Hiperpolarize Spin-Kafes Gevşeme manyetik alan bağımlılığının ölçülmesi [1-13C]pirüuvat

Özet

Hızlı alan döngüsü netometrisi kullanarak, dinamik nükleer polarizasyon yoluyla hiperpolarize edilmiş ¹³C'lik zenginleştirilmiş bileşiklerin spin-kafes gevşeme süresinin manyetik alan bağımlılığını ölçmek için bir protokol sayılmaktadır. Özellikle, bunu^[1-13C] pirüuvat ile gösterdik, ancak protokol diğer hiperpolarize substratlara genişletilebilir.

Özet

Hiperpolarize ¹³C ile zenginleştirilmiş bileşiklerin in vivo görüntüleme uygulamalarının temel sınırı sonlu spin-kafes gevşeme süreleridir. Tampon bileşimi, çözelti pH, sıcaklık ve manyetik alan gibi çeşitli faktörler gevşeme oranlarını etkiler. Bu son bağlamda, spin-kafes gevşeme süresi klinik alan güçlü ölçülebilir, ancak bu bileşiklerpolarize dağıtılan ve MRI taşınır düşük alanlarda, gevşeme daha hızlı ve ölçmek zordur. Taşıma sırasında kaybedilen manyetizasyon miktarını daha iyi anlamak için, hızlı alan-bisiklet relaxometrisi kullandık, ~0.75 T'de ¹³C çekirdeğinin manyetik rezonans tespiti ile, nükleer manyetik rezonans dağılımını ölçmek için hiperpolarize spin-kafes gevşeme süresi [1-¹³C]piruvat. 80 mmol/L konsantrasyonda hiperpolarize pirüvat örnekleri ve fizyolojik pH (~7.8) üretmek için çözünme dinamik nükleer polarizasyon kullanılmıştır. Bu çözümler hızlı bir şekilde hızlı bir alan döngüsü gevşeticiaktarımetresine aktarıldı, böylece numune manyetizasyonunun gevşemesi kalibre edilmiş küçük bir çevirme açısı (3°-5°) kullanılarak zamanın bir fonksiyonu olarak ölçülebiliyordu. PirofanC-1'in T₁ dağılımını haritalamak için 0,237 mT ile 0,705 T arasında değişen farklı gevşeme alanları için veri kaydettik. Bu bilgilerle, hiperpolarize substratların manyetik alanların aralığındaki spin-kafes gevşemesini tahmin etmek için ampirik bir denklem belirledik. Bu sonuçlar, taşıma sırasında kaybedilen manyetizasyon miktarını tahmin etmek ve sinyal kaybını en aza indirmek için deneysel tasarımları geliştirmek için kullanılabilir.

Giriş

Manyetik rezonans spektroskopik görüntüleme (MRSI) spektroskopik görüntüleme ile saptanan metabolitlerin mekansal haritalarını üretebilir, ancak pratik kullanımı genellikle nispeten düşük duyarlılığı ile sınırlıdır. In vivo manyetik rezonans görüntüleme ve spektroskopi yöntemlerinin bu düşük hassasiyeti, vücut sıcaklıklarında ve makul manyetik alan mukavemetlerinde ulaşılabilen küçük dereceden nükleer manyetizasyondan kaynaklanmaktadır. Ancak, bu sınırlama büyük ölçüde mrsi¹kullanarak vivo metabolizmada sonda enjekte edilir sıvı substratlar, in vitro manyetizasyon geliştirmek için dinamik nükleer polarizasyon (DNP) kullanımı ile aşılabilir^{,2 , 3.2.2 , 4}. DNP sıfır olmayan nükleer spin ile en çekirdeklerin manyetizasyonunu artırma yeteneğine sahiptir ve pirüvat 5^,6,bikarbonat ^{gibi 13 C ile zenginleştirilmiş bileşiklerin vivo MRSI hassasiyetini artırmak için kullanılmıştır 7,8}, fumarate⁹, laktat¹⁰, glutamin¹¹, ve büyüklüğü fazla dört sipariş tarafından diğerleri¹². Uygulamaları vasküler hastalık görüntüleme dahil^13,14,15, organ perfüzyonu^13,16,17,18, kanser algılama^{1,19,20,21,22}, tümör evreleme^23,24, ve terapötik yanıt ın nicelleştirilmesi^{2 , 6.000 , 23.000 , 24.000 , 25.000 , 26. Yıl.}

