הייצור של קסנון hyperpolarized באמצעות ספין חילופים אופטיים שאיבה (סאופ) מתואר. שיטה זו מניבה ~ 10,000 שיפור של פי קיטוב הספין הגרעיני של Xe-129 ויש יישומים בספקטרוסקופיה תהודה המגנטית הגרעיניות והדמיה. דוגמאות למצב גזים וניסויי פתרון מדינה מקבלות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
במאמר זה
סיכום
תקציר
תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה והדמיה (MRI) סובלים מרגישות נמוכה מהותית משום ששדות מגנטיים חיצוניים אפילו חזקים של ~ 10 T לייצר רק נטו המגנטיזציה גילוי קטנה של המדגם בטמפרטורת חדר 1. לפיכך, NMR ו-MRI שרוב היישומים לסמוך על זיהוי של מולקולות בריכוז גבוה יחסית (למשל, מים להדמיה של רקמות ביולוגיות) או לדרוש פעמי רכישה מוגזמות. זה מגביל את היכולת שלנו לנצל את הספציפיות המולקולריות מאוד שימושיות של אותות NMR ליישומים רבים ביוכימיים ורפואיים. עם זאת, גישות חדשות צמחו בשנים האחרונות: מניפולציה של מין הספין אותר לפני הגילוי בתוך מגנט NMR / MRI יכול להגדיל באופן משמעותי את המגנטיזציה ולכן מאפשר זיהוי של מולקולות בריכוז נמוך בהרבה 2.
כאן, אנו מציגים שיטה לקיטוב של תערובת גז קסנון (2-5% Xe, 10%N 2, הוא מאזן) בהגדרה קומפקטית עם CA. שיפור אות 16,000 כפול. לייזרי דיודה מודרני קו מוצרות-לאפשר קיטוב יעיל 7 ושימוש מיידי בתערובת גז גם אם לא הופרד הגז האציל מהמרכיבים האחרים. מנגנון סאופ מוסבר ונחישות של קיטוב הספין השיג הוא הוכיח לבקרת ביצועים של השיטה.
ניתן להשתמש בגז hyperpolarized להדמית חלל הריק, כולל הדמית זרימת גז או לימודי דיפוזיה בממשקים עם חומרים אחרים 8,9. יתר על כן, אות תמ"ג Xe היא מאוד רגישה לסביבתו המולקולרית 6. זה מאפשר את האפשרות להשתמש בו כחומר ניגוד NMR / MRI כשהם מומסים בתמיסה מימית עם מארחים מולקולריים פונקציונליים שאופן זמני לכידת הגז 10,11. זיהוי ישיר ועקיף גילוי רגישות גבוהה של מבנים כאלה באו לידי ביטוי במצב שניהם ספקטרוסקופיות והדמיה. </ P>
מבוא
סוכני hyperpolarized צוברים תשומת לב הולך וגובר ליישומי NMR / MRI מאחר שהם יכולים לפתור את בעית הרגישות בנסיבות מסוימות 2. שלוש גישות עיקריות משמשות כיום (קיטוב דינמי גרעיני, DNP; קיטוב פסק מימן מושרה, PHIP; וספין חילופים אופטי שאיבה, סאופ) שכל להכין הבדל אוכלוסיית ספין גדל באופן מלאכותי מחוץ מגנט NMR לפני ספקטרוסקופיה בפועל או ניסוי הדמיה . כאן אנו מתארים את התפקוד והתפעול של התקנת סאופ כי כבר מותאם לייצור של 129 Xe hyperpolarized משמש בניסויי מדינת פתרונות.
מרכיב חיוני הוא מקור אור חזק פולט פוטונים באינפרא אדום 795 ננומטר. מערכי דיודת ל....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הכנת תכנית התקנת סאופ
רובידיום חייב להיכנס לתוך תא השאיבה האופטי, על מנת להקל על ההעברה מקיטוב אור הליזר לקסנון. עקב תגובה שלה הגבוה תהליך זה חייב להתרחש ללא Rb בא במגע עם חמצן או מים, אחר זה יהפוך מתחמצן ולא לקטב Xe. זהירות יש לנקוט כRb מגיב באלימות עם מים.
