Yağ-su hayaletler manyetik rezonans görüntüleme doğrulama için: esnek ve ölçeklenebilir iletişim kuralı

Özet

Bu çalışmanın amacı hayaletler değişen yağ yüzdeleri ve birimler ile üretmek için özelleştirilebilir pratik bir yağ-su hayalet oluşturmak için bir protokol tarif etmektir.

Özet

Görüntü yağ dokusu için yeni teknikler geliştirilmiştir gibi yöntemleri gibi protokolleri doğrulamak için giderek daha önemli hale gelmektedir. Hayaletler, deneysel kopyaları bir doku veya organ ilgi, düşük maliyetli, esnek bir çözüm sağlar. Ancak, pahalı ve özel ekipman erişim olmadan, yüksek yağ kesirli sayıları istikrarlı hayaletler inşa (e.g., > % 50 yağ kesir düzeyleri bu kahverengi yağ dokularında görülen gibi) lipidler hidrofobik yapısı nedeniyle zor olabilir. Bu çalışma 5 x 100 mL hayaletler % 0, % 25, % 50, % 75 ve % 100 temel laboratuar malzemeleri (Pinar, kadehler, vb) ve kolayca erişilebilir bileşenler (distile su, agar, suda çözünen kullanarak yağ kesirler ile oluşturmak için ayrıntılı, düşük maliyetli bir iletişim kuralı sunar yüzey aktif, sodyum benzoat, Gadolinyum-diethylenetriaminepentacetate (DTPA) kontrast Ajan, fıstık yağı ve yağ çözünen yüzey aktif). Protokol esnek olarak tasarlanmıştır; Hayaletler farklı yağ kesirler ve birimleri geniş bir yelpazesi ile oluşturmak için kullanılabilir. Bu teknik ile oluşturulan hayaletler yağ-su manyetik rezonans görüntüleme hedef değerleri inşa hayaletler şişman kesir değerleriyle karşılaştırılan fizibilite çalışması olarak değerlendirildi. Bu çalışmada 0.998 uyumluluk korelasyon katsayısı vermiştir (% 95 güven aralığı: 0.972-1.00). Özetle, yağ dokusu teknikleri klinik doku ve organların aralığında Imaging doğrulamak için yağ hayaletler yarar bu çalışmalar göstermektedir.

Giriş

Yağ dokusu ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi görüntüleme yöntemleri kullanarak trigliserid içerik miktarının ilgi birçok alanları arasında uzanır. Araştırma alanları organ veya doku karaciğer¹, pankreas²ve iskelet kas³gibi beyaz ve kahverengi yağ dokusu depoları incelenmesi ve lipid ektopik depolanmasını içerir. Adipose miktar için roman bu teknikler geliştirilmiştir gibi yöntemleri görüntüleme parametrelerinin araştırma ve klinik uygulamalar için geçerli olduğunu doğrulamak için ihtiyaç vardır.

Hayaletler, bir doku veya organ, deneysel kopyaları sağlar geliştirmek ve görüntüleme teknikleri⁴doğrulamak için bir düşük maliyetli esnek ve kontrollü araç. Özellikle, hayaletler yağ oluşur ve su seviyesi bir hacim oranı ya da yağlı kesir (FF) klinik faiz dokusunun karşılaştırılabilir inşa edilecek. Klinik olarak, doku ve organların FF değerleri çok değişebilir: kahverengi yağ dokusu FF düşer %29,7 ve %93,9⁵; Ortalama Karaciğerde yağlanma hastalarda FF olduğunu 18.1 ± %9.0⁶; tip 2 diyabet aralıkları arasında % 1.6 ve %22,2⁷için risk altında erişkinlerde pankreas FF; ve önceden hastalığı bazı durumlarda, Duchenne kas distrofisi hastalarının bazı kaslar⁸' FF değerleri neredeyse % 90 olabilir.

Lipitler gibi polar olmayan moleküller de polar moleküller su gibi oluşan çözümlerinde geçiyoruz değil çünkü istikrarlı hayaletler ile bir yüksek hedef FF oluşturma zorlu kalır. FF ilâ %50, birçok varolan Yöntem yağ su hayaletler^9,10,11,12oluşturmak için kullanılabilir. Genellikle daha yüksek FFs ulaşmak diğer yöntem bir homogenizer veya bir ultrasonik hücre topu^13,14gibi pahalı donanımları gerektirir. Bu tekniklerin yüksek FF hayaletler için bir yol haritası sağlasa, ekipman kısıtlamaları ve deneysel detayları değişen miktarlarda çabaları tekrarlanabilir ve sağlam yağ su hayaletler oluşturmak için sınırı.