MRSI ile in vivo algılama için yavaş spin-kafes gevşemesi esastır. Spin-kafes gevşeme süreleri(T₁s) onlarca saniye sırasına göre çözeltideki küçük moleküller içinde düşük jiromanyetik oranlara sahip çekirdekler için mümkündür. Çeşitli fiziksel faktörler bir nükleer spin geçiş ve çevre (kafes) arasında enerji transferi etkisi gevşemeye yol açan, manyetik alan gücü de dahil olmak üzere, sıcaklık, ve moleküler konformasyon²⁷. Proton lar doğrudan bağlı olmayan karbon pozisyonları için moleküllerde dipolar gevşeme azalır ve çözünme ortamının deuterasyonu moleküller arası dipolar gevşemeyi daha da azaltabilir. Ne yazık ki, deuterated çözücüler in vivo gevşeme genişletmek için sınırlı yetenekleri var. Karboniller veya karboksilik asitlerin (pirüuvat gibi) artan gevşeme kimyasal kayma anizotropi nedeniyle yüksek manyetik alan mukavemetleri oluşabilir. Polarizasyon sonrası çözünme sırasında sıvı yolundan paramanyetik kirlerin varlığı hızlı gevşemeye neden olabilir ve şelatörler kullanılarak kaçınılması veya ortadan kaldırılması gerekir.

Spin-kafes gevşemesinin önemli ölçüde daha hızlı olabileceği düşük alanlarda ¹³C içeren bileşiklerin gevşemesi için çok az veri vardır. Ancak, hiperpolarize kontrast ajanlar genellikle dünyanın yakınında veya dünyanın dnp aygıtından dağıtılır beri, in vivo görüntüleme için kullanılan ajanın hazırlanması sırasında gevşeme anlamak için düşük alanlarda T₁ ölçmek önemlidir Alan. ¹³C ile zenginleştirilmiş substrat konsantrasyonu, çözelti pH, tamponlar ve sıcaklık gibi ek fiziksel faktörler de gevşemeyi etkiler ve dolayısıyla ajanın formülasyonu üzerinde bir etkiye sahiptir. Tüm bu faktörler, DNP çözünme işleminin optimizasyonunda anahtar parametrelerin belirlenmesinde ve numunenin DNP aygıtından görüntüleme mıknatısına taşınmasında oluşan sinyal kaybının büyüklüğünün hesaplanmasında gereklidir.

Manyetik alanın bir fonksiyonu olarak nükleer manyetik rezonans dağılım (NMRD) ölçümleri, yani T₁ ölçümleri genellikle bir NMR spektrometresi kullanılarak elde edilir. Bu ölçümleri elde etmek için, bir kapatma yöntemi nerede örnek ilk mıknatıs²⁸,^29,30 saçak alanında konumu ile belirlenen bazı alanda dinlenmek için spektrometre dışarı mekik kullanılabilir ve sonra hızla geri NMR mıknatıs içine geri kalan manyetizasyon ölçmek için aktarılır. Manyetik alanda aynı noktada bu süreci tekrarlayarak ancak gevşeme artan dönemlerde, bir gevşeme eğrisi elde edilebilir, daha sonra T₁tahmin analiz edilebilir .

