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Bioengineering

रैपिड स्कैन इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद इमेजिंग Physiologically महत्वपूर्ण पैरामीटर के लिए नए रास्ते खोलता है Published: September 26, 2016 doi: 10.3791/54068
Automatic Translation
1,2, 1, 3,4, 1, 5, 6, 1, 1
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

Summary

एक नया इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद (EPR) विधि, तेजी से स्कैन EPR (RS-EPR), 2 डी वर्णक्रमीय इमेजिंग स्थानिक जो पारंपरिक निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) तकनीक से बेहतर है और इन विवो इमेजिंग के लिए नए स्थानों को खोलता के लिए प्रदर्शन किया है। परिणाम 250 मेगाहर्ट्ज पर प्रदर्शन कर रहे हैं, लेकिन तकनीक किसी भी आवृत्ति पर लागू है।

Abstract

हम तेजी से स्कैन इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद (RS-EPR) है, जो ऑक्सीजन एकाग्रता, पीएच, redox पर इन विवो की शर्तों के तहत मात्रात्मक जानकारी प्रदान कर सकते हैं का उपयोग कर 250 मेगाहर्ट्ज पर स्थिर कट्टरपंथी संवाददाता अणुओं के 2 डी वर्णक्रम-स्थानिक इमेजिंग के एक वरिष्ठ विधि का प्रदर्शन स्थिति और संकेतन अणुओं की एकाग्रता (यानी, ओह •, सं •)। RS-EPR तकनीक मानक निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) तकनीक की तुलना में एक उच्च संवेदनशीलता, बेहतर स्थानिक संकल्प (1 मिमी), और छोटे अधिग्रहण का समय दिया है। प्रेत विन्यास की एक किस्म स्थानिक संकल्प 1 से 6 मिमी के लिए अलग, और रिपोर्टर 16 μT (160 मिलीग्राम) से 5 लाख टन (50 ग्राम) को लेकर अणुओं के वर्णक्रम चौड़ाई के साथ, परीक्षण किया गया है। एक क्रॉस-पाश bimodal गुंजयमान यंत्र, उत्तेजना और पता लगाने, शोर को कम करने decouples जबकि तेजी से स्कैन प्रभाव, EPR संकेत बढ़ रही है और अधिक शक्ति संतृप्ति से पहले स्पिन प्रणाली के लिए निवेश किया जा सकता है। इसपारंपरिक सीडब्ल्यू EPR प्रयोगों में से एक काफी अधिक संकेत करने वाली शोर अनुपात करने के लिए होता है।

Introduction

अन्य मेडिकल इमेजिंग तौर तरीकों के सापेक्ष, इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद इमेजिंग (EPRI) विशिष्ट रूप से मात्रात्मक छवि को 1-3 पीएच, 2 पीओ 4-7, तापमान 8, छिड़काव और ऊतकों 9 की व्यवहार्यता, microviscosity और आसानी के प्रसार के सहित शारीरिक गुणों करने में सक्षम है छोटे अणुओं 10 और 11 oxidative तनाव। ऊतक में glutathione (GSH) और कोशिकाओं 12,13 द्वारा डाइसल्फ़ाइड दरार की आसानी के आकलन redox स्थिति पर रिपोर्ट कर सकते हैं। Vivo इमेजिंग के लिए, 250 मेगाहर्ट्ज और 1 गीगाहर्ट्ज के बीच आवृत्ति रेंज में EPR क्योंकि इन आवृत्तियों (कई सेमी तक) ऊतक प्रवेश के लिए पर्याप्त गहराई प्रदान छोटे जानवरों जिसमें तीव्रता ढांकता हुआ नुकसान प्रभाव से कम नहीं रहे हैं के लिए छवियों को उत्पन्न करने के लिए चुना है। इस तरह 9.5 गीगा 14 (एक्स-बैंड) और 17 गीगा (कश्मीर यू बैंड) 15,16 के रूप में उच्च आवृत्तियों, त्वचा और बालों या एकल कक्षों की इमेजिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता, क्रमशः। सभी आवृत्तियों पर EPRI की सफलता समचुंबक स्पिन जांच जो ऊतकों इतना है कि उनके स्थान और भाग्य imaged किया जा सकता है के लिए विशिष्ट हैं पर निर्भर करता है।

यदि एक इलेक्ट्रॉन स्पिन जांच के पर्यावरण स्थानिक विषम है, EPR स्पेक्ट्रम सभी स्थानों से योगदान का योग है। स्पेक्ट्रल-स्थानिक इमेजिंग छोटे स्थानिक क्षेत्रों में से एक सरणी में नमूना की मात्रा बिताते हैं और इन क्षेत्रों में 17 से प्रत्येक के लिए EPR स्पेक्ट्रम खरीदते हैं। इस EPR स्पेक्ट्रम में स्थानिक बदलाव को मापने के द्वारा स्थानीय पर्यावरण की मैपिंग की अनुमति देता है। चुंबकीय क्षेत्र ढ़ाल EPR स्पेक्ट्रा, जो अनुमानों में कहा जाता है स्थानिक जानकारी एन्कोड करने के लिए उपयोग किया जाता है। वर्णक्रम-स्थानिक छवि के इन अनुमानों 18,19 से खंगाला है।

रुपये-EPR चुंबकीय क्षेत्र एक समय है कि इलेक्ट्रॉन स्पिन छूट गुना तक कम रिश्तेदार (चित्रा 2) 20,21 में गूंज के माध्यम से जांच होती है। डी संकेत तेजी से स्कैन की econvolution अवशोषण स्पेक्ट्रम है, जो पारंपरिक पहली व्युत्पन्न सीडब्ल्यू स्पेक्ट्रम की पहली अभिन्न के बराबर है देता है। तेजी से स्कैन संकेत, वर्ग निकालना में पता चला है कि दोनों अवशोषण और फैलाव स्पिन प्रणाली की प्रतिक्रिया के घटकों को मापा जाता है। यह अनिवार्य रूप से दो बार प्रति इकाई समय डेटा की राशि एकत्रित कर रहा है। एक तेजी से प्रयोग स्कैन में संकेत के संतृप्ति, सीडब्ल्यू लिए अधिक से अधिक शक्तियों पर होता है तो उच्च शक्तियों संतृप्ति के लिए चिंता के बिना इस्तेमाल किया जा सकता है। सीडब्ल्यू की तुलना में प्रति इकाई समय 20,22 बहुत से अधिक औसत से किया जा सकता है। उच्च शक्ति, प्रत्यक्ष वर्ग निकालना पता लगाने और प्रति इकाई समय और अधिक औसत विशेष रूप से उच्च ढाल अनुमान है कि स्थानिक जुदाई को परिभाषित पर तेजी से स्कैन एक बेहतर संकेत करने वाली शोर अनुपात (SNR) देने के लिए गठबंधन, उच्च गुणवत्ता के चित्र के लिए अग्रणी। तेजी से स्कैन 23 के लिए के रूप में सीडब्ल्यू के लिए के रूप में लंबे समय के बारे में 10 बार के लिए आवश्यक एक प्रेत की एक छवि के लिए एक ही SNR के बारे में प्राप्त करने के लिए।