- אם התא האופטי יש בעבר השתמש בו יהיה מצופה בשכבת תחמוצת Rb וRb, כפי שניתן לראות באיור 4 ב. התא חייב להיות ראשון נקי לפני השימוש. סגור את הכניסה ויציאה של צינורות התא האופטי. תוך שמירה על אותו הלחץ,....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
היבטים קריטיים בהכנה של קסנון hyperpolarized הם זיהומי חמצן בסעפת הגז כולל תא השאיבה ותאורה מספקת בתא עם אור מקוטב מעגלי. מבחן הנורה שהוזכר לעיל הוא דרך פשוטה לזהות ריכוזי חמצן מזיקים בעת העברת רובידיום. מתכת אלקלי עלולה לאבד המשטח המבריק שלה על ידי זמן התא מותקן במקטב. עם זאת, אידוי מספק של Rb אינם מתחמצן-ניתן לנטר באמצעות שידור ליזר מופחת (כאשר מחמם תא טרי בפעם הראשונה, יכולה להיות שעלייה נוספת בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס בקירוב נדרשה כדי להתחיל את תהליך האידוי;. פעם קליטת ליזר.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
תודות
פרויקט מחקר זה קבל מימון ממועצת המחקר האירופית תחת התכנית של הקהילה האירופית השביעית מסגרת (FP7/2007-2013) / המענק ERC ההסכם n ° 242710 ובנוסף נתמך על ידי תכנית האדם Frontier מדע והתכנית של אמי נטר הגרמני קרן מחקר (SCHR 995/2-1).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם המגיב | חברה | מספר קטלוגים | תגובות (אופציונלי) |
| מטיל Rb | סיגמה אולדריץ | 276332-1G | |
| P 4 O 10 | סיגמה אולדריץ | 79610-500G | |
| אר | Praxair | ||
| Xe | סיגמה אולדריץ | 00472-1EA | |
| O 2 | סיגמה אולדריץ | 00476-1EA | |
| ליזר מערכת | לייזרי QPC / תפעול ליזר | Brightlock 50 | |
| מערכת ואקום | פייפר | HiCube | |
| צמדים תרמיים | ניופורטאומגה | SA2F-KI-3M | |
| דוד הסיליקון | ניופורט אומגה | FMA5514 | |
| מתמר לחץ | ניופורט אומגה | יחסי הציבור 33X-V-10 | |
| מטר תהליך | ניופורט אומגה | INFCP-100B | |
| בקרי זרימה המונית | ניופורט אומגה | MFC | |
| רגולטורי PID | ניופורט אומגה | CN7800 | |
| תוכנת בקרה | ניופורט אומגה | DasyLab | |
| רכישת נתונים | ניופורט אומגה | Daqboard 3000 | |
| חיישן ואקום | Oerlikon | TTR91 | |
| בקר אבק | Vacom | MVC-3 | |
| הקרן collimator | Thorlabs | F810SMA-780 | |
| קיטוב קרן ספליטר קובייה | Thorlabs | GL15-B | |
| λ צלחת / 4 גל | Thorlabs | WPQ10M-780 | |
| עדשות רחבות Beam | Thorlabs | ||
| ספקטרומטר אופטי | אופטיקה האוקיינוס | HR4000 | |
| סיבים אופטיים | אופטיקה האוקיינוס | ||
| צינור לחץ נמוך NMR | Wilmad | 513-7LPV-7 | |
| צינור NMR 5mm | סיגמה אולדריץ | HX58.1 | |
| סלילי הלמהולץ | Phywe | 06960-00 | |
| sili התמזגca נימים | Polymicro | TSG 250350 |
מקורות
- Schröder, L. Xenon for NMR biosensing - Inert but alert. Phys Med. , (2011).
- Viale, A., Reineri, F., Santelia, D., Cerutti, E., Ellena, S., Gobetto, R., Aime, S. Hyperpolarized agents for advanced MRI investigations. Q J Nucl. Med. Mol. Imaging. 53, 604-617 (2009).
- Walker, T. G., Happer, ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