NMRD verilerimizi elde etmek için hızlı alan bisikleti relaxometrisi^31,32,33 olarak bilinen alternatif bir teknik kullanıyoruz. Hiperpolarize ¹³C çekirdekli çözeltilerin T₁ ölçümleri için ticari bir alan döngüsü gevşeticiölçer (Bkz. Malzeme Tablosu)modifiye ettik. Mekik yöntemiile karşılaştırıldığında, alan döngüsü bu relaxometrenin daha küçük bir manyetik alan aralığında (0,25 mT ila 1 T) nMRD verilerini sistematik olarak elde etmesini sağlar. Bu, manyetik alandaki örnek konumu değil, manyetik alanın kendisini hızla değiştirerek gerçekleştirilir. Bu nedenle, bir örnek yüksek alan mukavemeti manyetize edilebilir, daha düşük bir alan gücü "rahat", ve daha sonra sinyal maksimize etmek için sabit bir alanda serbest indüksiyon-çürüme edinimi ile ölçülür (ve Larmor frekansı). Bu, numune sıcaklığının ölçüm sırasında kontrol edilebildiği ve NMR sondasının tüm manyetik alan aralığında otomatik edinimi teşvik eden her bir gevşeme alanında ayarlanması gerekmediği anlamına gelir.

Hiperpolarize çözeltilerin düşük manyetik alanlarda dağıtılması ve taşınmasının etkilerine odaklanan bu çalışma, hiperpolarize ¹³C-pirüvatın spin-kafes gevşeme süresini hızlı kullanarak ölçmek için ayrıntılı bir metodoloji sunar. 0,237 mT ile 0,705 T aralığında manyetik alanlar için alan bisikleti relaxometrisi. Bu metodolojiyi kullanmanın ana sonuçları daha önce [1-¹³C]pirüuvat³⁴ ve ¹³C ile zenginleştirilmiş sodyum ve sezyum bikarbonat³⁵ için sunulmuştur, radikal konsantrasyon ve çözünme pH gibi diğer faktörler da çalışılmıştır.

