wärmewiderstandsdraht in dem Kessel (c), einem Abzug (h) und einem Anschlusskasten (i) verwendet, um eine Schnittstelle, das System mit dem elektronischen Verwaltungsvorrichtung abgeschlossen. Die DNP Kryostaten und das NMR-Spektrometer sind durch eine Transferleitung, dh eine PTFE-Röhre von 2 mm Innendurchmesser innerhalb dessen das hyperpolarisierte Lösung durch unter Druck stehende Helium (P = 6-8 bar) gedrückt wird verbunden, wenn die Auflösung ausgelöst wird. Die Auflösung Sequenz besteht aus den folgenden Operationen besteht: in den ersten 300 ms, überhitztem D 2 O wird zu dem Probenbehälter geschoben, um das hyperpolarisierte gefrorenen Lösung zu schmelzen und aufzulösen. Danach wird das hyperpolarisierte Lösung aus dem Kryostaten durch Mittel der pres extrahiertensurized (P = 6-8 bar) Heliumgas und schob durch die 2 mm Innendurchmesser PTFE-Schlauch (3C-E) an die Messstelle an der Injektionsstelle mit einem der Verfahren beschrieben in Schritt durchgeführt wird, 6.2.1 oder 6.2 Schritt 0,2. Die zweite Komponente des Lösungs DNP-NMR-Einrichtung ist das NMR-Spektrometer. Im Setup hier beschrieben ist, arbeitet der NMR-Spektrometer bei einer Feld B 0 = 11,7 Tesla. Ein 5 mm NMR-Sonde wird verwendet, um das hyperpolarisierte Signal nach der Auflösung zu messen. Die NMR-Spektrometers wird durch die NMR-Konsole bedient, für verwendet, um sowohl Festkörper- und Flüssig-NMR-Messungen und die Firma bereitgestellte Software xwinnmr. Eine typische Messung eines niedrigen Kippwinkel harten Puls besteht (entweder kalibriert, für liquidstate oder unkalibrierten, für Solid-State-Messungen) durch Signalübernahmen verfolgt. Messungen des Festkörperwärmepolarisationssignal und DNP-derived signal Aufbau werden unter Verwendung des maßgeschneiderten durchgeführt 13 C-Spule an der Stelle des DNP Polarisator (Abbildung 3Ab), die mit der NMR-Spektrometer. In dieser besonderen Situation führen die NMR-Spektrometer Signal Verriegelungs nicht. Wenn Festkörper-Messungen durchgeführt werden, um zu verhindern signifikante Störungen der Polarisation, sollte die Zeitverzögerung zwischen Akquisitionen lang genug sein, etwa mehr als 0,5 T DNP. Die Solid-State-Erweiterung ist definiert als <img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation4.jpg" width="100" /> woher <img alt="Equation5" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation5.jpg" width="31" /> wird das hyperpolarisierte Signal (in Schritt 3.3 erhalten) und <img alt="Equation6" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation6.jpg" width="23" /> ist die Festkörpersignal (4A) (im thermischen Gleichgewicht bei gepumpt Temperatur von flüssigem Helium in Schritt 3.2 erhalten). Dieser Parameter ddefiniert den maximalen Polarisation für NMR-Experimente zur Verfügung, vor unvermeidlichen Verluste während der Übertragung des hyperpolarisierten Lösung. Die Messung wird mit einem einfachen Puls-acquire Reihenfolge ausgeführt, um eine nicht-abgeglichenen geringen Kippwinkel Puls verwenden. Pulse Kalibrierung wird für Festkörpermessungen häufig übersprungen. Eine analoge Vorgehensweise kann das hyperpolarisierte Signalverstärkung in den flüssigen Zustand zu bestimmen. In diesem Fall wird die in dem Spektrometerrohr platziert Probe vor der Injektion (Schritt 6.2) besteht aus 500 &amp; mgr; l von D 2 O. Nach dem Auflösen und Injektion, gibt es zwei wichtige Parameter zu überwachen. Das erste ist das hyperpolarisierte Enhancement im NMR-Spektrometer Ort, <img alt="Equation7" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation7.jpg" width="95" /> (4B), wobei <img alt="Equation8" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation8.jpg" width="30" /> ist das Signal direkt nach dem Einspritzen des hyper<html> polarisiert Lösung (erhalten in Schritt 7.1) und <img alt="Equation9" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation9.jpg" width="20" /> ist die thermische Polarisationssignal (im Schritt 7.2 erhalten). Die zweite ist die longitudinale Relaxationszeit, T 1 (4B, Einschub), verbunden mit dem Substrat und jede Stoffwechselprodukt (erhalten durch exponentielle Anpassung Signale, erhalten in Schritt 7.1). Diese beiden Parameter definieren die minimale Substratkonzentration erforderlich, um eine ausreichende Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und der verfügbaren Zeitfenster zur Messung der metabolischen Umwandlungen zu erhalten. Das Verhältnis zwischen Festkörper Polarisation <img alt="Equation10" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation10.jpg" width="30" /> und liquidstate Polarisation <img alt="Equation11" src="/files/ftp_upload/53548/53548equation11.jpg" width="29" /> gibt bei der hyperpolarisierten Lösung Übertragung einer Schätzung der Polarisationsverluste aufgrund Entspannung. Ein Wertation12 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 53548 / 53548equation12.jpg &quot;width =&quot; 80 &quot;/&gt; sollten in Abwesenheit der Entspannung Verluste beobachtet werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="789">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DNP polarizer</td>
			<td style="width:287px;">Vanderklink s.a.r.l (Switzerland)</td>
			<td style="width:119px;">///</td>
			<td style="width:167px;">Cryostat and electronic equipment for sample polarization</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vacuum system components</td>
			<td style="width:287px;">Edwards vacuum (France)</td>
			<td style="width:119px;">Various</td>
			<td>
			- turbomolecular pumping setup
			- membrane pumping setup
			- high capacity roots pumping system
			- vacuum fittings and components
			</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DNP 3.35T Magnet</td>
			<td style="width:287px;">Bruker (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">500MHz NMR Spectrometer</td>
			<td style="width:287px;">Bruker (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Origin 8.0</td>
			<td style="width:287px;">OriginLab (US)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Data analysis software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Chemicals</td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SODIUM PYRUVATE-1-13C, 99 ATOM % 13C</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td align="right" style="width:119px;">490709</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">ETHANOL-D6, ANHYDROUS, 99.5 ATOM % D</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td align="right" style="width:119px;">186414</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">&#160;4-Hydroxy-TEMPO 97%</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td align="right" style="width:119px;">176141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deuterium oxide</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td align="right" style="width:119px;">151882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH)</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">ethylene-diaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">dithiothreitol (DTT)</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">phosphate buffer, pH&#160;=&#160;7.0</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">LDH enzyme in&#160;</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;">L-2500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">bovine serum albumin, BSA</td>
			<td style="width:287px;">Sigma Aldrich (France)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dissolution dynamic nuclear polarization instrumentation for real-time enzymatic reaction rate measurements by nmr

