Мы хотим оценить потерю поляризации гиперполяризованного раствора при транспортировке от гиперполяризирующего оборудования к магнитно-резонансному сканеру, когда он проходит через различные магнитные поля. Наша техника оценивает время релаксации спин-латеток гиперполяризованных растворов на низких магнитных полях с высокой точностью. Этот метод не ограничивается динамической ядерной поляризацией и может быть использован для оценки времени релаксации спин-решетки других методов поляризации, включая поляризацию, вызванную парагидрогеном.
При выполнении этого метода убедитесь, что гиперполяризованный образец не пересекает или не остается в области нулевого поля в течение любого периода времени, в противном случае вы можете полностью потерять поляризацию. Приготовьте один миллилитр запасного углерода-13 обогащенного пирувикового кислотного раствора, широко используемого для исследований in vivo, состоящего из 15 миллимолей на литр триарилметилового радикала, растворенного в пирувицевой кислоте 1-13C. На динамическом программном интерфейсе ядерного поляризатора нажмите кнопку Cooldown, чтобы снизить температуру вставки переменной температуры до 1,4 кельвина.
Как только DNP достиг желаемой температуры, загрузите 10 микролитров раствора бульона в образец чашки. Откройте двери башни и вставьте чашку в VTI с помощью вставной палочки, специально разработанной для этой задачи. Быстро извлекайте палочку и убедитесь, что чашка выпущена.
Затем закройте двери башни и дайте температуре VTI вернуться к 1,4 кельвина. Между тем, подготовить DNP для запуска микроволновой развертки для того, чтобы найти оптимальную радиочастоту для гиперполяризации фондового раствора. В конце микроволновой развертки, восстановить образец.
Затем установите систему в простое и замечайте оптимальную частоту, где достигается максимальная поляризация. Эта оптимальная частота определяется как частота поляризации, которая обеспечивает максимальную поляризацию. Эта частота будет использоваться для гиперполяризации всех алицитов, полученных из этого конкретного стокового раствора пирувицовой кислоты.
Подготовьте 250 миллилитров среды растворения запасов, как описано в текстовом протоколе, и добавьте EDTA с концентрацией 100 миллиграммов на литр, чтобы секвестрировать любое загрязнение ионом металла. Также приготовьте 500 миллилитров раствора для очистки запасов, состоящего из 100 миллиграммов на литр ЭДТА, растворенных в деионизированной воде. Приблизительно 10 миллилитров этого раствора очистки используется после каждой поляризации для очистки пути растворения DNP.
Охладите аппарат DNP до 1,4 кельвина при подготовке гиперполяризации образца пирувицовой кислоты 1-13C, выбрав кнопку охлаждения в главном окне DNP. Взвесьте 30 миллиграммов подготовленного раствора пирувицового кислотного бульона в пробной чашке. Когда желаемая температура VTI будет достигнута, нажмите на Образец вставки, выберите нормальный образец, а затем нажмите на Next.
Следуя мерам предосторожности, отображаемым на экране, вставьте чашку в холодный аппарат DNP с помощью длинной палочки, специально разработанной для этой задачи. После того, как чашка вставляется, удалить палочку и закрыть двери DNP. На интерфейсе программного обеспечения DNP нажмите Далее, а затем закончите.
Подождите, пока температура вернется к 1,4 кельвина, а затем нажмите на кнопку Поляризуемый образец. В новом всплывающем окне установите значение частоты, полученное в микроволновой развертке. В том же окне установите мощность до 50 милливатт и время отбора проб до 300 секунд.
Нажмите дальше, проверьте поле мониторинга наращивания, а затем нажмите на финиш. Поляризуйте до тех пор, пока накопление твердого государства намагничение не достигнет по крайней мере 95% от максимума. Когда желаемая поляризация будет достигнута, нажмите на Run Dissolution.
В соответствии с методом выберите тест Pyruvic Acid, а затем нажмите на Next. Следуя инструкциям на экране, откройте двери башни DNP. Загрузите нагрев и герметичную камеру в верхней части аппарата примерно 4,55 миллилитров среды растворения.
Это производит концентрацию 80 миллимолей на литр пирувата при растворении при рН 7,75 и температуре 37 градусов по Цельсию. Распоить восстанавливающиеся палочки в правильном положении и закрыть двери башни. На интерфейсе программного обеспечения DNP нажмите на Next, а затем на Finish.
В этот момент средства массовой информации растворения будут перегреваться до тех пор, пока давление не достигнет 10 бар. Как только давление 10-бар достигается, замороженные и гиперполяризованные пируват автоматически поднимается из жидкой гелиевой ванны, быстро смешивается, и оттаивается с перегретым растворением средств массовой информации. Затем смесь выбрасывается через капиллярную трубу в грушевидную колбу.