Protokol

1. Örnek Hazırlama

NOT: 1.1-1.8 adımları sadece bir kez gerçekleştirilir

1. 1 mL stok ¹³C-zenginleştirilmiş pirüvik asit çözeltisi, yaygın in vivo araştırma^1,2,5,6için kullanılan , 15-mmol /L triarylmethyl radikal çözünmüş oluşan hazırlayın [1- ^13.000 C]piruvik asit (bkz. Malzemeler Tablosu). Bu stok çözeltisinden aliquots ayrı ayrı polarize olacak ve daha sonra farklı manyetik alanlarda relaxometri geçmesi örnekler için kullanılacaktır. [1-¹³C]piruvik asit molekülünün bir temsili Şekil 1'degösterilmiştir.
2. Dinamik nükleer polarize yazılım arabiriminde (Bkz. Malzeme Tablosu),değişken sıcaklık ekleme ucunun (VTI) sıcaklığını 1,4 K'ya düşürmek için Bekleme Düğmesine tıklayın.
3. DNP istenilen sıcaklığa ulaştıktan sonra, stok çözeltisinin 10 μL'sini numune kabına yükleyin, taret kapılarını açın ve bu görev için özel olarak tasarlanmış bir ekleme değnek kullanarak kupayı VTI'ye takın.
4. Bundan sonra, hızlı bir şekilde değnek ayıklamak ve fincan serbest olduğundan emin olun. Daha sonra taret kapılarını kapatın ve VTI'nin sıcaklığı 1,4 K'ya geri dönerken aşağıdaki adımlarla devam edin.
5. Stok çözeltisinin hiperpolarizasyonu için en uygun RF frekansını bulmak için DNP'yi mikrodalga tarama sını çalıştıracak şekilde hazırlayın.
   1. Spektrometreyi (DNP sisteminin bir parçası) kontrol eden bilgisayarda, daha önce uygun seri iletişimle yapılandırılan HyperTerminal simgesine çift tıklayarak spektrometre ile DNP kontrol yazılımı arasındaki iletişimi kurmak Parametre.
   2. İletişim kurulduktan sonra, RINMR yazılımını başlatın, komut satırına yazın. HYPERSENSENMR, ve sonra entertuşuna basın.
   3. Bundan sonra, ekranda yeni bir pencere gösterilir ve üzerinde Yapılandırma Numarası alanına bir (1) yazın. Ardından Yapılandırmaseç düğmesini tıklatın.
   4. Tuşuna tıklayın mikrodalga süpürme yap. Spektrometrenin hazır olduğunu ve kutuplaşmayı örneklemek için DNP kontrol yazılımından gelen periyodik tetik sinyallerini beklediğini belirten, saniyeler süren bir sayacı olan küçük bir pencere açılacaktır.
   5. DNP kontrol yazılımında Kalibrasyon sekmesini seçin ve Oluştur düğmesine tıklayın.
   6. Kalibrasyon kurulum penceresini kullanarak aşağıdaki bilgileri girin: Başlangıç Frekansı = 94.117 GHz, Bitiş Frekansı = 94.137 GHz, Adım Boyutu = 1 MHz, Adım Süresi = 300 s, Güç = 50 mW, Sıvı Helyum Seviyesi = %65 ve Sıcaklık = 1.4 K.
   7. Kurulum penceresini kapatacak ve adım sayısını ve istenen mikrodalga süpürmegerçekleştirmek için gereken süreyi görüntüleyecek Kalibrasyon sekmesine geri dönecek olan Oluşturdüğmesine tıklayın.
   8. İstenilen VTI sıcaklığıelde edilip, Etkinleştir düğmesini tıklatın ve ardından mikrodalga süpürme işlemini başlatmaya başlayın.
6. Mikrodalga süpürmesonunda, numuneyi kurtarın ve maksimum polarizasyonun sağlandığı en uygun frekansı kaydedin. Bu optimal frekans, Şekil 2'degösterildiği gibi maksimum polarizasyon sağlayan polarizasyon frekansı olarak tanımlanır. Bu frekans pirüvik asit belirli stok çözeltisi elde edilen tüm aliquots hiperpolarize için kullanılacaktır.
