Rapid-Scan-Elektronenspinresonanz eröffnet neue Wege für Imaging Physiologisch Wichtige Parameter<em&gt; In Vivo</em

Joshua R. Biller; Deborah G. Mitchell; Mark Tseytlin; Hanan Elajaili; George A. Rinard; Richard W. Quine; Sandra S. Eaton; Gareth R. Eaton

doi:10.3791/54068

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Methodenartikel

Rapid-Scan-Elektronenspinresonanz eröffnet neue Wege für Imaging Physiologisch Wichtige Parameter

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DOI:

10.3791/54068

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26. September 2016

Joshua R. Biller¹^,² , Deborah G. Mitchell¹ , Mark Tseytlin³^,⁴ , Hanan Elajaili¹ , George A. Rinard⁵ , Richard W. Quine⁶ , Sandra S. Eaton¹ , Gareth R. Eaton¹

¹Department of Chemistry and Biochemistry, University of Denver, ²Magnetic Imaging Group, Applied Physics Division, Physical Measurements Laboratory, National Institute of Standards and Technology, ³Department of Radiology, Geisel School of Medicine, Dartmouth University, ⁴Department of Biochemistry, West Virginia University, ⁵Department of Electrical and Computer Engineering, University of Denver, ⁶Department of Engineering, University of Denver

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Eine neue Elektronenspinresonanz (EPR) Verfahren, schnelle Scan - EPR (RS-EPR) wird für 2D - spektrale räumliche Abbildung gezeigt , die auf die traditionelle kontinuierliche Welle (CW) Technik überlegen ist , und eröffnet neue Orte für in - vivo - Bildgebung. Die Ergebnisse werden bei 250 MHz gezeigt, aber die Technik ist bei jeder Frequenz anwendbar.

Zusammenfassung

Wir zeigen ein überlegenes Verfahren zur 2D - spektral-räumlichen Abbildung von stabilen Rest Reportermoleküle bei 250 MHz unter Verwendung von Rapid-Scan - Elektronen-paramagnetischen-Resonanz (RS-EPR), die quantitative Informationen unter in vivo - Bedingungen auf die Sauerstoffkonzentration liefern kann, pH, Redox Status und die Konzentration der signal~~POS=TRUNC (dh OH ^•, NO ^•). Die RS-EPR-Technik eine höhere Empfindlichkeit, eine verbesserte räumliche Auflösung (1 mm) und kürzere Erfassungszeit im Vergleich zu der Standard-Dauerstrich (CW) -Technik. Eine Vielzahl von Phantom Konfigurationen wurden mit räumlicher Auflösung getestet, die 1 bis 6 mm variiert, und die spektrale Breite der Reportermoleküle im Bereich von 16 uT (160 mG) bis 5 mT (50 G). Ein Quer Schleife bimodale Resonator abkoppelt Anregung und Detektion, das Rauschen zu reduzieren, während der schnelle Scan-Effekt mehr Leistung ermöglicht vor der Sättigung Eingabe in das Spin-System sein, das EPR-Signal zu erhöhen. Diesführt zu einer wesentlich Signal-zu-Rausch-Verhältnis höher ist als in herkömmlichen Versuchen CW EPR.

Einleitung

Im Vergleich zu anderen medizinischen Bildgebungsverfahren, Elektronenspintomographie (EPRI) ist einzigartig in der Lage , um quantitativ Bild physiologischen Eigenschaften , einschließlich pH ^1-3, pO ₂ ^4-7 Temperatur ^8, Perfusion und Lebensfähigkeit von Gewebe ^9, Mikroviskosität und einfache Verbreitung von kleine Moleküle ¹⁰ und oxidativen Stress ^11. Die Einschätzung der Leichtigkeit der Disulfid - Spaltung durch Glutathion (GSH) in Gewebe und Zellen ^12,13 auf Redox - Status melden. Für in - vivo - Bildgebung, EPR im Frequenzbereich zwischen 250 MHz und 1 GHz g....