Die wichtigste Einschränkung der NMR-basierten Untersuchungen ist niedriger Empfindlichkeit. Dies fordert für lange Aufnahmezeiten, also in Echtzeit NMR-Messungen von Stoffwechselumwandlungen zu verhindern. Hyperpolarisation über Auflösung DNP umgeht Teil der Empfindlichkeit gibt dank der großen Out-of-Gleichgewicht Kernmagnetisierungs aus dem Assoziierungsabkommen Elektron-zu-Kern-Spin Polarisationstransfer. Die hohe NMR-Signal erhalten werden, können chemische Reaktionen in Echtzeit zu überwachen. Die Kehrseite der hyperpolarisierten NMR liegt in der begrenzten Zeitfenster für die Signalerfassung, die in der Regel in Längsrichtung in der Größenordnung des Kernspins ist Relaxationszeit, T 1, oder, in günstigen Fällen in der Größenordnung des konstanten Relaxationszeit im Zusammenhang mit der Singulett-Zustand gekoppelt Kerne, T LLS. Die zelluläre Aufnahme von körpereigenen Molekülen und Stoffwechselraten können wichtige Informationen auf die Tumorentwicklung und Drogen Antwort liefern. Numerous vorherigen hyperpolarisierten NMR-Untersuchungen haben zur Überwachung der enzymatischen Aktivität in vivo die Relevanz von Pyruvat als metabolisches Substrat demonstriert. Diese Arbeit enthält eine detaillierte Beschreibung des experimentellen Aufbaus und Verfahren zur Untersuchung von enzymatischen Reaktionen erforderlich, um insbesondere die Pyruvat zu Lactat Umwandlungsrate in Gegenwart von Lactatdehydrogenase (LDH), die von hyperpolarisierten NMR.