तम्बू "> वृद्धि हुई SNR भी कम एकाग्रता स्पिन जाल के साथ ओह प्रतिक्रिया द्वारा गठित adducts के साथ 250 मेगाहर्ट्ज पर प्रयोगों की अनुमति देता है 5-tert-butoxycarbonyl-5-मिथाइल-1-एन pyrroline- -oxide (BMPO-OH) जो होगा एक डाइसल्फ़ाइड लिंकर के साथ जुड़े हुए सीडब्ल्यू विधि से 24 अदृश्य। Dinitroxides glutathione द्वारा दरार के प्रति संवेदनशील हैं, और इसलिए सेलुलर redox स्थिति के बारे में रिपोर्ट कर सकते हैं। संतुलन मौजूद है, glutathione वर्तमान की एकाग्रता पर निर्भर di- और मोनो कट्टरपंथी रूपों के बीच। इन परिवर्तनों को देख पूरे 5 लाख टन व्यापक स्पेक्ट्रम का कब्जा आवश्यकता है, और एक सीडब्ल्यू प्रयोग में चुंबकीय क्षेत्र के घुसने की तुलना में तेजी से EPR स्कैन के साथ बहुत तेजी से प्राप्त किया जा सकता है।

स्पेक्ट्रोमीटर, मुख्य क्षेत्र चुंबक, तेजी से स्कैन तार चालक, और तेजी से स्कैन पार पाश गुंजयमान यंत्र: एक पूर्ण तेजी से स्कैन प्रणाली चार हिस्से होते हैं। स्पेक्ट्रोमीटर और मुख्य क्षेत्र चुंबक समारोह में एक सीडब्ल्यू प्रयोग के रूप में ही है, मुख्य Zeeman क्षेत्र की स्थापनाऔर गुंजयमान यंत्र से डाटा एकत्रित। तेजी से स्कैन तार चालक sinusoidal वर्तमान स्कैन है कि तेजी से स्कैन पार पाश गुंजयमान यंत्र पर तेजी से कॉयल स्कैन विशेष रूप से डिजाइन में चला जाता है उत्पन्न करता है। तेजी से स्कैन पार पाश गुंजयमान यंत्र पर तेजी से कॉयल स्कैन एक बड़ी सजातीय चुंबकीय क्षेत्र है, जो 3 और 15 किलोहर्ट्ज़ के बीच आवृत्तियों पर बह रहा है उत्पन्न करते हैं।

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Protocol

250 मेगाहर्ट्ज पर रैपिड स्कैन तार चालक की 1. सेटअप

  1. रैपिड स्कैन प्रयोगात्मक शर्तों की गणना
    नोट: RS-EPR में सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर दर स्कैन, α, जो आवृत्ति स्कैन और स्कैन चौड़ाई (3 समीकरण) का उत्पाद है। संकीर्ण चौड़ाई स्कैन के लिए, तेजी से स्कैन दरों उपयोग किया जाता है, और व्यापक झाडू चौड़ाई के लिए, धीमी स्कैन दरों इस्तेमाल कर रहे हैं। निम्न निर्देश उत्तरार्द्ध मामले के माध्यम से कदम और कैसे 7 MT झाडू चौड़ाई और 6.8 किलो हर्ट्ज आवृत्ति स्कैन की प्रयोगात्मक तार चालक के मापदंडों पर पहुंचने के लिए दिखा।
    1. गुंजयमान यंत्र बैंडविड्थ (BW रेस) निर्धारित करते हैं।
      1 समीकरण (1)
      जहां वी संसाधन और अन्य विभागों गुंजयमान यंत्र के ऑपरेटिंग आवृत्ति है और क्यू गुणवत्ता कारक है। क्यू = 90, प्रतिनिधि परिणाम में डेटा प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल तेजी से गुंजयमान यंत्र स्कैन के लिए आम बात है।
    2. तीव्र दर स्कैन का निर्धारण करते हैं, α, सभीगुंजयमान यंत्र बैंडविड्थ द्वारा बकाया 2 समीकरण (2)
      3 समीकरण

      जहां N एक निरंतर अक्सर परंपरागत ढंग से 5-6 बनने के लिए चुना है, ΔB पीपी चोटी से चोटी माउंट में व्युत्पन्न linewidth है, और एक एक Lorentzian linewidth के लिए दर स्कैन करता है, तो टी / s है।
      नोट: प्रतिनिधि अनुभाग में कट्टरपंथियों के लिए एक आम मूल्य है 4 समीकरण = 0.1 लाख टन। पहले तेजी से साहित्य स्कैन के साथ इसकी तुलना में; 2 समीकरण संकेत बैंडविड्थ (BW हस्ताक्षर) BW रेस के बराबर की स्थापना से ली गई है।
    3. अधिकतम तेजी आवृत्ति दर स्कैन द्वारा की अनुमति का निर्धारण करते हैं।
      5 समीकरण (3)
      समीकरण 6
      जहां w एससीए की चौड़ाई हैएन और एफ आवृत्ति स्कैन है। 7 लाख टन की एक झाड़ू चौड़ाई वर्तमान विवो में इस्तेमाल जांच के लिए स्पेक्ट्रम की 100% को कवर किया जाएगा। आवृत्ति स्कैन निर्धारित करने के लिए इस मूल्य और (2 समीकरण) की गणना की दर का प्रयोग करें।
      समीकरण 7
  2. ट्यूनिंग capacitors के चयन और तेजी से स्कैन तार चालक की ट्यूनिंग
    नोट: तेजी से स्कैन कुंडल ड्राइवर आम तौर पर है एक sinusoidal लहर पैदा करने के लिए एक प्रतिध्वनि मोड में चला रहे हैं। अनुनाद एक स्कैन आवृत्ति जहां प्रेरक और capacitive reactances, बराबर परिमाण और विपरीत संकेत के हैं तो यह है कि कुल मुक़ाबला शून्य के करीब है पर होता है।
    1. अधिष्ठापन, एल का उपयोग कर 1.1.3 में निर्धारित आवृत्ति, तेजी से कॉयल स्कैन की और (समीकरण 4) के लिए उचित समाई निर्धारित करते हैं।
      समीकरण 8
      समीकरण 9
    2. छमाही में (समीकरण 4) से सी मुन्ना फूट डालो तार चालक संधारित्र बॉक्स के प्रत्येक पक्ष के लिए संधारित्र मूल्यों पाने के लिए।
      समीकरण 10
      समीकरण 11
      नोट: तेजी से स्कैन तार चालक दो एम्पलीफायरों है। जब एक संधारित्र का चयन, संधारित्र बॉक्स बॉक्स के प्रत्येक पक्ष पर एक समान समाई के साथ संतुलित किया जाना चाहिए। दोनों पक्षों ने श्रृंखला में हैं।
    3. संधारित्र बॉक्स के ऊपर कवर खोल देना और दोनों पक्षों के उस कदम 1.2.2 में निर्धारित मूल्य के बराबर हैं पर capacitors डालें।
    4. संधारित्र बॉक्स के ऊपर जगह है और यह नीचे पेंच उस पर रहता है सुनिश्चित करने के लिए।
    5. प्रतिध्वनि तार चालक के सामने पैनल का उपयोग करना, उत्पादन आवृत्ति समायोजित जब तक sinusoidal तरंग अधिकतम आयाम है।