Bu önceki teknikleri bina, maliyet-etkin ve kararlı yağ su hayaletler bir FF özelleştirilebilir aralığı değerleri oluşturmak için bir yöntem geliştirdi. Bu protokolü ayrıntıları şişman hayaletler 5 x 100 mL % 0, % 25, % 50, % 75 ve % 100 tek bir aspiratör kullanarak FF değerlerle yapmak için gerekli adımlar. Çeşitli birimler (10-200 mL) ve yağ yüzdeleri (0-%100) oluşturmak için kolayca ayarlanabilir. Fantom teknik etkinlik fizibilite çalışması karşılaştırma yağ-su MRI FF değerleri hedef FF değerlerine inşa hayaletler değerlendirilmiştir.

Protokol

1. iş istasyonu ve malzemeleri hazırlamak

1. Bütün laboratuvar güvenlik kurallarına uymak. Göz koruması ve eldiven giymek. Okuma malzeme güvenlik bilgi formu reaktifleri herbiri için kullanılan ve uygun önlemleri alın. Malzeme ve ekipman listesi, kimyasal işleme yordamlarını ve Züccaciye Mağazaları önlemleri gözden geçirin.
   Dikkat: Bu protokol bir Pinar yüksek sıcaklıklarda kullanımını gerektirir. Dikkatli olun ve kapsayıcılar sıcak ile etkileşim ve Pinar yüzeyine dokunmayın ısıya dayanıklı eldiven giyerler.
2. Çalışma alanı temizleyin ve yüzey dezenfektan ile temiz. Ellerini yıka ve eldivenleri giy.
3. Tüm araçları ve olası bulaşma riskini azaltmak ve hayalet uzun ömürlü artırmak için tüm cam kavanoz içine sterilize.
   Not: phantom için daha--dan birkaç gün kullanılacaksa, düzenli olarak bakteriyel büyüme önlemek için etanol ile tamamlanan hayalet yüzeyini temizlemek.

2. su solüsyonu hazırlayın

1. Çalışma alanı için su solüsyonu hazırlayın. Aşağıdaki malzeme ve ekipman bankta pozisyon: mezun silindir, 400 mL kabı, heyecan bar, ölçek, 2 x tartmak tekneler, spatula, 2 x 1.0 mL şırınga ile iğne, distile su, Gadolinyum-diethylenetriaminepentacetate (DTPA) kontrast Ajan, suda çözünen yüzey aktif, agar ve sodyum benzoat.
   Not: Şırınga veya iğne olmadan kullanılabilir. Ancak, iğne kullanarak ölçüm doğruluğunu geliştirmek ve içeriği için su veya yağ çözümleri eklendiğinde sıçramak önleyebilirsiniz.
2. Bir heyecan bar 400 mL kabı yerleştirin. 100 ya da 200 mL mezun silindir su kabı dökün ve 300 mL distile su ölçmek için kullanın. Kabı ocağın koyun ve bir heyecan oranı 100 RPM ile 90 ° C'de ayarlayın.
   Not: Yüksek sıcaklık bu protokol için hızlı sonuç elde etmek için kullanılır. Çözümler ocağın üzerinde uzun bir süre için bırakılmış değil çünkü, aspiratör için ayar noktası sıcaklık çözüm sıcaklığını yansıtacak.
3. Kalibre edilmiş bir ölçek sodyum benzoat 0.30 g tartmak tekneye ölçmek için kullanın. Sodyum benzoat su ekleyin.
4. Bir şırınga 0.6 mL suda çözünen yüzey aktif ölçmek için kullanın. Hava hava kabarcığı yok olduğundan emin olun. İğne birkaç milimetre Çözüm Merkezi üzerinde tutun ve yavaşça sıçramak kabı duvarlarında önlemek için suda çözünen yüzey aktif bırakın.
5. Temiz bir şırınga kullanarak, Gadolinyum-DTPA kontrast ajanın 0,24 mL ölçmek. Adım 2.4 olduğu gibi aynı tekniği kullanarak kabı ekleyin.
   Not: Gadolinyum-DTPA faiz dokusunun uyum için Phantom'un MRI gevşeme özelliklerini ayarlamak için kullanılır. Okuyucu daha iyi doku faiz gevşeme özelliklerini eşleştirmek için eklenen Gadolinyum DTPA ses ayarlayabilirsiniz.
6. Agar 9.0 g tartmak tekneye ölçmek. Yavaş yavaş agar su kabı içine bir spatula ile kaşık.
7. Her şey su çözüm eklendikten sonra 350 ° c Pinar sıcaklık artışı ve agar eritmek 5-10 dk için 1100 devir/dakika hıza bar ilave edin.
   1. Agar erimiş denetlemek için kısaca su solüsyonu Pinar kaldırmak, karıştırarak durdurmak ve çözüm rengini kontrol edin. Erimiş agar açık (flamalar veya kümeleri) ve sarı ya da amber renkli olmalıdır.
8. Agar tamamen erimiş, bir şırınga kullanın veya yaklaşık 3,5 mL su çözeltisi küçük bir şişe dökün. Test çözüm ayarlı değil veya 5-10 dk sonra ayıran, agar erimiş değil. 350 ° C başa Pinar sıcaklık artışı ve çözüm Isıtma devam edin.
9. 2.8 test şişe setleri çözümde su kadar düzgün arasındaki adımları yineleyin.
10. Su solüsyonu 50 ° C ve 100 rpm ocağın üzerinde bırakın. Çalışma alanı temiz ve petrol çözüm için hazır olun.
    1. Kürsüye aşağıdaki malzemeyi kaldır: ölçeği, 2 x tartmak tekneler, spatula, 2 x 1.0 mL şırınga (kullanılan) iğne ile distile su, Gadolinyum-DTPA kontrast Ajan, suda çözünen yüzey aktif, agar ve sodyum benzoat.
    2. Aşağıdaki malzeme ve ekipman bankta pozisyon: 400 mL kabı (temiz), heyecan (temiz) bar, iğne, fıstık yağı ve yağ çözünen yüzey aktif 2.0 mL şırınga.