NMR-Signal gewinnt Auflösung DNP mit Die DNP-Effekt besteht in der Übertragung des hohen Polarisation der ungepaarten Elektronenspins, typischerweise von stabilen Radikale Moleküle, NMR-aktiven Kernen, unter Mikrowellenbestrahlung der Probe. Die am häufigsten verwendeten freien Radikale sind TAM (OXO63) und TEMPOL. 4 Polarisationsverfahren TEMPOL Verwendung kann durch &quot;Kreuzpolarisation&quot; optimiert werden. 25 <p class="jove_content" fo:keep-t...

Watch this Scientific Journal Video about Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR at JoVE.com

Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR

The sensitivity enhancement provided by dissolution dynamic nuclear polarization (DNP) enables following metabolic processes in real time by NMR and MRI. The characteristics and performances of a dedicated dissolution DNP setup designed for study enzymatic reactions are discussed.

Die Auflösung dynamische Kernpolarisation Besetzung für Echtzeit-enzymatische Reaktionsgeschwindigkeit Messungen von NMR

The main limitation of NMR-based investigations is low sensitivity. This prompts for long acquisition times, thus preventing real-time NMR measurements of ...

dissolution-dynamic-nuclear-polarization-instrumentation-for-real

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Chemical Equilibria

SCIENTISTS IN ACTION

10.6K Aufrufe.  Université Paris Descartes. The sensitivity enhancement provided by dissolution dynamic nuclear polarization (DNP) enables following metabolic processes in real time by NMR and MRI. The characteristics and performances of a dedicated dissolution DNP setup designed for study enzymatic reactions are discussed.

Serie: Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR

Unraveling Entropic Rate Acceleration Induced by Solvent Dynamics in Membrane Enzymes

Enzyme catalysis evolved in an aqueous environment. The influence of solvent dynamics on catalysis is, however, currently poorly understood and usually neglected. The study of water dynamics in enzymes and the associated thermodynamical consequences is highly complex and has involved computer simulations, nuclear magnetic resonance (NMR) experiments, and calorimetry. Water tunnels that connect the active site with the surrounding solvent are key to solvent displacement and dynamics. The protocol herein allows for the engineering of these motifs for water transport, which affects specificity, activity and thermodynamics. By providing a biophysical framework founded on theory and experiments, the method presented herein can be used by researchers without previous expertise in computer modeling or biophysical chemistry. The method will advance our understanding of enzyme catalysis on the molecular level by measuring the enthalpic and entropic changes associated with catalysis by enzyme variants with obstructed water tunnels. The protocol can be used for the study of membrane-bound enzymes and other complex systems. This will enhance our understanding of the importance of solvent reorganization in catalysis as well as provide new catalytic strategies in protein design and engineering.

Channels for the transportation of water molecules in enzymes influence active site solvation and catalysis. Herein we present a protocol for the engineering of these additional catalytic motifs based on in silico computer modeling and experiments. This will enhance our understanding of the influence of solvent dynamics on enzyme catalysis.

Entwirren Entropic Reaktionsbeschleunigung durch Solvent Dynamics in Membranenzyme induziert

Enzyme catalysis evolved in an aqueous environment. The influence of solvent dynamics on catalysis is, however, currently poorly understood and usually ...

Forschung

Chemie

Light-driven Enzymatic Decarboxylation

Oxidoreductases belong to the most-applied industrial enzymes. Nevertheless, they need external electrons whose supply is often costly and challenging. Recycling of the electron donors NADH or NADPH requires the use of additional enzymes and sacrificial substrates. Interestingly, several oxidoreductases accept hydrogen peroxide as electron donor. While being inexpensive, this reagent often reduces the stability of enzymes. A solution to this problem is the in situ generation of the cofactor. The continuous supply of the cofactor at low concentration drives the reaction without impairing enzyme stability. This paper demonstrates a method for the light-catalyzed in situ generation of hydrogen peroxide with the example of the heme-dependent fatty acid decarboxylase OleTJE. The fatty acid decarboxylase OleTJE was discovered due to its unique ability to produce long-chain 1-alkenes from fatty acids, a hitherto unknown enzymatic reaction. 1-alkenes are widely used additives for plasticizers and lubricants. OleTJE has been shown to accept electrons from hydrogen peroxide for the oxidative decarboxylation. While addition of hydrogen peroxide damages the enzyme and results in low yields, in situ generation of the cofactor circumvents this problem. The photobiocatalytic system shows clear advantages regarding enzyme activity and yield, resulting in a simple and efficient system for fatty acid decarboxylation.