2. अभिकर्मकों और फैंटम की तैयारी

  1. रादी की तैयारीकॉल्स
    1. फ्रीजर से निकालें 15 एन-पीडीटी और कंटेनर कमरे के तापमान (10-15 मिनट) के लिए आने के लिए अनुमति देते हैं।
    2. एक विश्लेषणात्मक शेष राशि का उपयोग 15 एन-पीडीटी के 1.4 मिलीग्राम वजन।
    3. 0.5 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए करने के लिए 15 मिलीलीटर de-ionized (डीआई) एच 2 ओ 15 एन-पीडीटी की 1.4 मिलीग्राम जोड़ें।
      नोट: 4-ऑक्सो-2,2,6,6-टेट्रा (2 एच 3) मिथाइल-1- (3,3,5,5- 2 एच 4, 1- 15 एन) piperdinyloxyl (15 एन-पीडीटी), 4 1 एच-3-carbamoyl-2,2,5,5-टेट्रा (2 एच 3) मिथाइल-3-pyrrolinyloxyl (15 एन-mHCTPO) और 3-carboxy-2,2,5,5-टेट्रा (2 एच 3) मिथाइल-1- (3,4,4- 2 एच 3, 1- 15 एन) pyrrolidinyloxy (15 एन-Proxyl), 25 (चित्रा 1E जी) कण जलीय घोल में दीर्घकालिक स्थिरता (2 वर्ष) है और कमरे के तापमान पर। उनके ठोस रूपों आम तौर पर एक फ्रीजर रेफ्रिजरेटर या साल के लिए स्थिर इन कण रखने के लिए जमा हो जाती है।nitroxide कण की स्थिरता को आम तौर पर उन्हें गैर-विषाक्त बना है, और उनकी तैयारी के लिए एक सामान्य benchtop पर किया जा सकता है जब विलायक पानी है। कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग कर, एक धूआं हुड के अंदर nitroxide समाधान तैयार उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (पीपीई) के साथ outfitted है।
  2. पीएच संवेदनशील trityl कण की तैयारी
    1. (Atam 4) triaryl मिथाइल कट्टरपंथी के 0.7 मिलीग्राम 26 कट्टरपंथी (1,400 छ / mol) वजन और पूर्ण इथेनॉल के 200 μl में भंग।
    2. के.एच. 2 4 पीओ (136.1 जी / मोल) की 0.00681 ग्राम वजन और 1 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए 50 मिलीलीटर डि पानी में भंग।
    3. KOH (56 जी / मोल) के 2.8 ग्राम वजन और 1 एम के अंतिम एकाग्रता के लिए डि पानी की 50 मिलीलीटर में भंग
    4. KOH फॉस्फेट बफर (2.2.2) के लिए छोड़ बुद्धिमान 7.0 के पीएच को समायोजित करने के लिए जोड़ें।
    5. एक अंतिम सान्द्र के लिए 1 मिमी फॉस्फेट बफर के 800 μl और निरपेक्ष इथेनॉल में Atam 4 के 200 μl जोड़े80:20 बफर में 0.5 मिमी की entration: इथेनॉल।
    6. दोहराएँ कदम 2.2.1-2.2.5 पीएच = 7.2 पर Atam 4 नमूना बनाने के लिए।
    7. Atam 4, पीएच = 7.0 और Atam 4, पीएच 7.2 = अलग 6 मिमी क्वार्ट्ज नमूना ट्यूबों में रखें।
    8. दोनों 6 मिमी क्वार्ट्ज EPR ट्यूब एक 16 मिमी क्वार्ट्ज EPR ट्यूब में रखें, बीच में एक 2 मिमी मोटी स्टायरोफोम स्पेसर के साथ।
      नोट: क्वार्ट्ज नमूना ट्यूब की दीवारों 0.5 मिमी मोटी हैं, और 2 मिमी स्पेसर के अलावा Atam नमूनों के बीच एक 3 मिमी जुदाई निकलेगा। पीएच संवेदनशील trityl इस्तेमाल किया कण ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के 26 में संश्लेषित कर रहे थे। उदाहरण है कि इमेजिंग के लिए इस्तेमाल किया गया था Atam 4 कहा जाता है। प्रतिक्रिया है जो पीएच संवेदनशीलता के लिए खातों चित्रा 1 ए में दिखाया गया है।
  3. BMPO-ओह के जनरेशन
    1. के.एच. 2 4 पीओ के 680 मिलीग्राम वजन और 50 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए 100 मिलीलीटर डि पानी में भंग।
    2. जोड़े 1 एम KOH ड्रॉप बुद्धिमानपीएच = 7.3 फॉस्फेट बफर करने के लिए।
    3. 50 (199.25 जी / मोल) BMPO की मिलीग्राम वजन।
    4. एक 16 मिमी क्वार्ट्ज विकिरण ट्यूब में फॉस्फेट बफर के 5 मिलीलीटर के साथ BMPO के 50 मिलीग्राम जुडा है।
    5. 300 मिमी हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 100 μl जोड़ें।
    6. 5 मिनट के लिए एक मध्यम दबाव 450 W यूवी दीपक के साथ 16 मिमी क्वार्ट्ज विकिरण ट्यूब में मिश्रण चमकाना।
    7. एक गिलास हस्तांतरण pipet का प्रयोग, क्वार्ट्ज विकिरण ट्यूब के बाहर और 3 मिमी विभक्त के साथ एक 16 मिमी क्वार्ट्ज नमूना ट्यूब के एक पक्ष में विकिरणित BMPO-OH समाधान के 2.5 मिलीलीटर हस्तांतरण।
    8. 3 मिमी विभक्त के साथ 16 मिमी क्वार्ट्ज नमूना ट्यूब के दूसरे पक्ष में विकिरणित BMPO-ओह के शेष 2.5 मिलीलीटर स्थानांतरण।
  4. Dinitroxide कट्टरपंथी की तैयारी
    1. 47.5 मिमी के एक शेयर के समाधान के लिए 1 मिलीलीटर DMSO में 2 एच, 15 एन-डाइसल्फ़ाइड dinitroxide (चित्रा 1 सी) के 24.7 मिलीग्राम वजन।
    2. 10 मिमी Tris बफर तैयार और पीएच 7.2 करने के लिए समायोजित करें।
    3. 40 लोμl शेयर समाधान dinitroxide और 1 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए Tris बफर के साथ पतला।
    4. केंद्र में एक 10 मिमी विभक्त के साथ एक 16 मिमी क्वार्ट्ज नमूना ट्यूब में बफर में dinitroxide समाधान के 250 μl रखें।
    5. glutathione के 154 मिलीग्राम वजन और 100 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए Tris बफर के 5 मिलीलीटर में जोड़ें।
    6. 10 मिमी विभक्त के एक तरफ 1 मिमी dinitroxide समाधान के 250 μl के लिए 100 मिमी glutathione समाधान के 5 μl जोड़े monoradical में diradical परिवर्तित करने के लिए।
  5. Nitronyl nitroxide की तैयारी
    1. फ्रीजर से कट्टरपंथी निकालें और कंटेनर कमरे के तापमान (10-15 मिनट) के लिए आने के लिए अनुमति देते हैं।
    2. वजन nitronyl (390 जी / मोल) की 1.9 मिलीग्राम।
    3. KOH के 0.56 मिलीग्राम वजन और 1 मिमी की एक अंतिम एकाग्रता के लिए 10 मिलीलीटर डि पानी में भंग।
    4. 0.5 मिमी nitronyl के अंतिम एकाग्रता के लिए 1 मिमी KOH समाधान के 10 मिलीलीटर में nitronyl की 1.9 मिलीग्राम मिक्स।
      नोट: यदि necessआरे, nitronyl की गति solvation करने के लिए एक vortexer या sonicator का उपयोग करें।

