Medición de la dependencia del campo magnético de relajación Spin-Lattice de hiperpolarizado [1-13C]pyruvate

Soojin Kim; Francisco Martinez-Santiesteban; Timothy  J. Scholl

doi:10.3791/59399

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Artículo de método

Medición de la dependencia del campo magnético de relajación Spin-Lattice de hiperpolarizado [1-¹³C]pyruvate

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DOI:

10.3791/59399

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13 de septiembre de 2019

Soojin Kim¹ , Francisco Martinez-Santiesteban² , Timothy J. Scholl¹^,²^,³

¹Department of Medical Biophysics, Western University, ²Imaging Research Laboratory, Robarts Research Institute, Western University, ³Ontario Institute for Cancer Research

En este artículo

Resumen

Presentamos un protocolo para medir la dependencia del campo magnético del tiempo de relajación de la celosía de espín de ¹³compuestos enriquecidos con C, hiperpolarizados mediante polarización nuclear dinámica, utilizando relaxometría rápida de ciclo de campo. Específicamente, lo hemos demostrado con [1-¹³C]pyruvate, pero el protocolo podría extenderse a otros sustratos hiperpolarizados.

Resumen

El límite fundamental para las aplicaciones de imágenes in vivo de compuestos enriquecidos con ¹³C hiperpolarizados son sus tiempos de relajación finita de celosía de espía. Varios factores afectan las tasas de relajación, como la composición del tampón, el pH de la solución, la temperatura y el campo magnético. En este último aspecto, el tiempo de relajación de la celosía de espín se puede medir en las fortalezas clínicas del campo, pero en los campos más bajos, donde estos compuestos se dispensan desde el polarizador y se transportan a la RMN, la relajación es aún más rápida y difícil de medir. Para tener una mejor comprensión de la cantidad de magnetización perdida durante el transporte, utilizamos relajaometría rápida de ciclismo de campo, con detección de resonancia magnética de ¹³núcleos C a 0,75 T, para medir la dispersión de la resonancia magnética nuclear de la tiempo de relajación de la celosía de la hiperpolarización [1-¹³C]piruvato. La polarización nuclear dinámica de disolución se utilizó para producir muestras hiperpolarizadas de piruvato a una concentración de 80 mmol/L y pH fisiológico (7,8). Estas soluciones se transfirieron rápidamente a un relajantemetro de ciclo de campo rápido para que la relajación de la magnetización de la muestra pudiera medirse en función del tiempo utilizando un ángulo de volteo pequeño calibrado (3o-5o). Para mapear la dispersión T₁del C-1 de piruvato, registramos datos para diferentes campos de relajación que oscilan entre 0.237 mT y 0.705 T. Con esta información, determinamos una ecuación empírica para estimar la relajación de la celosía de espín del sustrato hiperpolarizado dentro del rango mencionado de campos magnéticos. Estos resultados se pueden utilizar para predecir la cantidad de magnetización perdida durante el transporte y para mejorar los diseños experimentales para minimizar la pérdida de señal.

Introducción

Las imágenes espectroscópicas de resonancia magnética (MRSI) pueden producir mapas espaciales de metabolitos detectados por imágenes espectroscópicas, pero su uso práctico a menudo está limitado por su sensibilidad relativamente baja. Esta baja sensibilidad de los métodos de espectroscopia y imágenes por resonancia magnética in vivo se deriva del pequeño grado de magnetización nuclear alcanzable a temperaturas corporales y a las intensidades razonables del campo magnético. Sin embargo, esta limitación puede superarse mediante el uso de polarización nuclear dinámica (DNP) para mejorar en gran medida la magnetización in vitro de sustratos líquidos, que posteriormente se....