一个多腔动态单一酶幻影超极化磁共振剂研究的用途

该程序的总体目标是在受控体模环境中通过磁共振成像或 MRI 测量超极化丙酮酸向乳酸的转化。这种方法可以帮助回答超极化 MRI 领域中的关键问题，例如系统通过磁共振检测丙酮酸化学转化的能力。该技术的主要优点是丙酮酸的化学转化类似于体内代谢，但比在生命系统中更可控和可重复。

该技术的意义延伸到癌症的诊断，因为大多数癌症中常见的丙酮酸向乳酸的转化升高是由幻影环境模拟的。虽然这种方法可以提供对癌症的了解，但它也可以应用于其他代谢成像，例如心脏代谢。一般来说，刚接触这种方法的人可能会很挣扎，因为超极化媒体固有的时间限制很短。

这种方法的视觉演示至关重要，因为溶出和顶出步骤很难学习，因为它们必须快速发生并且必须精确执行。在用于动态核极化或 DNP 系统的样品杯中，移液 0.3 微升 gadoteridol 溶液和 13 毫克丙酮酸溶液。用移液器吸头在样品杯中短暂搅拌该混合物。

单击 DNP 系统控制台上的 Insert sample（插入样品）按钮，开始样品插入过程。在样本向导中，选择 Normal sample（正常样本），然后单击 Next（下一步）。保持样品杯垂直，轻轻地将插入杆放在样品杯顶部。

出现提示时，打开 DNP 系统并使用插入杆将杯子插入变温插件中。拉动样品插入杆末端的柱塞，将样品释放到变温插件中。从系统中取出样品插入杆，然后单击 DNP 系统控制台上的 Next（下一步）按钮。

然后通过单击 DNP 系统控制台上的极化样品按钮开始极化。在 RINMR 软件中，键入 HYPERSENSENMR 到极化监测软件。将 build up configuration 设置为 1，然后按 Enter。

然后点击 solid buildup。设置保存文件的位置和名称后，在 DNP 系统控制台的下拉选项卡中选择碳 13 的配置文件。单击 Next。

选中该框以在构建期间启用采样。将 sample time （采样时间） 设置为 300 秒，然后单击 finish up （完成）。最后，用 5 毫升注射器按体积或使用秤按重量量出 3.85 克溶出介质。

将模型放置在磁体的中心，便于接触进样管路。确保有一些容器来收集将排放到排气管路的液体。通过混合 240 微升 NADH 溶液、125 微升 LDH 溶液和 335 微升缓冲液来制备高活性酶混合物。

将溶液保存在可连接到注射管路的 3 毫升注射器中。然后通过将 240 微升 NADH 溶液、75 微升 LDH 溶液和 385 微升缓冲液混合在一起来制备低活性酶混合物。将此混合物保存在可连接到注射管路的单独 3 毫升注射器中。

要执行初始定位，请加载新的定位器扫描。通过选择 Acq/Reco 来摆动质子线圈。显示并打开调整平台。

在调整面板上，选择"摆动调整"，然后单击"ppen"。将扫描宽度设置为 10 兆赫兹，然后单击 set up。片刻之后，质子线圈调谐和匹配应该出现在采集窗口中。

通过将线圈元件更改为 13C 或元件 2 并将扫描宽度设置为 5 兆赫兹来摆动碳线圈。片刻之后，碳线圈调谐和匹配应该出现在采集窗口中，如果调谐正确，请点击停止。要返回扫描控制，请按 apply，然后按 back，最后按 continue 开始扫描。

开始溶出之前，必须完全设置此步骤中的扫描，这一点至关重要。溶解开始后，不应停止，在超极化丙酮酸输送之前，他们几乎没有时间调整序列参数。加载新的无线电回波平面光谱成像扫描。

将切片厚度设置为 30 毫米，以覆盖整个反应室。通过选择系统选项卡并将作模式更改为 13C 传输接收，将作模式设置为 Carbon 13。一旦丙酮酸达到大于 90% 的极化，溶液和模型就准备好了，扫描就完成了。

单击 DNP 系统控制台上的运行溶解按钮。出现提示时，将溶出棒移至其作位置并注入溶出介质。关闭 DNP 系统，然后单击 DNP 系统控制台上的 finished（完成）按钮。

丙酮酸和酶的注射顺利进行很重要。这将确保在化学转化完成之前，酶混合物被正确混合并输送到虚拟室。当 DNP 系统输送超极化丙酮酸时，将 500 微升丙酮酸溶液吸入每个高浓度和低酶浓度溶液注射器中。

将每个注射器缓慢注入注射管路。扫描可以在注射前或注射后立即启动，具体取决于所使用的扫描方案。溶出完成后，在出现提示时将溶出棒移回静止位置，然后单击 Finish（完成）。

这里显示了无线电回波平面光谱成像序列的代表性结果。丙酮酸图像显示两个腔室中都有强丙酮酸信号。乳酸图像显示乳酸信号较弱，但仍局限于腔室。

超极化乳酸和丙酮酸的信号比可用于估计每个腔室中的酶活性。每个腔室中的信号比与存在的酶活性相匹配。一旦掌握，这项技术可以在一小时内完成。

在尝试此过程时，请务必记住在开始溶出过程之前准备好幻模混合物和成像序列。按照这个程序，可以使用其他超极化试剂和酶来回答其他问题，例如序列对其他化学反应的成像能力。这项技术为超极化 MRI 领域的研究人员使用可复制的体模探索序列性能铺平了道路。

观看此视频后，您应该对如何制备酶混合物以促进超极化丙酮酸转化为乳酸以及极化富含碳 13 的丙酮酸进行成像有一个很好的了解。不要忘记，在强磁场下工作可能非常危险，应始终采取预防措施，例如受控进入扫描室。