250 मेगाहर्ट्ज पर रैपिड स्कैन साधन 3. सेटअप

नोट: nitroxide का एक जलीय नमूना कट्टरपंथी, जो गुंजयमान यंत्र क्यू और बफर समाधान के रूप में ट्यूनिंग पर एक समान प्रभाव पड़ता है, साथ गुंजयमान यंत्र की ट्यूनिंग नमूना के लिए स्थापित करने के लिए एक अच्छा तरीका है imaged किया जा रहा है

  1. ट्यून nitroxide कट्टरपंथी का एक जलीय नमूने के साथ गुंजयमान यंत्र।
    1. एक 16 मिमी क्वार्ट्ज EPR ट्यूब में पानी के नमूने में 0.5 मिमी 15 एन-पीडीटी के 15 मिलीलीटर डालें।
    2. पार पाश RS-EPR गुंजयमान यंत्र का पता लगाने के पक्ष में क्वार्ट्ज ट्यूब डालें।
    3. जब तक यह पता लगाने के पक्ष यह है कि नमूना शामिल की आवृत्ति मैच साधन स्रोत की आवृत्ति बदलें। मैन्युअल सॉफ्टवेयर में वांछित मूल्य दर्ज करके 250 मेगाहर्ट्ज स्रोत के वाहक आवृत्ति बदल जाते हैं।
    4. frequen मैच के लिए उत्तेजना पक्ष की आवृत्ति बदलेंप्रयोग के स्रोत और गुंजयमान यंत्र का पता लगाने के पक्ष की Cies। निर्माता प्रोटोकॉल के अनुसार गुंजयमान गुहा के भीतर एक चर संधारित्र मोड़ से उत्तेजना पक्ष की आवृत्ति बदलें।
  2. साधन कंसोल और मुख्य चुंबक सेट अप
    1. स्पेक्ट्रोमीटर पर मुड़ें और एक प्रयोग है जो भुज पर समय के साथ क्षणिक डेटा रिकॉर्ड चुनें।
    2. सॉफ्टवेयर के भीतर, 65,536 अंक की संख्या और 10 nsec करने के लिए समय का आधार निर्धारित किया है।
    3. एक मजबूत या संकीर्ण संकेत के लिए 10,000 औसत की संख्या सेट करें, और एक व्यापक या कमजोर संकेत के लिए 45,000 करने के लिए।
    4. दिलासा देने के लिए सॉफ्टवेयर से प्रयोगात्मक मापदंडों भेजने के लिए और मुख्य क्षेत्र चुंबक उत्साहित करने के लिए सॉफ्टवेयर में "संलग्न" बटन दबाएँ।
    5. 9 लाख टन तक मुख्य चुंबकीय क्षेत्र सेट करें।
    6. 50 डीबी करने की शक्ति क्षीणन घुंडी सेट, और 7 डब्ल्यू उच्च शक्ति एम्पलीफायर पर बारी।

4. निष्पादनरैपिड स्कैन प्रयोग की

नोट: BMPO-OH 24 युक्त phantoms के विश्लेषण से संबंधित विशिष्ट निर्देश, पीएच संवेदनशील टैम कण 19,27 और redox संवेदनशील dinitroxides 28 साहित्य में प्रदान की जाती हैं।