7. 40-mmol/L Tris baz çözeltisi, 50 mmol/L sodyum klorür ve 80-mmol/L sodyum hidroksit çözeltisi kullanarak 250 mL stok çözünme ortamı hazırlayın. Herhangi bir metal iyon kontaminasyonunu ayırmak için 100 mg/L konsantrasyonda etilendirminateamintetraasetik asit (EDTA) ekleyin. Benzer şekilde piruvik asit stok çözeltisi, bu çözünme ortamı polarize olacak tüm farklı numuneler için kullanılacaktır. Kullanılan kimyasallarla ilgili daha ayrıntılı bilgi için Malzeme Tablosuna bakın.
8. Ayrıca, deiyonize suda çözünmüş 100 mg/L EDTA'dan oluşan 500 mL stok temizleme solüsyonu hazırlayın. DNP'nin çözünme yolunu temizlemek için her polarizasyondan sonra bu temizleme çözeltisinin yaklaşık 10 mL'si kullanılır.
   NOT: Her bir örnek için 1.9-1.27 adımları gerçekleştirilir.
9. DNP cihazını dnp ana penceredeki Soğuma düğmesine basarak [1-¹³C] pirüvik asit örneğini hiperpolarize etmeye hazırlanırken 1,4 K'ya soğutun.
10. Spektrometre için kullanılan yazılım zaten yapılandırma 1 seçili ile etkinse, aşağıdaki adımları ile devam edin. Aksi takdirde, 1.5.1 ile 1.5.3 adımlarını gerçekleştirin ve ardından aşağıdaki adımları ile devam edin.
11. DNP'nin spektrometresini kontrol eden pencerede yapılandırma 1'in seçildiğini doğruladıktan sonra Katı Yap düğmesine tıklayın.
12. "XXX"in birikme verileriyle depolanan dosyaların sırasında bir sayı olduğu dosya adını SSBuilupXXX'e girin. Bu numara yazılım tarafından otomatik olarak artımlanır. Sonra Tamam'ıtıklatın. Mikrodalga süpürme durumda benzer şekilde, saniye azalan bir sayaç ile küçük bir pencere spektrometre hazır olduğunu belirten açılacak ve periyodik tetik sinyalleri bekliyor olacak, DNP kontrol yazılımı gelen, polarizasyon örnek .
13. Piruvik asit kullanarak - adım 1.1 hazırlanan OX063 stok çözeltisi, bir örnek fincan 30 mg tartmak.
14. İstenilen VTI sıcaklığıelde edildiğinde (1,4 K) Örnek Ekle'yetıklayın, ardından Normal Örnek'i seçin ve sonra İleri'yetıklayın. Ekranda görüntülenen güvenlik önlemlerinin ardından, bu görev için özel olarak tasarlanmış uzun bir değnek kullanarak bardağı soğuk DNP aygıtına takın.
15. Fincan takıldıktan sonra değnek sökülüp DNP kapıları kapandıktan sonra İleri ve Sonra Bitir'itıklatın. Bu noktada hiperpolarize sistemi numune kabını kısmen doldurulmuş ışınlama odasına indirir (%65) sıvı helyum ile.
16. Sıcaklık 1,4K'ya dönene kadar bekleyin ve ardından Polarize Örnek düğmesine tıklayın.
17. Yeni açılan pencerede, adım 1.6'da mikrodalga süpürmeden elde edilen frekans değerini ayarlayın. Aynı pencerede, aynı zamanda 50 mW ve örnekleme süresi 300 s. Nexttıklayın, Yapı İzleme etkinleştir kutusunu işaretleyin ve sonra Finish'etıklayın.
    NOT: Polarizasyon başladıktan sonra, DNP kontrol yazılımı küçük bir uç açısı kullanarak polarizasyon örnek spektrometre talimat her 300 s tetik sinyalleri oluşturur. Bu şekilde, spektrometre yazılımı bir katı hal manyetizasyon eğrisi için bir örnek nokta ekler, şimdi hem spektrometre yazılımı ve sekme Polarization Build-Upaltında DNP kontrol yazılımı görüntülenir. 4. örnekve ondan sonraki her örnekten sonra, spektrometre yazılımı eğriyi formun üstel büyüme işlevine uyar:
    