В то время как гиперполяризованная пируватная и растворяемая медиа-смесь выбрасывается, постоянно закружить колбу, чтобы обеспечить однородную смесь. Когда вся смесь была извлечена, быстро нарисуйте 1,1 миллилитров жидкости в шприц. Перенесите смесь в предварительно разогретую трубку ЯМР диаметром 10 миллилитров и быстро перенесите на релаксометр.
Немедленно очистите путь жидкости DNP с помощью чистой среды растворения, а затем этанола. Затем снимите чашку, и удар гелия газа через жидкость путь, чтобы удалить все оставшиеся чистящие жидкости и очистить путь кислорода. Очистите всю стеклянную посуду.
После каждого измерения, запись рН образцов из скамейки спектрометра. Также записывают рН образцов на поле-велосипедном релаксометре. Перед растворением необходимо рассчитать угол флипа релаксометра, а релаксометр должен быть настроен и готов к измерению гиперполяризированного раствора.
Для выполнения измерений T-one убедитесь, что внешняя катушка оболочки установлена и под напряжением. В программном обеспечении инструмента выберите вкладку Main Par. Затем нажмите на ячейку рядом с меткой Experiment и прокрутите вниз в всплывающем окне, чтобы выбрать последовательность импульсов HPUB/S.
Теперь установите параметры приобретения. Установите радиочастотное ослабление до 25 децибел, максимум T1 до значений от трех до пяти секунд, переключение времени на 0,2 секунды, переработка задержки до нуля секунд, и поле релаксации к желаемому поле релаксации в мегагерце. Затем выберите вкладку Параметры приобретения, а затем базовый субтаб.
Нажмите на ячейку рядом с меткой Nucleus и прокрутите вниз в всплывающем окне, чтобы выбрать углерод-13. Затем установите частоту системы до восьми мегагерц, ширина развертки до одного мегагерца, размер блока до 652 и пропускная способность фильтра до 50 000 герц. Далее выберите подтаб конфигурации.
Установите 90-градусное время ширины импульса до ранее определенного значения, приемник подавляет время до 25 микросекунд, а время задержки приобретения до 25 микросекунд. Выберите подтаб Pulse и установите основной угол флип-импульса RF до пяти градусов. Затем выберите subtab числа измерений и установите количество блоков до 100.
Подождите и будьте готовы получить гиперполяризированное решение, чтобы инициировать сбор данных. Непосредственно перед вставкой образца в релаксометр вручную запустите последовательность импульсов с консоли, чтобы избежать вставки образца в нулевое магнитное поле. По этой причине, важно игнорировать первый свободный распад индукции, или FID, во время анализа данных.
Важно начать сбор данных, прежде чем вводить образец в релаксометр, чтобы избежать нулевых магнитных полей, которые могут привести к потере поляризации. Как только приобретение будет сделано, сохраните данные, нажав кнопку Сохранить. Используя программное обеспечение для анализа, интегрируйте величину каждого сигнала FID для создания серии данных, состоящей из намагничения выборки в качестве функции времени.
Показан пример микроволновой развертки высокого разрешения с высоким разрешением для пирувиковой кислоты. Для представленного случая, что оптимальная частота микроволновой печи соответствует 94.128 гигагерц. Здесь показана типичная серия разлагающихся FID, так как пробуется гиперполяризованная намагниченность.
Кривая релаксации для гиперполяризованного пирувата 1-13C была получена на основе данных предыдущего показателя. Каждая синяя точка на кривой представляет область под FID. Значение T1 53,9 плюс-минус 0,6 секунды было получено нелинейным наименее квадратов подходят уравнения сигнала к данным кривой распада, которая включала в себя эффекты флип угол, используемый для возбуждения.
Показаны результаты T1 для всех 26 измерений в диапазоне от 0,237 миллитесла до 0,705 тесла при 37 градусах Цельсия. Каждое измерение T1 в данном поле релаксации является отдельным гиперполяризованным растворением от аппарата DNP. Твердая линия представляет формулу, а пунктирной линии представляют 95% полос доверия.
Анализ результатов показал, что время релаксации ядра С-1 составляет 46,9 секунды на магнитном поле Земли, по сравнению с 65 секундами в трех теслах, что представляет собой снижение на 28%Важно установить и активизировать внешнюю катушку оболочки и начать приобретение прямо перед вставкой образца, чтобы избежать нулевых магнитных полей и потенциальной потери поляризации. Следуя этому методу, выборочная процедура может быть использована с дейтетерированными средствами растворения, чтобы продлить время релаксации спин-решетки гиперполяризованного раствора.