  1. मानक nitroxide नमूने की पावर संतृप्ति
    नोट: यह एक ही प्रयोगात्मक शर्तों जो पीएच या redox स्थिति के प्रति संवेदनशील कण को ​​देखने के लिए उपयोग किया जाएगा के तहत एक मानक nitroxide कट्टरपंथी नमूना पर एक शक्ति संतृप्ति वक्र क्या करने के लिए फायदेमंद है।
    1. तेजी से स्कैन तार चालक पर बारी, धारा 1 (6.8 किलो हर्ट्ज की आवृत्ति स्कैन और 7 लाख टन की चौड़ाई स्कैन) से मूल्यों के साथ।
    2. 50 डीबी पर शुरू, 100K औसत के साथ एक तीव्र स्पेक्ट्रम स्कैन इकट्ठा। 3 DB द्वारा क्षीणन कम होती है और माप दोहराएँ। , या के रूप में लंबे पुल readout पर अलगाव माप <0 है के रूप में के लिए 0 DB के एक attenuator सेटिंग तक जारी है।
    3. स्थानांतरण टीवह एक deconvolution कार्यक्रम में कच्चे तेजी से डाटा स्कैन (Matlab में लिखा उदाहरण के लिए) और अवशोषण स्पेक्ट्रम में कच्चे डेटा की प्रक्रिया।
    4. कार्यक्रम में स्कैन आवृत्ति, झाडू चौड़ाई, अंक और timebase की संख्या दर्ज करें, और इस कार्यक्रम में एक अवशोषण सिग्नल में कच्चे तेजी से संकेत स्कैन प्रक्रिया को चला रहे हैं।
    5. वर्गमूल शक्ति (वाट में) गुंजयमान यंत्र पर घटना के एक समारोह के रूप में अवशोषण संकेत के आयाम प्लॉट। गैर saturating शासन में, आयाम रैखिक घटना शक्ति का वर्गमूल पर निर्भर है।
    6. एक प्रवृत्ति लाइन 0,0 पर शुरू फ़िट और सभी डेटा अंक जो रेखीय प्रतिक्रिया क्षेत्र में आते हैं शामिल हैं। रेखीय प्रतिक्रिया क्षेत्र में, संकेत आयाम बढ़ जाती माइक्रोवेव शक्ति का वर्गमूल के लिए आनुपातिक।
    7. उच्च शक्ति को इस प्रवृत्ति एक्सट्रपलेशन, और EPR संकेत तीव्रता की तुलना करें। सर्वोच्च सत्ता के लिए जो संकेत आयाम extrapolated प्रवृत्ति रेखा से 3% से अधिक विचलित नहीं करता प्रयोग करें। orde मेंतेजी से संकेत स्कैन के deconvolution ठीक से काम करने के लिए आर, संकेत अभी भी इस घटना की शक्ति के संबंध में रेखीय प्रतिक्रिया क्षेत्र में होना चाहिए।
      नोट: कच्चे तेजी से स्कैन डेटा का स्थानांतरण एक नेटवर्क कनेक्शन पर या अंगूठे ड्राइव के माध्यम से किया जा सकता है। इस मामले में हस्तांतरण क्योंकि कार्यक्रम कच्चे डेटा की प्रक्रिया करने के लिए (मैटलैब) जो डेटा संग्रह सॉफ्टवेयर में एक ही कंप्यूटर पर नहीं है आवश्यक है। Deconvolution एल्गोरिथ्म जो कच्चे डेटा प्रक्रियाओं 29 में वर्णित है।

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Representative Results

प्रयोग के उत्पाद अनुमान है कि एक झूठे रंग पैमाने के साथ दो-आयामी (एक वर्णक्रम, एक स्थानिक) छवियों में खंगाला हैं संकेत आयाम का प्रतिनिधित्व करने का एक सेट है। गहरा नीला आधारभूत अर्थ जहां कोई संकेत मौजूद है, हरे कम आयाम और लाल सबसे ज्यादा है। एक्स अक्ष (वर्णक्रमीय आयाम) के साथ स्लाइस एक चुंबकीय क्षेत्र धुरी पर EPR संकेत (EPR संक्रमण) को दर्शाती है। (स्थानिक आयाम) वाई अक्ष के साथ, संकेतों के बीच अलगाव resonators में नमूने के बीच शारीरिक स्थानिक जुदाई से मेल खाती है।

चित्रा 3 दो छवियों, सीडब्ल्यू (चित्रा 3 बी) या 15 एन प्रतिस्थापित nitroxide कण (चित्रा 3 डी) के तीन अलग अलग प्रकार के साथ एक प्रेत के आरएस (चित्रा 3) के साथ प्राप्त की तुलना से पता चलता। विस्तृत संकेत 15 एन-Proxyl, एक पांच सदस्यीय pyrrol से मेल खाती हैशारीरिक पीएच पर एक नकारात्मक चार्ज है, जो विशिष्ट सेलुलर डिब्बों को अणु लक्ष्य के साथ मदद कर सकता है idine अंगूठी। नक़ल संकेत 15 एन-mHCTPO के अंतर्गत आता है और एक भी हाइड्रोजन अन्यथा पूरा deuteration के बीच का परिणाम है। यह एकल बंटवारे ऑक्सीजन एकाग्रता 30 में परिवर्तन की निगरानी करने के लिए अनुकूलित किया गया है। सबसेसंकरेमें संकेत 15 एन-पीडीटी, एक लचीला piperidine की अंगूठी है कि पूरी तरह से deuterated है से आता है। यह ऑक्सीजन एकाग्रता, या redox पर्यावरण की निगरानी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (संरचना की कमी EPR संकेत में कमी की ओर जाता है)।

एक ही 5 मिनट अधिग्रहण के समय के लिए, रुपये की छवि बेहतर स्थानिक संकल्प और प्रत्येक कट्टरपंथी लिए वर्णक्रमीय पैटर्न की स्पष्टता से पता चलता है। सीडब्ल्यू से अधिक रुपये के सुधार के लिए एक कारण दो तकनीकों (चित्रा 3 सी) के बीच दो अलग ढाल ताकत पर स्पेक्ट्रा की तुलना करके देखा जा सकता है। ढाल ताकत बढ़ जाती हैवर्णक्रम संकेत चौड़ी है। उच्च ढ़ाल (1 लाख टन / सेमी) जो स्थानिक जानकारी सांकेतिक शब्दों के तहत सीडब्ल्यू स्पेक्ट्रम की काफी गिरावट।

क्योंकि एक व्युत्पन्न संकेत एक अवशोषण संकेत तुलना में अधिक तेजी broadens, उच्चतम ढाल सीडब्ल्यू प्रक्षेपण के लिए SNR (लाल ट्रेस) उच्चतम ढाल रुपये प्रक्षेपण (नीला ट्रेस) की तुलना में बहुत खराब है। स्थानिक स्थिति के एक समारोह के रूप में linewidth एक 2 डी साजिश से निकाला जा सकता है। Linewidth ऑक्सीजन एकाग्रता या nitroxide जांच के आसपास चिपचिपापन में परिवर्तन के आधार पर व्यापक या संकीर्ण हो जाएगा। प्रेत चित्रा 3 ए में imaged कमरे के तापमान पर था और हवा के लिए खुला। चूंकि ऑक्सीजन सामग्री और चिपचिपाहट (के रूप में तापमान द्वारा निर्धारित) स्थिर बने रहे, हर जांच की linewidth एक कट्टरपंथी युक्त प्रत्येक ट्यूब की चौड़ाई में निरंतर होना चाहिए। 4 चित्रा से पता चलता linewidths में बिखराव 2 डी छवि तुलना के माध्यम से स्लाइस से फिटसच linewidth मूल्य (काला क्षैतिज रेखा) के लिए। छवि टुकड़ा मूल्यों, 15 एन-पीडीटी के लिए विशेष रूप से, सीडब्ल्यू (चित्रा 4 बी) के लिए की तुलना में रुपये (चित्रा 4 ए) के लिए सच linewidth मूल्य के लिए एक बेहतर मैच रहे हैं। यह भी सीडब्ल्यू तकनीक पर रुपये के सुधार SNR का परिणाम है।