We describe a protocol for the light-catalyzed generation of hydrogen peroxide &#8212; a cofactor for oxidative transformations.

Lichtgetriebene enzymatische Decarboxylierung

Oxidoreductases belong to the most-applied industrial enzymes. Nevertheless, they need external electrons whose supply is often costly and challenging. ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements are simple high-throughput characterization experiments, which can determine the glass transition temperature (Tg), average dynamics, fragility and the expansion coefficient of the super-cooled liquid and glassy states for a variety of glassy materials. This technique allows for these parameters to be measured in a single experiment, while other methods must combine a variety of different techniques to investigate all of these properties. Measurements of dynamics close to Tg are particularly challenging. The advantage of cooling rate dependent Tg measurements over other methods which directly probe bulk and surface relaxation dynamics is that they are relatively quick and simple experiments, which do not utilize fluorophores or other complicated experimental techniques. Furthermore, this technique probes the average dynamics of technologically relevant thin films in temperature and relaxation time (&#964;&#945;) regimes relevant to the glass transition (&#964;&#945; &#62; 100 sec). The limitation to using ellipsometry for cooling rate dependent Tg experiments is that it cannot probe relaxation times relevant to measurements of viscosity (&#964;&#945; &#60;&#60; 1 sec). Other cooling rate dependent Tg measurement techniques, however, can extend the CR-Tg method to faster relaxation times. Furthermore, this technique can be used for any glassy system so long as the integrity of the film remains throughout the experiment.

Here, we present a protocol for cooling rate dependent ellipsometry experiments, which can determine the glass transition temperature (Tg), average dynamics, fragility and the expansion coefficient of the super-cooled liquid and glass for a variety of glassy materials.

Kühlrate Dependent Ellipsometriemessungen die Dynamik des Thin Glassy Films zu ermitteln

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. Compared to other analytical separation techniques, such as chromatography, CE is cheap, robust and effectively requires no sample preparation (for a number of complex natural matrices or polymeric samples). CE is fast and can be used to follow the evolution of mixtures in real time (e.g., chemical reaction kinetics), as the signals observed for the separated compounds are directly proportional to their quantity in solution.
Here, the efficiency of CE is demonstrated for monitoring the covalent grafting of peptides onto chitosan films for subsequent biomedical applications. Chitosan&#39;s antimicrobial and biocompatible properties make it an attractive material for biomedical applications such as cell growth substrates. Covalently grafting the peptide RGDS (arginine - glycine - aspartic acid - serine) onto the surface of chitosan films aims at improving cell attachment. Historically, chromatography and amino acid analysis have been used to provide a direct measurement of the amount of grafted peptide. However, the fast separation and absence of sample preparation provided by CE enables equally accurate yet real-time monitoring of the peptide grafting process. CE is able to separate and quantify the different components of the reaction mixture: the (non-grafted) peptide and the chemical coupling agents. In this way the use of CE results in improved films for downstream applications.
The chitosan films were characterized through solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. This technique is more time-consuming and cannot be applied in real time, but yields a direct measurement of the peptide and thus validates the CE technique.

Free solution capillary electrophoresis is a fast, cheap and robust analytical method that enables the quantitative monitoring of chemical reactions in real time. Its utility for rapid, convenient and precise analysis is demonstrated here through analysis of covalent peptide grafting onto chitosan films for improved cell adhesion.