    S = A *exp(-t/T_p) + y₀
    
    a polarizasyon genliği, rasgele birimler, t örnekleme zamanı, Tp polarizasyon zaman sabiti (her ikisi de saniye cinsinden) ve y0 bir ofset olduğunu. Uygun parametrelere dayanarak, yazılım aynı zamanda DNP'nin Polarizasyon Durumu sekmesinde görüntülenen zaman içinde o noktaya kadar elde edilen yüzde polarizasyon hesaplar.
18. Katı hal manyetizasyonunun birikmesi maksimumun en az %95'ine (yaklaşık bir saat) ulaşana kadar polarize edin.
19. Örnek polarize olurken, aşağıdaki Bölüm 2'de açıklandığı gibi Hızlı Alan-Bisiklet Relaxometresini hazırlayın.
20. İstenilen polarizasyon elde edildiğinde, Run Dissolution tıklayın ve Yöntemaltında , Piruvik Asit Testiseçin. Ardından İleri'yetıklayın.
21. Ekrandaki talimatları izleyerek, DNP taret kapılarını açın ve 80-mmol/L piruvat konsantrasyonu üretmek için bölüm 1.5'te hazırlanan çözünme ortamının ~ 4,55 mL'si ile cihazın üst kısmındaki ısıtma ve basınçlandırma odasını yükleyin. ~7.75 pH'da ve ~37 °C sıcaklıkta çözünme.
22. Kurtarma değnekdoğru pozisyonda konumlandırın, taret kapılarını kapatın ve bilgisayarda İleri ve sonra Finish'etıklayın. Bu noktada, basınç 10 bar'a ulaşana kadar çözülme ortamı aşırı ısıtılır.
23. 10 bar basıncına ulaşıldıktan sonra, dondurulmuş ve hiperpolarize pirüuvat otomatik olarak sıvı helyum banyosundan kaldırılır, hızlı bir şekilde karıştırılır ve aşırı ısınmış çözünme ortamı ile çözülür ve kılcal bir borudan armut şeklinde bir şişeye atılır. Hiperpolarize pirüuvat/çözünme ortam karışımı çıkarılırken, homojen bir karışım sağlamak için şişeyi sürekli döndürün.
24. Tüm karışım çıkarıldığında, sıvının 1,1 mL'sini hızlı bir şekilde şırıngaya çekin, önceden ısıtılmış (37 °C) 10 mm çapındaki NMR tüpüne aktarın ve hızla alan döngüsü gevşeticiölçerine ışınlayın (Bkz. adım 2.2.12).
25. Olası sistematik deneysel etkileri kontrol etmek için 0,55-T tezgah üstü NMR spektrometresine (Bkz. Malzeme Tablosu)her pirüvat çözünme kalan aliquot dağıtın.
26. Temiz çözünme ortamı ve ardından etanol kullanarak DNP sıvı yolunu hemen temizleyin. Kalan temizleme sıvılarını çıkarmak ve oksijen temizleme yolu temizlemek için sıvı yolu ile helyum gazı darbe. Tüm cam eşyaları temizleyin.
27. Her ölçümden sonra, hem tezgah üstü spektrometreden hem de alan bisikleti gevşeticimetreden alınan numunelerin pH'ını kaydedin.
    NOT: Her T₁ ölçümü DNP aparatından ayrı bir hiperpolarize çözünmedir, bu nedenle numune bileşiminin ölçüm-ölçüm tekrarlanabilirliğini sağlamak için dikkatli olunması gerekir. Bu, son hiperpolarize çözeltilerin doğru ve tekrarlanabilir hazırlanmasını sağlamak için tüm ajanların ve çözücülerin 0,1 mg hassasiyetle tartılarak gerçekleştirilir.