आरएस तकनीक का एक और लाभ यह एक बहुत ही कम समय में विस्तृत चुंबकीय क्षेत्र सजातीय स्वीप उत्पन्न करने की क्षमता है। 250 मेगाहर्ट्ज पर प्रयोगों के लिए एक विशिष्ट आवृत्ति स्कैन 9 किलोहर्ट्ज़, 0.11 मिसे के लिए इसी है। यह 0.11 मिसे कि क्या क्षेत्र झाडू 0.5 मीट्रिक टन या 5.0 लाख टन है है। सीडब्ल्यू, जहां एक 5.0 मीट्रिक टन झाडू मिनट के लिए सेकंड के दसियों के लिए ले जाएगा के लिए इस की तुलना करें। तेजी से स्कैन के साथ इसे जल्दी बार जो vivo इमेजिंग के लिए उत्तरदायी हैं में वर्णक्रम जानकारी की 100% इकट्ठा करने के लिए संभव हो जाता है।

चित्रा 5 व्यापक स्पेक्ट्रम RS-EPR प्रदर्शित मैंmaging फँसाने मॉडल स्पिन करने के लिए आवेदन किया। महत्वपूर्ण संकेतन अणुओं, ओह • और सं • तरह बहुत ही कम जन्मों के साथ अंतर्जात मुक्त कण होते हैं। इन अणुओं का अध्ययन करने के लिए, "स्पिन जाल" का इस्तेमाल किया जाता है। ओह • के साथ स्पिन जाल 31 (BMPO) की प्रतिक्रिया का एक उदाहरण चित्रा 1 बी में दिखाया गया है। एक प्रेत 5 सुक्ष्ममापी BMPO ओह अभिवर्तन युक्त इमेजिंग चित्रा 5 (ए, बी) में दिखाया गया है। स्पिन जाल अभिवर्तन संकेत ओह • के शुरुआती एकाग्रता पर निर्भर है और किसी भी प्रक्रिया है जिसके ओह • उत्पन्न के अध्ययन की अनुमति 30 मिनट की एक आधा जीवन है। Nitronyl nitoxide 32 व्यापक स्पेक्ट्रम इमेजिंग का एक और उदाहरण के रूप में इस्तेमाल किया था, लेकिन कोई • 33,34 की स्पिन को फँसाने के लिए अतीत में इस्तेमाल किया गया है। एक प्रेत nitronyl युक्त इमेजिंग चित्रा 5 (सी, डी) में दिखाया गया है। सपा के लिएजाल में, पूरे स्पेक्ट्रम पर कब्जा मूल क्षणिक कट्टरपंथी प्रजातियों कि उपस्थित थे के बेहतर पदनाम की अनुमति देता है।

पीएच और redox स्थिति की तरह शारीरिक परिवर्तनों के प्रति संवेदनशीलता पूरे स्पेक्ट्रम में परिवर्तन से ली गई है। Atam 4 के साथ चित्रा 6 से पता चलता इमेजिंग। चित्रा 6B, पीएच पर Atam 4 की प्रोफाइल = 7.0 (नीला) में कई वर्णक्रमीय सुविधाओं है, और छवि से एक टुकड़ा इसी शून्य ढाल स्पेक्ट्रम (हरा) के साथ अच्छी तरह से मेल खाता है। इसी शून्य ढाल स्पेक्ट्रम के साथ अच्छे समझौते में कम वर्णक्रमीय सुविधाओं के साथ Atam 4 की प्रोफाइल के लिए इस की तुलना पीएच = 7.4, चित्रा 6C पर, और अब भी। इसकी dimeric में dinitroxide की युक्त phantoms की इमेजिंग, और monomeric प्रपत्र को कम 7 चित्र में दिखाया जाता है। दो अलग स्पेक्ट्रा एक डाइसल्फ़ाइड (एसएस) की दरार से उत्पन्न कर रहे हैं, और इसलिए वातावरण रिडॉक्स के प्रति संवेदनशीलता व्यक्त1,35 ironment।

आकृति 1
चित्रा 1. EPR जांच में कई शारीरिक परिवर्तन के प्रति संवेदनशील हैं। (ए) पीएच के प्रति संवेदनशील त्रिकोणीय aryl मिथाइल (टीएएम) कण 26 का एक उदाहरण है। (बी) के स्पिन जाल BMPO। (सी) 15 एन-dinitroxide। (डी) nitronyl। (ई) 15 एन-Proxyl। (एफ) 15 एन-mHCTPO। (G) 15 एन-पीडीटी। यहां यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. रैपिड स्कैन EPR स्वाभाविक बेहतर SNR है। (ए) मैंn सीडब्ल्यू EPR आयाम ज कुल संकेत का एक छोटा सा अंश है, चुंबकीय क्षेत्र मॉडुलन द्वारा निर्धारित है। (बी) के प्रत्यक्ष-पता लगाया तेजी से स्कैन में, पूर्ण संकेत आयाम का पता चला है। शोर वृद्धि के संकेत प्रयोग जहां सुपरऑक्साइड ई द्वारा उत्पन्न में स्पष्ट है faecalis एक्स-बैंड पर BMPO के साथ फंस गया है। एक ही 30 सेकंड के अधिग्रहण के समय के लिए, शायद ही कोई संकेत सीडब्ल्यू स्पेक्ट्रम (सी), जबकि एक मजबूत संकेत तेजी से स्पेक्ट्रम (डी) 36 स्कैन में मनाया जाता है में नमूदार है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. बेहतर SNR बेहतर स्थानिक संकल्प की अनुमति देता है। एक ही 5 मिनट अधिग्रहण के समय के लिए, आरएस छवि ( (बी) के साथ प्राप्त की तुलना में है। (सी) तेजी से स्कैन (नीला) और सीडब्ल्यू (लाल) के साथ प्राप्त कर लिया अनुमानों के बीच अच्छा समझौता है जब कोई ढाल मौजूद है (0 लाख टन / सेमी) (डी)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4. एक तेजी से स्कैन छवि के बारे में जानकारी सामग्री (ए) 2 डी रुपये छवि के स्लाइस सीडब्ल्यू के लिए की तुलना में अधिक है।। (बी) 2 डी सीडब्ल्यू छवि के स्लाइस। प्रत्येक नमूने की सच्ची linewidth (काला क्षैतिज रेखा) की तुलना के लिए दिखाया गया है। संदर्भित 23 देखें। के लिए यहां क्लिक करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए।

