超偏光装置からMRIスキャナーへの輸送中の過分極溶液の偏光損失を推定し、異なる磁場を通過します。我々の技術は、低磁場における過偏光溶液のスピン格子緩和時間を高精度に推定します。この方法は、動的核分極に限定されず、パラ水素誘導偏光を含む他の偏光法のスピン格子緩和時間を推定するために使用することができる。
この手法を実行する場合は、過分極サンプルが一定期間交差またはゼロフィールド領域にとどまらないようにしてください。1-13Cピルビン酸に溶解したトリリルメチルラジカルの1リットル当たり15ミリモルからなる、インビボ研究に広く使用される炭素13濃縮ピルビン酸溶液の1ミリリットルを調製する。ダイナミックな核偏光子ソフトウェアインターフェイスで、クールダウンボタンをクリックして、可変温度インサートの温度を1.4ケルビンに下げます。
DNPが所望の温度に達したら、サンプルカップにストック溶液の10マイクロリットルをロードします。砲塔のドアを開け、このタスクのために特別に設計された挿入杖を使用して、VTIにカップを挿入します。杖を素早く抽出し、カップが解放されていることを確認します。
次に、砲塔のドアを閉め、VTIの温度を1.4ケルビンに戻します。一方、DNPは、ストック溶液のハイパーポーラライゼーションに最適な無線周波数を見つけるためにマイクロ波スイープを実行するように準備します。マイクロ波スイープの終わりに、サンプルを回収します。
次に、システムをアイドル状態に設定し、最大偏光が達成された最適な周波数を記録します。この最適な周波数は、最大偏光を提供する偏光周波数として定義されます。この周波数は、ピルビン酸のその特定のストック溶液から得られるすべてのアリコートを過分極化するために使用される。
テキストプロトコルに記載されているように250ミリリットルのストック溶解媒体を調製し、金属イオン汚染を隔離するために1リットル当たり100ミリグラムの濃度でEDTAを加える。また、脱イオン水に溶解した1リットル当たり100ミリグラムのEDTAからなる500ミリリットルのストック洗浄液を調製する。この洗浄液の約10ミリリットルは、DNPの溶解経路を洗浄するために各分極後に使用されます。
DNPメインウィンドウでクールダウンボタンを選択して、1-13Cピルビン酸サンプルを過分極化する準備でDNP装置を1.4ケルビンに冷却します。サンプルカップに調製したピルビン酸ストック溶液の30ミリグラムを計量します。目的の VTI 温度が得られたら、[サンプルの挿入] をクリックし、[通常のサンプル] を選択して、[次へ] をクリックします。
画面に表示される安全上の注意に従って、このタスクのために特別に設計された長い杖を使用して冷たいDNP装置にカップを挿入します。カップが挿入されたら、杖を取り外し、DNPドアを閉めます。DNP ソフトウェア インターフェイスで、[次へ] をクリックし、[完了] をクリックします。
温度が1.4ケルビンに戻るまで待ってから、偏光サンプルボタンをクリックします。新しいポップアップウィンドウで、マイクロ波スイープから取得した周波数値を設定します。同じウィンドウで、電力を50ミリワットに、サンプリング時間を300秒に設定します。
[次へ] をクリックし、[ビルド アップ監視を有効にする] チェック ボックスをオンにして、[完了] をクリックします。固体磁化の蓄積が最大の95%以上に達するまで偏光する。目的の偏光が達成されたら、[溶解を実行]をクリックします。
[方法] で [ピルビン酸検定] を選択し、[次へ] をクリックします。画面の指示に従って、DNPタレットドアを開きます。溶解媒体の約4.55ミリリットルで装置の上部に加熱および加圧チャンバーをロードします。
これは7.75のpHおよび37°Cの温度で溶解時にピルビン酸のリットル当たり80ミリモルの濃度を作り出す。回復した杖を正しい位置に配置し、砲塔のドアを閉めます。DNP ソフトウェア インターフェイスで、[次へ] をクリックし、[完了] をクリックします。
その時点で、溶解媒体は、圧力が10バールに達するまで過熱される。10バーの圧力が達成されると、凍結および過分極のピルビン酸が液体ヘリウム浴から自動的に持ち上げられ、すぐに混合され、過熱溶解媒体で解凍される。混合物は、その後、梨の形のフラスコに毛細血管チューブを介して排出されます。