2. Relaxometri

NOT Aşağıdaki adımlarda açıklanan farklı parametrelerin seçimi ve kullanımı nın daha iyi anlaşılması için lütfen Tablo 1'e bakın. Çözünmeden önce, relaxometre çevirme açısı hesaplanmalı ve relaxometre kurulum aparatve hiperpolarize çözeltinin ölçümü için hazır olmalıdır (aşağıya bakın).

1. Flip-angle kalibrasyonu
   1. Bir NMR tüpünde 1 mL [1-¹³C]piruvik asit hazırlayın ve ¹³C çekirdeğinin T_1'ini 200 ms'den az ama 50 ms'den fazla bir değere düşürmek için bir gadolinyum kontrast maddesi ekleyin.
   2. NMR tüpünü kalibrasyon standardı olarak birden çok kez kullanılabilsin şekilde kapatın.
   3. Relaxometrenin derinlik ölçerini kullanarak, numunenin relaxometre RF bobininin merkezinde yer alabilmesi için NMR tüpünün derinliğini uygun yüksekliğe ayarlayın.
   4. Tekrarlanabilirliği sağlamak için ¹³C pirüvatör kalibrasyon standardının ekleme derinliğini yapışkan bantla işaretleyin.
   5. NMR tüpündeki derinlik durdurucuyu bantla belirtilen konuma yerleştirin ve bu kalibrasyon standardını alan bisikleti gevşeticinin deliklerine takın. NMR tüpünü pozisyonda tutmak için bir ağırlık kullanın.
   6. Aletin hava vanasını açın ve relaxometre ön panelinden sıcaklık kontrol cihazını 37 °C'ye ayarlayın. Bu, deney sırasında ısıtılmış hava kullanarak numunenin sıcaklığını 37°C 'de (± 0.5°C) koruyacaktır.
   7. ¹³C çekirdek sinyali elde etmek için alan döngüsü relaxometer donanımını kurun. Bu, harici şim bobininin takılması ve enerjisini (Bkz. Malzeme Tablosu),RF bobininin 8 MHz (~0,75 T for ¹³C çekirdeği) ile eşleştirilmesi ve uygun λ/4 kablosunun kullanılması dır.
   8. Enstrüman yazılımında aşağıdaki adımları gerçekleştirin:
      1. Ana par sekmesini seçin
      2. Deneme etiketinin yanındaki hücreye tıklayın ve "13CANGLE" darbe sırasını seçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın. FFC ".
      3. Aşağıdaki kazanım parametrelerini ayarlayın: RFA = 5; SWT = 0.005, RD = 0.5, BPOL = 30 MHz, TPOL = 0.5.
      4. Acq. par sekmesini seçin ve ardından Temel alt sekmesini seçin.
      5. Nucleus etiketinin yanındaki hücreye tıklayın ve 13C'yiseçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın.
      6. Daha sonra aşağıdaki parametreleri belirleyin: SF = 8 MHz, SW = 1000000, BS = 652, FLTR = 100000, MS = 32.
      7. Conf alt sekmesini seçin.
      8. Aşağıdaki parametreleri ayarlayın: RINH = 25, ACQD = 25.
      9. nDim alt sekmesini seçin
      10. Set NBLK = 32, BINI = 2, BEND = 62.
      11. Değerlendirme sekmesini ve ardından Parametreler alt sekmesini seçin.
      12. Aşağıdaki parametreleri ayarlayın: EWIP = 10, EWEP = 128, EWIB = 1, EWEB = 32.
      13. Ardından, darbe dizisini çalıştırmak için Satın Alma Başlat simgesini tıklatın.
   9. Edinme tamamlandıktan sonra, verileri kaydedin, Değerlendirme iletişim simgesini seçin ve analiz menüsünden WAM Penceresi: Mutlak Büyüklük'iseçin. Ardından Rapor Sayfası, Grafikler ve Dışa Aktarma Dosyası'nı seçin ve son olarak Yürüt'etıklayın.
   10. Rapor penceresinde, şekil 3'ünalt satırında gösterilen çizimlere benzer şekilde, görüntülenen grafikteki imleç yardımıyla maksimum genliği sağlayan RF darbe genişliğini bulun ve değeri ince ayarla . Bu darbe genişliği aşağıdaki deneylerin PW90 parametresi için kullanılacaktır.
   11. Relaxometrenin frekans değişimini ayarlamak için F1 simgesini tıklatın.
       NOT: WAM Penceresi: Mutlak Büyüklük, EWIP tarafından tanımlanan noktadan EWEP tarafından belirlenen noktaya ve bloktan tek veya bir serbest indüksiyon bozunma kazanımlarının (FID) büyüklüğünü entegre eden bir yordamdır. EWIB tarafından EWEBtarafından belirtilen bloya tanımlanır.
2. T₁-Ölçümler
   1. Harici şim bobininin takılı ve enerjili olduğundan emin olun.
   2. Enstrüman yazılımında aşağıdaki adımları gerçekleştirin:
      1. Ana par sekmesini seçin
      2. Deney etiketinin yanındaki hücreye tıklayın ve Şekil 4'tegösterilen darbe dizisi HPUB/S'yiseçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın.
      3. Aşağıdaki kazanım parametrelerini ayarlayın: RFA = 25, T1MX = 3 ile 5 arasındaki değerler; SWT = 0.2, RD = 0, BRLX = MHz'de istenilen gevşeme alanı (proton Larmor frekansı).
      4. Acq. par sekmesini seçin ve ardından Temel alt sekmesini seçin.
      5. Nucleus etiketinin yanındaki hücreye tıklayın ve 13C'yiseçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın.
      6. Daha sonra aşağıdaki parametreleri ayarlayın: SF = 8 MHz, SW = 1000000, BS = 652, FLTR = 50000.
      7. Conf alt sekmesini seçin.
      8. Aşağıdaki parametreleri ayarlayın: PW90 adım 2.1.10, RINH = 25, ACQD = 25 bulunan değere eşit.
      9. Puls alt sekmesini seçin ve PW = 5'i ayarlayın.
      10. nDim alt sekmesini seçin ve NBLK = 100'u ayarlayın.
      11. Bekleyin ve veri toplama başlatmak için hiperpolarize çözüm almaya hazır olsun.
      12. Numuneyi relaxometreye takmadan hemen önce, numunenin boş bir manyetik alana girmesini önlemek için sinyal dizisini konsoldan manuel olarak başlatın. Bu nedenle, veri analizi sırasında ilk Serbest İndüksiyon Bozunması (FID) göz ardı etmek önemlidir.
      13. Satın alma yapıldıktan sonra Kaydet düğmesini tıklatarak verileri kaydedin.
   3. Analiz yazılımını kullanarak, her FID sinyalinin büyüklüğünü, zamanın bir fonksiyonu olarak örnek manyetizasyondan oluşan bir veri serisi üretmek için entegre edin.
   4. Spin-kafes gevşeme süresini, ticari bir analitik yazılımda uygulanan standart doğrusal olmayan en kareler montaj algoritması kullanarak üç parametrelik bir üstel modelden ayıklayın (bkz. Malzeme Tablosu) tüm veriler:
      