3. petrol çözüm

1. Yeni bir heyecan çubuğu temiz 400 mL kabı yerleştirin. Mezun silindir kabı dökün ve fıstık yağı 300 mL ölçmek için kullanın. Su solüsyon içeren kabı çıkarın ve petrol çözüm kabı ocağın yerleştirin. 1 dk. için 100 RPM heyecan oranıyla 90 ° C için ayarlayın.
   Not: trigliserid insan yağ dokusu¹⁵karşılaştırıldığında benzer bir nükleer manyetik rezonans spektrum olduğundan fıstık yağı kullanılır.
   1. Yağı ocağın üzerinde sahipsiz bırakmayın. Eğer petrol gets çok sıcak ve duman, Pinar kaldırmak ve petrol aspiratör için dönmeden önce sıcaklığı azaltmak başlar.
2. Temiz bir şırınga ile petrol çözünür yüzey aktif 3,0 mL ölçüsü. 2.4. adımda açıklanan aynı teknikle, petrol çözünür yüzey aktif kabı için ekleyin. Pinar 150 ° C ve tamamen petrol çözüm karıştırmak 5 min için 1100 devir/dakika olarak ayarlayın.
3. Petrol çözüm ocağın kapalı almak ve hayalet oluşturmak için hazırlık çalışma alanı temiz.
   1. Kürsüye aşağıdaki malzemeyi kaldır: 2.0 mL şırınga iğne (kullanılan), fıstık yağı ve yağ çözünen yüzey aktif.
   2. Aşağıdaki malzeme ve ekipman bankta pozisyon: 250 mL Erlenmeyer flask, karıştırın (temiz), bar hacimsel Pipetler, hacimsel pipet tutucu ve 5 x 120 mL Cam kavanoz.

4. hayalet emülsiyon oluşturma

1. Hacimsel pipetler için su ve yağ çözümleri hazırlayın. Pipetler yalnızca onların anılan sıraya göre çözüm ile çapraz kontaminasyonu önlemek için kullanılmalıdır.
   1. Pipet protokolünde kullanılan birim için uygun. Örneğin, 2 x 50 mL hacimsel pipetler (50 mL su solüsyonu + 50 mL yağ solüsyon) 100 mL % 50 yağ FF bir hedefle hayalet oluşturmak için kullanın.
2. Su solüsyonu ocağın koyun ve Pinar 300 ° C ve 1100 rpm için ayarlayın. 4-5 dakika sonra karıştırıcı kapatın.
3. Hacimsel pipet kullanmadan, su solüsyonu kısmen pipet çözümü küçük bir miktar (5-10 mL) ile doldurma ve geri kabı bırakmadan çıkarma için hazır olup olmadığını kontrol edin. Su solüsyonu kolaylıkla kaldırıldı ve pipet aşırı kalıntıları olmadan serbest Eğer, aksi takdirde bir sonraki adıma geçmek, ocağın üzerinde bırakın ve tekrar 2-3 dakika içinde kontrol edin.
   Not: Bu heyecan verici ve/veya olabildiğince sık sıcak su solüsyonu tutmak en iyisidir su çözümünün bileşenlerini ayarlama ve ayırmak, daha duyarlı. Su çözüm değil ısıttı ve aktarmadan önce karıştırılır, agar soğuyunca donmak eğilimi nedeniyle doğru birimleri ölçmek çok zor olacak.
4. Dikkatle temiz heyecan bar bir 250 mL Erlenmeyer flask ekleyin. Ocağın kapalı su solüsyonu almak, uygun cilt (Tablo 2) ölçmek ve bunu Erlenmeyer şişeye aktarabilirsiniz.
5. Petrol çözüm ocağın koyun ve 90 ° c ve 1100 rpm çözüm homojen olduğundan emin olmak için ayarlayın. 1-2 dk sonra petrol çözüm Pinar kaldırın ve eski yerine koymak o ile Erlenmeyer flask.
6. Yağ çözeltisi (Tablo 2) uygun miktarını ölçmek ve yavaş yavaş Erlenmeyer şişeye su çözümde ekleyin.
7. Tüm petrol çözüm eklendikten sonra 300 ° c sıcaklık artışı ve karıştırma 1100 RPM korumak. 4-5 dk (girdap heyecan bardaki olmalıdır) için kombine çözümler karıştırın. Emülsiyon beyaz yumuşak doku ile olmalıdır.
8. Bir manyetik heyecan bar retriever heyecan bar kaldırmak için kullanın.
   Not: Heyecan bar geri almak--dan tüm gelecekteki emülsiyonlar heyecan çubuklar kaldırmak için kullanılır. Her kullanım arasında iyice temizleyin.
9. Dikkatle Erlenmeyer şişeye bir temiz 120 mL Cam kavanoz karışımı dökmek için ısıya dayanıklı eldiven kullanın. Yavaş yavaş olarak soğur kabarcıklar karışımı önlemek için cam kavanoz yan karışımı dökün.
10. Erlenmeyer şişesi ve heyecan bar temizlik sonra adımları 4.2-4.8, tüm hayaletler oluşturuluncaya kadar çözümleri, su ve yağ miktarlarını ayarlama yineleyin.
    Not: cam temizlik öncesinde serin olduğundan emin olun.