चित्रा 5
चित्रा 5. रैपिड क्षेत्र में व्यापक कुछ ही सेकंड में एक पूरे स्पेक्ट्रम का कब्जा अनुमति देता है। BMPO ओह अभिवर्तन से मिलकर एक प्रेत की (ए) 2 डी वर्णक्रम-स्थानिक छवि। (बी) 250 मेगाहर्ट्ज पर शून्य-ढाल BMPO-OH स्पेक्ट्रम के लिए एक सिमुलेशन फिट प्रारंभिक BMPO ओह छवि फिट और और BMPO ओह युक्त क्षेत्रों शोर युक्त क्षेत्रों के बीच भेद करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। (सी) 14 एन nitronyl कट्टरपंथी जो विवो में नाइट्रिक ऑक्साइड की फँसाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। (डी) प्रत्येक स्पेक्ट्रम के माध्यम से स्लाइस 250 मेगाहर्ट्ज पर वर्णक्रम आकृति शो। संदर्भित 19 देखें। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

ve_content "fo: रख-together.within-पेज =" 1 "> चित्रा 6
चित्रा 6 स्पेक्ट्रम का कोई हिस्सा पीएच संवेदनशील Atam 4 कट्टरपंथी के दो नलियों से मिलकर एक प्रेत से बाहर छोड़ दिया जाता है, physiologically प्रेरित वर्णक्रमीय परिवर्तन की बेहतर निगरानी की अनुमति देता है। (ए) 2 डी वर्णक्रम-स्थानिक छवि। (बी) पीएच पर Atam 4 की स्पेक्ट्रल प्रोफ़ाइल = 7.0 (नीला) और इसी शून्य ढाल स्पेक्ट्रम (हरा)। (सी) पीएच पर Atam 4 की स्पेक्ट्रल प्रोफ़ाइल = 7.4 बी (नीला) और इसी शून्य-ढाल स्पेक्ट्रम (हरा)। संदर्भों 19,26,37 देखें। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
चित्रा 7। रैपिड स्कैन 250 मेगाहर्ट्ज पर इन विवो redox निगरानी के लिए दरवाजे 15 एन-dinitroxide की (ए) 2 डी वर्णक्रम-स्थानिक छवियों को खोलता है।। (बी) के शीर्ष (नीला ट्रेस) और दो छवियों में नीचे (लाल ट्रेस) डिब्बों के माध्यम से स्लाइस। (सी) शीर्ष कम्पार्टमेंट ही रहता है, लेकिन नीचे डिब्बे glutathione के साथ कम हो गया है। (डी) स्लाइस प्रत्येक छवि वस्तु के माध्यम से नीचे डिब्बे के 1D स्पेक्ट्रम में परिवर्तन दिखा। संदर्भ देखें 1,28,35। यहां यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।

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Discussion

संकेतों रैपिड-स्कैन सीडब्ल्यू से उच्च आवृत्ति घटक है, और एक बड़ा गुंजयमान linewidths, विश्राम के समय पर निर्भर करता है बैंडविड्थ, और तेजी से स्कैन की गति की आवश्यकता होती है। बैंडविड्थ एक दिया प्रयोग के लिए आवश्यक linewidth और चुंबकीय क्षेत्र (2 समीकरण) की दर स्कैन पर आधारित है। अध्ययन के तहत जांच के विश्राम के समय पर निर्भर करता है (2 टी और टी 2 *), और दर स्कैन, दोलनों संकेत के अनुगामी किनारे पर दिखाई दे सकता है। 250 मेगाहर्ट्ज पर टी 2 ~ 500 nsec साथ nitroxide कण के लिए (57 वें रॉकी पर्वत चुंबकीय अनुनाद पर सम्मेलन, Epel, बी, एट अल।, 2015), प्रयोगात्मक स्कैन दरों में अक्सर नहीं पर्याप्त उच्च किसी भी दोलनों निरीक्षण करने के लिए कर रहे हैं।

प्रयोगात्मक बैंडविड्थ आम तौर पर गुंजयमान यंत्र बैंडविड्थ द्वारा सीमित है। एक तेजी से प्रयोग स्कैन के प्रत्येक आधा चक्र या तो कम या बढ़ती क्षेत्र / आवृत्ति के साथ दर्ज की गई है, ताकि प्रयोगात्मक बैंडविड्थ आधा टी हैवह बैंडविड्थ गुंजयमान यंत्र, के रूप में (1 समीकरण) में दिखाया गया है। प्रयोगात्मक बैंडविड्थ मापदंडों की पसंद से सीमित है, तो यह गुंजयमान यंत्र बैंडविड्थ की तुलना में अधिक है कि इस तरह के और दोलनों damped रहे हैं, deconvolved लाइन में परिणामों को विस्तृत बनाने। चूंकि प्रयोग बैंडविड्थ दर और कट्टरपंथी के linewidth द्वारा निर्धारित किया जाता अध्ययन किया जा रहा है, इन सुविधाओं को समझने के लिए तेजी से प्रयोग स्कैन के एक महत्वपूर्ण घटक है।

वर्तमान प्रोटोकॉल ऑक्सीजन, चिपचिपाहट, पीएच, अंतर्जात क्षणिक संकेतन अणुओं के प्रति संवेदनशील जांच युक्त phantoms के 250 मेगाहर्ट्ज (यानी, ओह •, सं •) और redox स्थिति पर EPRI को दर्शाता है। 1 और 3 मिमी के बीच स्थानिक प्रस्तावों 29 सेकंड (एक 2 लाइन 15 एन स्पेक्ट्रम की भी लाइन, चित्रा 3) और 15 मिनट के बीच प्रायोगिक अधिग्रहण के समय के साथ, प्रदर्शन किया गया है (का पूरा स्पेक्ट्रम 5 सुक्ष्ममापी BMPO ओह, चित्रा 5)। phantoms शो के साथ विधि विकासRS-EPR छवियों का उपयोग पारंपरिक CW-EPR इमेजिंग तकनीक 23,24 ले लेता है, और vivo इमेजिंग EPR जांच का उपयोग के लिए नए रास्ते खोलता है।

EPRI, अन्य vivo इमेजिंग तकनीक प्रतिदीप्ति या स्फुरदीप्ति के आधार पर फायदेमंद है के रूप में EPR जांच में विवो घटना की एक व्यापक विविधता के प्रति संवेदनशील हैं। इसके अलावा, 250 मेगाहर्ट्ज पर आरएफ पैठ ~ 7 सेमी, इतना है कि एक गहरे स्तर पर विषम ऊतक अध्ययन किया जा सकता है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) बहुत विस्तृत संरचनात्मक नक्शे प्रदान करता है, लेकिन मात्रात्मक शारीरिक जानकारी प्रदान करने के लिए संघर्ष। एमआरआई और EPRI का एक संयोजन एक पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) / गणना टोमोग्राफी (सीटी) स्कैनर के एक सब चुंबकीय अनुनाद संस्करण में एक दिन हो सकता है। इस तरह के एक साधन पीईटी / सीटी का एक ही लाभ प्रदान करेगा, लेकिन भारी विकिरण खुराक या महंगा रेडियो ट्रेसर के बिना।

phantoms के साथ विधि विकास धक्का जारी टीवह RS-EPR की सीमा है, लेकिन अंतिम लक्ष्य पशु मॉडल का उपयोग प्रयोगशालाओं में तकनीक को लागू करने के लिए है। छवि के पुनर्निर्माण के लिए गणना एक 4D प्रयोग (3 स्थानिक, 1 वर्णक्रमीय आयाम) के लिए डेटा संग्रह करने के लिए गति में सुधार करने की आवश्यकता होगी। एक उन्नत एल्गोरिथ्म वर्तमान में विकसित की है और इन विवो अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक हालांकि सिद्धांत का सबूत 2 डी इमेजिंग के साथ किया जा सकता है किया जा रहा है।

कण, जैसे 15 एन-पीडीटी, phantoms में इस्तेमाल से कई के साथ केवल 60 सेकंड के आधे-जीवन में विवो की शर्तों के तहत जल्दी से नीचा। इन विवो कमी 39 के लिए एक बेहतर प्रतिरोध के साथ कण संश्लेषित और vivo में काफी बड़ी सांद्रता के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं की है। CW-EPR 24 से अधिक रुपये के EPR का बढ़ाया संवेदनशीलता इस समस्या को सुलझाने में एक और लाभ होगा। तेजी से स्कैन की संवेदनशीलता को वर्तमान में एक प्रेत के लिए 5 माइक्रोन है, और 100 माइक्रोन के और 5 मिमी के बीच, पर निर्भर करता हैजांच imaged किया जाना है, जानवरों के अध्ययन शिकागो विश्वविद्यालय में प्रदर्शन किया जा रहा है (व्यक्तिगत संचार, Maggio, एम, 2015)। आरएस विधि इस अंतर को बंद करने के लिए विकसित किया जाना जारी रहेगा, लेकिन आवेदन पहले से ही विवो अनुप्रयोगों में वास्तविक में स्थानांतरित करने के लिए शुरू हो गया है (57 वें सम्मेलन रॉकी पर्वत चुंबकीय अनुनाद पर, Epel, बी, एट अल।, 2015)।

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Acknowledgments

एनआईएच द्वारा इस काम का आंशिक समर्थन जीआरई, हावर्ड जे हेल्पर्न, पीआई के लिए NIBIB EB002807 और CA177744 (जीआरई और एसएसई) और P41 EB002034 अनुदान, और डेनवर विश्वविद्यालय द्वारा कृतज्ञता स्वीकार किया है। मार्क Tseytlin एनआईएच R21 EB022775, एनआईएच K25 EB016040, एनआईएच / NIGMS U54GM104942 द्वारा समर्थित किया गया। लेखकों mHCTPO के संश्लेषण के लिए पीएच संवेदनशील टैम कण के संश्लेषण के लिए वालेरी Khramtsov, अब पश्चिम वर्जीनिया विश्वविद्यालय में, और ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में Illirian Dhimitruka के आभारी हैं, और गेराल्ड रोजेन और यूसुफ काओ मैरीलैंड विश्वविद्यालय में करने के लिए , proxyl, BMPO और nitronyl कण।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-oxo-2,2,6,6-tetra(2H3)methyl-1-(3,3,5,5-2H4,1-15N)piperdinyloxyl (15N-PDT) CDN Isotopes  M-2327 98% atom 15N, 98 % atom D, Quebec Canada
4-1H-3-carbamoyl-2,2,5,5-tetra(2H3)methyl-3-pyrrolinyloxyl (15N-mHCTPO) N/A N/A Synthesized at U. Maryland and described in Reference 29
3-carboxy-2,2,5,5-tetra(2H3)methyl-1-(3,4,4-2H3,1-15N)pyrrolidinyloxyl (15N-Proxyl) N/A N/A Synthesized at U. Maryland and described in Reference 25
4 mm Quartz EPR Tubes Wilmad Glass 707-SQ-100M
4-oxo-2,2,6,6-tetra(2H3)methyl-1-(3,3,5,5-2H4)piperdinyloxyl (14N-PDT) CDN Isotopes D-2328 98% atom D, Quebec Canada
pH sensitive trityl radical (aTAM4) Ohio State University N/A Synthesized at Ohio State University and described in Reference 26
Potassum Phosphate, Monobasic J.T. Baker Chemicals 1-3246
6 mm Quartz EPR Tubes Wilmad Glass Q-5M-6M-0-250/RB
8 mm Quartz EPR Tubes Wilmad Glass Q-7M-8M-0-250/RB
5-tert-butoxycarbonyl-5-methyl-1-pyrroline-N-oxide (BMPO) N/A N/A Synthesized at U. Maryland and described in Reference 30
Hydrogen Peroxide Sigma Aldrich H1009 SIGMA 30%
16 mm Quartz EPR tube Wilmad Glass 16-7PP-11QTZ
Medium Pressure 450 W UV lamp Hanovia 679-A36 Fairfield, NJ
L-Glutathione, reduced Sigma Aldrich G470-5
Nitronyl NA N/A Synthesized at U. Maryland and described in Reference 31
Sodium Hydroxide  J.T. Baker Chemicals 1-3146

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References

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जैव अभियांत्रिकी अंक 115 इलेक्ट्रॉन समचुंबक प्रतिध्वनि (EPR) तेजी से स्कैन nitroxide, 250 मेगाहर्ट्ज पीएच ऑक्सीजन एकाग्रता redox स्थिति संकेतन अणुओं बायोफिज़िक्स
रैपिड स्कैन इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद इमेजिंग Physiologically महत्वपूर्ण पैरामीटर के लिए नए रास्ते खोलता है<em&gt; Vivo</em
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Biller, J. R., Mitchell, D. G.,… More

Biller, J. R., Mitchell, D. G., Tseytlin, M., Elajaili, H., Rinard, G. A., Quine, R. W., Eaton, S. S., Eaton, G. R. Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo. J. Vis. Exp. (115), e54068, doi:10.3791/54068 (2016).

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