      A ilk sinyal genliği(y-intercept), T₁ spin-kafes gevşeme zamanı, T_R bilinen bir değer, y₀ sinyal ofset ve cos^(n-1)(α) bir flip açısı için nth ölçüm de uzunlamasına manyetizasyon kaybı için bir düzeltme, α.

Sonuçlar

Şekil 2 pirüvik asit için yüksek çözünürlüklü tam menzilli mikrodalga süpürme bir örnek sunar. Sunulan durumda, bu optimal mikrodalga frekansı 94.128 GHz, şekil eklemek vurgulanır karşılık gelir. DNP sistemimiz normalde 93.750 GHz ile 94.241 GHz aralığında, adım boyutu1 MHz, 600 s'ye kadar polarizasyon süresi ve 100 mW'a kadar güç le çalışabilir. Frekansların tam bir dizi sadece yeni yüzeyler için incelenir. Ancak, ¹³C-piruvik asit ile önceki deney...

Tartışmalar

Sinyal alımını geliştirmek için DNP'nin kullanılması, hayvan enjeksiyonlarında kullanıldığı gibi sınırlı konsantrasyonlarda ¹³C çekirdeğinden elde edilen yetersiz manyetik rezonans sinyaline teknik bir çözümdür, ancak diğer deneysel zorluklar da ortaya çıkar. Şekil 7'de gösterilen her gevşeme ölçümü, yeniden ölçüm için çözünmeden sonra repolarize edilemediği için benzersiz olarak hazırlanmış bir numunenin ölçüsünü temsil eder. Bu ka?...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
[1-13C]Pyruvic Acid	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	677175
10mm NMR Tube	Norell, Inc., Morganton NC, USA	1001-8
De-ionized water
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (EDTA)	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	E5134
HyperSense Dynamic Nuclear Polarizer	Oxford Instruments, Abingdon, UK		Includes the following: "DNP-NMR Polarizer" software used to control and monitor the whole DNP polarizer; "RINMR" used to monitor the solid state polarization levels; "HyperTerminal" used to communicate the DNP software with the RINMR software that monitors the solid state polarization level. Also includes the MQC bench top spectrometer to monitor the liquid state polarization in conjunction with it own RINMR software
MATLAB R2017b	MathWorks, Natick, MA		Include scripts for non-linear fitting of magnetization decay over time and T1 NMRD analysis of hyperpolarized pyruvic acid.
OX063 Triarylmethyl radical	Oxford Instruments, Abingdon, UK
pH meter - SympHony	VWR International, Mississauga, ON., Canada	SB70P
ProHance	Bracco Diagnostics Inc.		Gadoteridol, Gd-HP-DO3A
Pure Ethanol (100% pure)	Commercial Alcohols, Toronto, ON, Canada	P016EAAN
Shim Coil			Developed in-house
Sodium Chloride	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	S7653
Sodium Hydroxide	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	S8045
SpinMaster FFC2000 1T C/DC	Stelar s.r.l., Mede (PV) Italy		Includes the software "AcqNMR" that is used to set experimental parameters, monitor the tuning and matching of the RF coil, loading different pulse sequences, calibrate flip angle, data acquisition and curve fitting, among other functions. Also includes a depth gauge, some weights and a depth stopper.
Trizma Pre-Set Crystals (pH 7.6)	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	T7943