過分極ピルビン酸と溶解培地混合物が排出される間、均質な混合物を確保するためにフラスコを絶えず旋回する。すべての混合物が排出されたら、1.1ミリリットルの液体を注射器に素早く引き込みます。混合物を事前に温めた10ミリリットルの直径のNMRチューブに移し、急速にフィールドサイクリングリラクソメーターに輸送します。
すぐにクリーンな溶解媒体を使用してDNP流体経路を洗浄し、その後にエタノールを洗浄します。その後、カップを取り出し、流体経路を通してヘリウムガスを吹き抜き、残りの洗浄液を除去し、酸素の経路をパージする。すべてのガラス製品をきれいにします。
各測定後、ベンチトップ分光計からサンプルのpHを記録します。また、フィールドサイクリングのリラックスメーターにサンプルのpHを記録します。溶解する前に、リラックスメーターのフリップ角度を計算する必要があり、リラックスメーターを設定し、過分極溶液の測定の準備ができなければなりません。
T-1測定を行う場合は、外付けシムコイルが取り付けられ、通電していることを確認してください。計測器ソフトウェアで、[メインパー]タブを選択します。次に、実験ラベルの横にあるセルをクリックし、ポップアップウィンドウを下にスクロールしてパルスシーケンス HPUB/S を選択します。
次に、取得パラメータを設定します。無線周波数減衰を 25 デシベル、最大 T1 を 3 ~ 5 秒の間の値に設定し、0.2 秒に切り替える時間、0 秒にリサイクル遅延、および緩和フィールドをメガヘルツの目的の緩和フィールドに設定します。次に、[取得パラメータ]タブを選択し、[基本]サブタブを選択します。
Nucleus ラベルの横にあるセルをクリックし、ポップアップウィンドウを下にスクロールして「carbon-13」を選択します。次に、システム周波数を 8 メガヘルツに設定し、スイープ幅を 1 メガヘルツに、ブロック サイズを 652 に、フィルター帯域幅を 50,000 ヘルツに設定します。次に、構成サブタブを選択します。
90度パルス幅時間を以前に決定した値に、受信機は25マイクロ秒に、取得遅延時間を25マイクロ秒に設定します。パルスサブタブを選択し、5度にRFパルス反転角度を設定します。次に、[寸法数]サブタブを選択し、ブロック数を100に設定します。
待って、データ取得を開始するために過分極溶液を受け取る準備をしなさい。サンプルをリラクソメーターに挿入する直前に、サンプルをヌル磁場に挿入しないように、コンソールからパルスシーケンスを手動で開始します。このため、データ分析時には、最初の自由誘導減衰(FID)を無視することが重要です。
偏光の損失を引き起こすNULL磁場を避けるために、サンプルをリラクソメーターに導入する前にデータ取得を開始することが重要です。取得が完了したら、[保存] ボタンをクリックしてデータを保存します。解析ソフトを用いて、各FID信号の大きさを統合し、サンプル磁化からなるデータ系列を時間の関数として生成します。
ピルビン酸に対する高解像度のフルレンジマイクロ波スイープの例を示す。提示されたケースでは、最適なマイクロ波周波数は94.128ギガヘルツに対応します。ここに示されているのは、過分極磁化がサンプリングされる際の典型的な一連の減衰FIDです。
過分極1-13Cピルビン酸の緩和曲線は、前図のデータから得られた。曲線上の各青い点は、FID の下の領域を表します。T1 値の 53.9 プラスマイナス 0.6 秒は、励振に使用される反転角度の効果を含む減衰曲線データに対する信号方程式の非線形最小二乗フィットによって得られました。
摂氏37度で0.237ミリテスラから0.705テスラの範囲にわたる26の測定すべてに対するT1の結果が示されています。所定の緩和場における各T1測定は、DNP装置から独立した超分極溶解である。実線は式を表し、破線は 95% 信頼バンドを表します。
その結果、C-1核の緩和時間は地球の磁場で46.9秒であり、3テスラの65秒と比較して、28%の減少を表す28%の減少を表し、サンプルを挿入する直前に取得を開始してNULL磁場および偏光の潜在的損失を回避することが重要である。この方法に続いて、サンプル手順は、過分極溶液のスピン格子緩和時間を延長するために重水素溶解培地と共に使用することができる。