Sonuçlar

Çözüm az miktarda su çözüm doğru şekilde hazırlanan, test şişede (Şekil 1, sol) hızlı bir şekilde donmak. Çözüm (Şekil 1, doğru) ayırır, çözüm (protokol 3.8 adımda talimat olarak) yeniden hazırlanmalıdır. Emülsiyon ( Şekil 2, sol ve sağ örneklerde) ayırır, hayalet uygun değil ve atılmalıdır. Bu durumda, emülsiy...

Tartışmalar

Yağ su hayaletler yağ dokusu ve trigliserid içerik içinde vivoölçmek için kullanılan tıbbi görüntüleme teknikleri doğrulamak için uygun oluşturmak için sağlam bir yöntem açıklanmaktadır. İki su depoları (bir petrol çözüm için) ve bir su çözüm oluşturarak, istikrarlı hayaletler-% 50 aşan değerleri dahil-FF değerleri çeşitli pahalı ekipmanlara gerek kalmadan inşa edilmiştir. Yüksek FF hayaletler (> % 50) yağ miktar için görüntüleme teknikleri doku veya organ kahverengi...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Distilled Water	Amazon	B000P9BY38	Base of water solution
Agar	Sigma Aldrich Incorporated	A1296-100G	Gelling agent
Water-Soluble Surfactant	Sigma Aldrich Incorporated	P1379-500ML	Surfactant/emulsifying agent
Gadolinium-DTPA Contrast Agent	Bayer Healthcare	50419-0188-01	Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent.
Sodium Benzoate	Sigma Aldrich Incorporated	71300-250G	Preservative
Peanut Oil	Amazon	54782-LOU	Base of oil solution
Oil-Soluble Surfactant	Sigma Aldrich Incorporated	S6760-250ML	Surfactant/emulsifying agent
Hotplate w/ Stirrer	Fisher Scientific	07-770-152
Stir bars (Egg-Shaped)	Sigma Aldrich Incorporated	Z127116-1EA
400 mL Beaker	Sigma Aldrich Incorporated	CLS1003400-48EA
250 mL Erlenmeyer Flask	Sigma Aldrich Incorporated	CLS4450250-6EA
25 mL Glass Volumetric Pipette	Fisher Scientific	13-650-2P	Quantity = 2
50 mL Glass Volumetric Pipette	Fisher Scientific	13-650-2S	Quantity = 2
75 mL Glass Volumetric Pipette	Fisher Scientific	13-650-2T	Quantity = 2
3.0 mL Syringe	Sigma Aldrich Incorporated	Z248002-1PAK
1.0 mL Syringe	Sigma Aldrich Incorporated	Z230723-1PAK
Spatula	Sigma Aldrich Incorporated	S3897-1EA
Scale (100g X 0.01g Resolution)	Amazon	AWS-100-BLK
Weigh Boats	Sigma Aldrich Incorporated	Z740499-500EA
120 mL Glass Jars	McMaster Carr Supply Co	3801T73
Heat Resistant Gloves (pair)	Amazon	B075GX43MN
Syringe Needles	Sigma Aldrich Incorporated	Z192341-100EA
18" stir bar retriver	Fisher Scientific	14-513-70
1 Dram Clear Glass Vial	Fisher Scientific	03-339-25B