Kapillarelektrophorese zum Monitor Peptid Verpflanzen auf Chitosanfilme in Echtzeit

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

Die Messung der Partikelgrößenverteilung in trüber Lösungen durch Dynamic Light Scattering Mikroskopie

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the evaluation of DNA-magnetic particles binding via dynamic light scattering (DLS) and electrophoretic light scattering (ELS). Analysis by DLS provides valuable information on the physicochemical properties of particles including particle size, polydispersity, and zeta potential. The latter describes the surface charge of the particle which plays major role in electrostatic binding of materials such as DNA. Here, a comparative analysis exploits three chemical modifications of nanoparticles and microparticles and their effects on DNA binding and elution. Chemical modifications by branched polyethylenimine, tetraethyl orthosilicate and (3-aminopropyl)triethoxysilane are investigated. Since DNA exhibits a negative charge, it is expected that zeta potential of particle surface will decrease upon binding of DNA. Forming of clusters should also affect particle size. In order to investigate the efficiency of these particles in isolation and elution of DNA, the particles are mixed with DNA in low pH (~6), high ionic strength and dehydration environment. Particles are washed on magnet and then DNA is eluted by Tris-HCl buffer (pH = 8). DNA copy number is estimated using quantitative polymerase chain reaction (PCR). Zeta potential, particle size, polydispersity and quantitative PCR data are evaluated and compared. DLS is an insightful and supporting method of analysis that adds a new perspective to the process of screening of particles for DNA isolation.

This protocol describes the synthesis of magnetic particles and evaluation of their DNA-binding properties via dynamic and electrophoretic light scattering. This method focuses on monitoring changes in particle size, their polydispersity and zeta potential of particle surface which play major role in binding of materials such as DNA.

DNA-Magnetpartikel verbindlich Analyse durch dynamische und elektrophoretische Lichtstreuung

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

We describe a method to produce U2O5 films in situ using the Labstation, a modular machine developed at JRC Karlsruhe. The Labstation, an essential part of the Properties of Actinides under Extreme Conditions laboratory (PAMEC), allows the preparation of films and studies of sample surfaces using surface analytical techniques such as X-ray and ultra-violet photoemission spectroscopy (XPS and UPS, respectively). All studies are made in situ, and the films, transferred under ultra-high vacuum from their preparation to an analyses chamber, are never in contact with the atmosphere. Initially, a film of UO2 is prepared by direct current (DC) sputter deposition on a gold (Au) foil then oxidized by atomic oxygen to produce a UO3 film. This latter is then reduced with atomic hydrogen to U2O5. Analyses are performed after each step involving oxidation and reduction, using high-resolution photoelectron spectroscopy to examine the oxidation state of uranium. Indeed, the oxidation and reduction times and corresponding temperature of the substrate during this process have severe effects on the resulting oxidation state of the uranium. Stopping the reduction of UO3 to U2O5 with single U(V) is quite challenging; first, uranium-oxygen systems exist in numerous intermediate phases. Second, differentiation of the oxidation states of uranium is mainly based on satellite peaks, whose intensity peaks are weak. Also, experimenters should be aware that X-ray spectroscopy (XPS) is a technique with an atomic sensitivity of 1% to 5%. Thus, it is important to obtain a complete picture of the uranium oxidation state with the entire spectra obtained on U4f, O1s, and the valence band (VB). Programs used in the Labstation include a linear transfer program developed by an outside company (see Table of Materials) as well as data acquisition and sputter source programs, both developed in-house.

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

This protocol presents the preparation of U2O5 thin films obtained in situ under ultra-high vacuum. The process involves oxidation and reduction of UO2 films with atomic oxygen and atomic hydrogen, respectively.

U2O5 Film Vorbereitung über UO2 Ablagerung von Gleichstrom-Sputtern und aufeinanderfolgenden Oxidation und Reduktion mit atomarem Sauerstoff und atomarer Wasserstoff

We describe a method to produce U2O5 films in situ using the Labstation, a modular machine developed at JRC Karlsruhe. The Labstation, an essential part ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

Technischer Aspekt der automatisierten Synthese und Echtzeit-Kinetik-Evaluierung von [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...

Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition parameters such as gas flow rate that results in changes on composition and thus in the film required properties. In this report, reactive sputtering is used to deposit niobium oxide films. A niobium target is used as metal source and different oxygen flow rates to deposit niobium oxide films. The oxygen flow rate was changed from 3 to 10 sccm. The films deposited under low oxygen flow rates show higher electrical conductivity and provide better perovskite solar cells when used as electron transport layer.

Here, we present a protocol for niobium oxide films deposition by reactive sputtering with different oxygen flow rates for use as an electron transport layer in perovskite solar cells.

Nioboxid-Filme, die durch reaktives Sputtern abgelagert werden: Wirkung des Sauerstoffdurchflusses

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition ...