מדידת רשת ספין-סריג הרפיה השדה המגנטי של היפרקוטב [1-¹³ג] פיבט

הדמיה מגנטית ספקטרוסקופית תהודה (MRSI) יכול לייצר מפות מרחבית של מטבוליטים שזוהו על ידי הדמיה ספקטרוסקופית, אבל השימוש המעשי שלה מוגבל לעתים קרובות על ידי רגישות נמוכה יחסית שלה. זו רגישות נמוכה של הדמיה vivo מגנטית ושיטות ספקטרוסקופיה נובעת במידה קטנה של מגנטוטיזציה גרעינית השגה בטמפרטורת הגוף והסבירות שדה מגנטי החוזק. עם זאת, מגבלה זו ניתן להתגבר על ידי שימוש של פולריזציה גרעינית דינמית (dnp) כדי לשפר מאוד את המגנטיזציה מחוץ למבחנה של מצעים נוזליים, אשר מוזרק לאחר מכן לחקור בתוך vivo מטבוליזם באמצעות mrsi^{1,2 ,} מיכל ^{שלוש , 4}. dnp הוא מסוגל לשפר את המגנטיזציה של רוב הגרעינים עם ספין גרעיני שאינו אפס ושימש להגדיל vivo mrsi רגישות של ¹³C-מועשר תרכובות כגון פירובט^5,6, ביקרבונט ^7,8, fumarate⁹, לקטט¹⁰, גלוטמין¹¹, ואחרים על ידי יותר מארבע הזמנות של סדר גודל¹². היישומים שלה כוללים הדמיה של מחלת כלי דם^13,14,15, איברים זלוף^13,16,17,18, סרטן זיהוי^{1,19,20,21,22}, גידול האחסון הזמני^23,24, וכימות התגובה הטיפולית^{2 ,} מיכל בן ^{6 ,} מיכל בן ^{23 ,} בת ^{24 ,} מיכל בן ^{25 ,} . ^{עשרים ושש}

הרפיה ספין-סריג איטית חיונית לאיתור vivo עם MRSI. זמני הרפיה של סריג (T₁s) על סדר עשרות שניות אפשריים עבור גרעינים עם יחסי gyromגנטיות נמוכה בתוך מולקולות קטנות בפתרון. מספר גורמים פיזיים משפיעים על העברת האנרגיה בין מעבר של ספין גרעיני לסביבתו (סריג) המובילה להרפיה, כולל חוזק השדה המגנטי, הטמפרטורה והקונפורמציה המולקולרית²⁷. הרפיה קשר קואורדינטיבי מופחתת במולקולות עבור משרות פחמן ללא פרוטונים המצורפת ישירות, ו הדאוציה של מדיה התפרקות יכול עוד להפחית הרפיה מולקולרית קשר קואורדינטיבי. למרבה הצער, ממיסים מוגבלים יש יכולות מוגבלות להאריך בהרפיה vivo. הרפיה מוגברת של פחמן או חומצות קרבוקסיליות (כגון pyruvate) יכול להתרחש ב החוזק המגנטי של שדה מגנטי עקב משמרת כימית anisotropy. הנוכחות של פאראגנט מזהמים מנתיב הנוזלים במהלך הפירוק לאחר הקיטוב יכול לגרום הרפיה מהירה צריך להימנע או מסולק באמצעות כלטורים.

מעט מאוד נתונים קיימים עבור הרפיה של ¹³C-תרכובות המכילות בשדות נמוכים, שם הרפיה ספין-סריג יכול להיות מהיר יותר באופן משמעותי. עם זאת, חשוב למדוד T₁ בשדות נמוכים כדי להבין הרפיה במהלך הכנת הסוכן בשימוש הדמיה vivo, מאז סוכני ניגודיות היפרקוטב בדרך כלל ויתרו ממנגנון dnp ליד או על כדור הארץ שדה. גורמים פיזיים נוספים כגון ¹³ג-ריכוז מצע מועשר, pH הפתרון, מאגרים וטמפרטורה גם להשפיע על הרפיה, וכתוצאה מכך יש השפעה על הניסוח של הסוכן. כל הגורמים הללו חיוניים לקביעת פרמטרים מרכזיים במיטוב תהליך הפירוק DNP, ואת החישוב של הגודל של אובדן האות המתרחשת בהובלה של המדגם ממנגנון DNP למגנט הדמיה.

פיזור התהודה המגנטית הגרעינית (NMRD) מדידות, כלומר, T₁ מדידות, כפונקציה של השדה המגנטי נרכשים בדרך כלל באמצעות ספקטרומטר nmr. כדי לרכוש מדידות אלה, ניתן יהיה להשתמש בשיטת הלוך ושוב במקום שבו המדגם הוא הראשון דילג מתוך ספקטרומטר להירגע בשדה מסוים שנקבע על ידי מיקומו בשדה שוליים של המגנט^28,29,30 ואז במהירות הועבר חזרה למגנט NMR כדי למדוד את המגנטיזציה הנותרים. על ידי חזרה על תהליך זה באותה נקודה בשדה המגנטי אבל עם הגדלת תקופות של הרפיה, עקומת הרפיה ניתן להשיג, אשר לאחר מכן ניתן לנתח כדי להעריך T₁.

אנו משתמשים בטכניקה חלופית המכונה מהירות האופניים להרפמטריה^31,32,33 לרכוש נתונים NMRD שלנו. שנינו שינו משטח מסחרי להרגעת האופניים (ראה טבלת חומרים), עבור מדידות T₁ של פתרונות המכילים היפרקוטב ¹³C גרעינים. בהשוואה לשיטת ההסעות, השדה-רכיבת אופניים מאפשר מדידת מרפה זו לרכוש באופן שיטתי נתונים NMRD על פני מגוון קטן יותר של שדות מגנטיים (0.25 mT עד 1 T). זה מתבצע על ידי שינוי מהיר של השדה המגנטי עצמו, לא את המיקום לדוגמה בשדה המגנטי. לכן, מדגם יכול להיות ממוגנט בחוזק שדה גבוה, "רגוע" בחוזק שדה נמוך יותר, ולאחר מכן נמדד על-ידי רכישת השראה בשדה קבוע (ותדר לרמור) כדי למקסם את האות. משמעות הדבר היא כי הטמפרטורה לדוגמה יכול להיות נשלט במהלך המדידה, ואת הבדיקה NMR לא צריך להיות מכוון על כל שדה הרפיה קידום רכישה אוטומטית מעל טווח שדה מגנטי כולו.

מיקוד המאמצים שלנו להשפעות של מעביר והובלת פתרונות היפרקוטב בשדות מגנטיים נמוכים, עבודה זו מציגה מתודולוגיה מפורטת כדי למדוד את זמן הרפיה הספין-סריג של היפרקוטב ¹³ג-פירובט באמצעות מהיר שדה-אופניים להרפמטריה עבור שדות מגנטיים בטווח של 0.237 mT ל 0.705 T. התוצאות העיקריות של שימוש במתודולוגיה זו הוצגו בעבר עבור [1-¹³ג] pyruvate³⁴ ו ^-13C-מועשר נתרן ו צסיום ביקרבונט³⁵ שבו גורמים אחרים כגון ריכוז רדיקלי ו-pH התפרקות יש גם נחקרו.

1. הכנה לדוגמא

הערה: שלבים 1.1-1.8 מתבצעים רק פעם אחת

1. הכינו 1 מ ל של מלאי ¹³ג מועשר החומצה פירובט, המשמש באופן נרחב ב vivo מחקר^1,2,5,6, המורכב של 15 ממול/L של triarylmethyl תיל מומס רדיקלי ב [1- מיכל ^{בן 13} ג] פירובט חומצה (ראה לוח חומרים). מתוך פתרון מניות זה ישמש לדגימות שיהיו מקוטבות באופן אינדיבידואלי ולאחר מכן יעברו מרפה בשדות מגנטיים שונים. ייצוג של מולקולת החומצה הפירובורית מוצגת באיור 1.
2. על ממשק התוכנה הדינמי מקטפולייזר גרעינית (ראה טבלת חומרים), לחץ על לחצן Cooldown כדי להקטין את הטמפרטורה של הוספת טמפרטורה משתנה (vti) כדי 1.4 K.
3. לאחר DNP הגיע לטמפרטורה הרצויה, טען 10 μL של פתרון המניה בספל לדוגמה, לפתוח את דלתות צריח ולהכניס את הספל לתוך VTI באמצעות שרביט הכניסה במיוחד שתוכנן עבור משימה זו.
4. לאחר מכן, לחלץ במהירות את השרביט ולוודא הגביע משוחרר. לאחר מכן לסגור את דלתות צריח ולהמשיך עם השלבים הבאים בעוד הטמפרטורה של VTI חוזר 1.4 K.
5. הכן את ה-DNP להפעלת מיקרוגל כדי למצוא את תדר ה-RF האופטימלי עבור היפרפולריזציה של פתרון המניה.
   1. במחשב השולט על הספקטרומטר (חלק ממערכת DNP), צור את התקשורת בין הספקטרומטר ותוכנת הבקרה של DNP על-ידי לחיצה כפולה על סמל ההיפר-מסוף, שהוגדרה בעבר עם התקשורת הטורית המתאימה. פרמטרים.
   2. לאחר הקמת התקשורת, הפעל את תוכנת RINMR, הקלד את שורת הפקודה שלו . .ולאחר מכן הקש enter
   3. לאחר מכן, חלון חדש יוצג על המסך ועליו להקליד את מספר אחת (1) בשדה מספר התצורה . לאחר מכן, לחצו על הלחצן ' בחר תצורה '.
   4. לחץ על הכפתור לעשות לטאטא מיקרוגל. חלון קטן עם מונה יורד של שניות יושק המציין כי ספקטרומטר מוכן והוא יחכה אותות ההדק התקופתי, מגיע תוכנת בקרת DNP, כדי לדגום את הקיטוב.
   5. בתוכנת הבקרה של DNP, בחר בכרטיסיה כיול ולחץ על הלחצן צור .
   6. באמצעות חלון הגדרת הכיול, הזן את הפרטים הבאים: תדירות התחלה = 94.117 GHz, סוף תדר = 94.137 GHz, גודל שלב = 1 מגה-הרץ, שלב משך = 300 s, Power = 50 mW, רמת הליום נוזלית = 65%, ו טמפרטורה = 1.4 K.
   7. לחץ על הלחצן צור, אשר יסגור את חלון ההתקנה ויחזור ללשונית כיול שתציג את מספר השלבים ואת הזמן הנדרש לביצוע סריקת המיקרוגל הרצויה.
   8. לאחר השגת טמפרטורת ה-VTI הרצויה, לחץ על הלחצן הפעל ולאחר מכן התחל לאתחל את תהליך הניקוי של המיקרוגל.
6. בסוף הניקוי של המיקרוגל, שחזר את הדגימה והקלט את התדר האופטימלי שבו מושגת הקיטוב המקסימלי. תדר אופטימלי זה מוגדר כתדר הקיטוב המספק את הקיטוב המקסימלי כפי שמוצג באיור 2. תדר זה ישמש להפרפולזציה של כל האלירוטים שהתקבלו מפתרון מניות ספציפי זה של חומצת פירובט.
7. להכין 250 mL של הפירוק מניות בינונית באמצעות פתרון של 40-mmol/L טריס בסיס, 50 mmol/L של נתרן כלוריד, ו-80 ממול/L נתרן הידרוקסיד במים דה מייבים. הוסף את החומצה האצתית (EDTA) בריכוז של 100 mg/L כדי לעצב כל זיהום יון מתכת. בדומה לפתרון מניות חומצה פירובט, זו בינונית הפירוק ישמש עבור כל הדגימות שונות כי יהיה מקוטב. עיין בטבלה של חומרים לקבלת פרטים ספציפיים יותר לגבי הכימיקלים המשמשים.
8. גם, להכין 500 mL של פתרון ניקוי מניות המורכב 100 mg/L EDTA מומס במים מוהים. כ 10 מ ל של פתרון זה ניקוי משמש לאחר כל פולריזציה לנקות את נתיב הפירוק של DNP.
   הערה: שלבים 1.9-1.27 מבוצעים עבור כל דוגמה בודדת.
9. מגניב מכשיר DNP כדי 1.4 K בהכנה של הפחתת הקיטוב [1^-13ג] דגימת חומצה Pyruvic על ידי לחיצה על כפתור Cooldown בחלון הראשי dnp.
10. אם התוכנה המשמשת את הספקטרומטר העצמי פעילה כבר עם הגדרת התצורה 1 , המשך בשלבים הבאים. אחרת, בצע את השלבים ה1.5.1 ל1.5.3 ולאחר מכן המשך בשלבים הבאים.
11. לאחר אימות כי התצורה 1 נבחרה בחלון שליטה הספקטרומטר של dnp, לחץ על לחצן בנייה מוצק .
12. הזן את שם הקובץ Ssbuild Upxxx, כאשר "XXX" הוא מספר ברצף הקבצים המאוחסנים עם נתוני הצטברות. מספר זה גדל באופן אוטומטי על-ידי התוכנה. לאחר מכן לחץ על אישור. בדומה למקרה מטאטא מיקרוגל, חלון קטן עם מונה יורד של שניות יושק המציין כי ספקטרומטר מוכן והוא יחכה אותות ההדק התקופתי, מגיע תוכנת הבקרה DNP, כדי לדגום את הקיטוב .
13. באמצעות פירובט חומצה-OX063 מלאי פתרון מוכן בשלב 1.1, שוקל 30 מ"ג בספל לדוגמה.
14. כאשר טמפרטורת VTI הרצויה מושגת (1.4 K) לחץ על הוספת לדוגמה, ולאחר מכן בחר מדגם רגיל ולאחר מכן לחץ על הבא. בעקבות אמצעי הזהירות המוצגים על המסך, הכניסו את הספל למנגנון ה-DNP הקר, תוך שימוש בשרביט ארוך שתוכנן במיוחד עבור משימה זו.
15. לאחר הוספת הספל, השרביט הוסר ודלתות DNP נסגרו, לחץ על הבא ולאחר מכן סיים. בשלב זה המערכת מורידה את הספל לדוגמה לחדר ההקרנה ממולא חלקית (65%) עם הליום נוזלי.
16. המתן עד שהטמפרטורה חזרה ל-1.4 K ולאחר מכן לחץ על כפתור מקטזי לדוגמה .
17. בחלון הנפתח החדש, הגדר את ערך התדר שהושג מסריקת המיקרוגל בשלב 1.6. באותו חלון, גם להגדיר את הכוח 50 mW ואת זמן הדגימה ל 300 s. לחץ על הבא, בדוק את התיבה הפעל את ניטור הבנייה , ולאחר מכן לחץ על סיום.
    הערה: לאחר התחלת הקיטוב, תוכנת הבקרה של DNP מייצרת אותות ההדק כל 300 כדי להנחות את הספקטרומטר לדגום את הקיטוב באמצעות זווית קצה קטנה. בדרך זו, התוכנה הספקטרומטר מוסיף נקודה לדוגמה לעקומת מגנטיזציה של מצב מוצק, המוצג כעת הן בתוכנה הספקטרומטר והן בתוכנת הבקרה של DNP תחת הכרטיסייה Polarization הבנייה. לאחר המדגם הרביעי וכל דוגמה לאחר מכן, התוכנה הספקטרומטר מתאימה את העקומה לפונקציה של גידול אקספוננציאלי של הטופס:
    
    S = A * exp (-t/t_p) + y₀
    
    כאשר הוא משרעת הקיטוב, ביחידות שרירותיות, t הוא זמן הדגימה, tp הוא קבוע הזמן הקיטוב (הן בשניות), ו- y0 הוא היסט. בהתבסס על הפרמטרים המצוידים, התוכנה גם מחשבת את אחוז הקיטוב שהושג עד לנקודה זו בזמן, המוצג גם בכרטיסיה ' מצב פולריזציה ' של DNP.
18. הקיטוב עד הבנייה של המגנטיזציה מוצק מדינה מגיע לפחות 95% של מקסימום (כשעה אחת).
19. בעוד המדגם הוא הקיטוב, להכין את מהירות מרפה אופניים מהיר כמוסבר בסעיף 2 להלן.
20. כאשר הקיטוב הרצוי מושגת, לחץ על הפעל פירוק ותחת שיטה, בחר מבחן חומצה pyruvic. לאחר מכן, לחץ על הבא.
21. בעקבות ההוראות על המסך, לפתוח את דלתות הצריח DNP ולטעון את החימום ואת החדר הלחץ בחלק העליון של המנגנון עם ~ 4.55 mL של מדיום הפירוק מוכן בסעיף 1.5 לייצר ריכוז של 80 מ ' מול/L פירובט על התפרקות ב-pH של ~ 7.75 וטמפרטורה של ~ 37 ° c.
22. הצב את השרביט התאושש במיקום הנכון, לסגור את דלתות צריח, ובמחשב ללחוץ על הבא ולאחר מכן על סיום. בשלב זה, מדיית הפירוק תהיה מחוממת עד שהלחץ יגיע ל -10 בר.
23. לאחר 10 הלחץ בר מושגת, פירובט קפוא ומקוטב מוסר באופן אוטומטי מן האמבט הליום נוזלי, מעורבב במהירות, והופלה עם מדיית הפירוק סופר מחומם ונפלט דרך צינורות קפילר לתוך בקבוקון אגס. בעוד התערובת פירובט מקוטב/הפירוק מוציאה, כל הזמן מערבולת את הבקבוקון כדי להבטיח תערובת הומוגנית.
24. כאשר כל התערובת הוצאה, במהירות לצייר 1.1 mL של הנוזל לתוך מזרק, העברה לעבר מחומם מראש (37 ° c) שפופרת NMR בקוטר 10 מ"מ, והובלה במהירות אל השדה-מהירות להרגעת האופניים (ראה שלב 2.2.12).
25. מחלק את השארית הנותרת של כל פירוק פירובט לתוך ספקטרומטר NMR 0.55-T (ראה טבלת חומרים) כדי לבדוק אם יש השפעות נסיוניות אפשריות.
26. מיד לנקות את הנתיב נוזל DNP באמצעות בינוני הפירוק נקי ואחריו אתנול. לפוצץ גז הליום באמצעות שביל הנוזלים כדי להסיר את נוזלי הניקוי הנותרים ולטהר את נתיב החמצן. לנקות את כל כלי הזכוכית.
27. לאחר כל מדידה, להקליט את ה-pH של דגימות מתוך ספקטרומטר הספסל העליון ואת מד מרפה השדה.
    הערה: כל מדידה T₁ היא פירוק היפרקוטב נפרד ממנגנון dnp, ולכן הטיפול נדרש כדי להבטיח מדידה למדידה של ההרכב לדוגמה. זה מושגת על ידי שקילה כל הסוכנים וממיסים עם דיוק של 0.1 mg כדי להבטיח הכנה מדויקת ושיובית של פתרונות hyperpolarized קוטב הסופי.

2. להרפמטריה

הערה נא עיין בטבלה 1 לקבלת הבנה טובה יותר של הבחירה והשימוש בפרמטרים השונים המתוארים בשלבים הבאים. לפני פירוק, את הזווית היפוך הלחץ חייב להיות מחשב ואת מהירות ההרגעת חייב להיות ההתקנה ומוכן למדידה של הפתרון היפרקוטב (ראה להלן).

1. כיול זווית הפוך
   1. להכין 1 מ ל של מסודר [1-¹³ג] Pyruvic חומצה בצינור nmr ולהוסיף סוכן ניגודיות גדוליניום כדי להפחית את T₁ של גרעיני ¹³C ערך של פחות מ 200 ms אבל יותר מ 50 ms.
   2. אטום את צינור NMR כדי שניתן יהיה להשתמש בו מספר פעמים כתקן כיול.
   3. באמצעות מד העומק של מדידת הלחץ, להגדיר את עומק ההכנסה של הצינור NMR לגובה הנכון כדי להבטיח את המדגם יהיה ממוקם במרכז סליל להרפמטר RF.
   4. סמן את עומק ההכנסה של תקן הכיול הפירובט של ¹³הג עם סרט דביק כדי להבטיח חזרה על היכולת.
   5. הנח את פקק העומק על צינור NMR למיקום המצוין על ידי הקלטת והכנס את תקן כיול זה לתוך נשא של מדידת מרפה השדה-אופניים. השתמש במשקל כדי להשאיר את צינור NMR בעמדה.
   6. פתחו את שסתום האוויר של המכשיר ומלוח הקדמי להרגעת הטמפרטורות, קבעו את בקר הטמפרטורה 37 ° c. זה יהיה לשמור על טמפרטורת המדגם ב 37 ° צ' (± 0.5 ° c) באמצעות אוויר מחומם במהלך הניסוי.
   7. הגדר את חומרת מהירות ההרגעת השדות לרכיבת אופניים כדי לרכוש אותות גרעינים בעלי ¹³C. הכולל התקנה וממריץ את סליל shim חיצוני (ראה טבלת חומרים), כוונון והתאמת סליל RF ל 8 MHz (~ 0.75 T עבור גרעינים ¹³C), ובאמצעות כבל λ/4 המתאים.
   8. בתוכנת המכשיר, בצע את השלבים הבאים:
      1. בחר בכרטיסיה המנה הראשית
      2. לחץ על התא ליד הניסוי תווית וגלול מטה בחלון המוקפץ כדי לבחור את רצף הדופק "13CANGLE. FFC.
      3. הגדר את פרמטרי הרכישה הבאים: RFA = 5; SWT = 0.005, RD = 0.5, BPOL = 30 MHz, TPOL = 0.5.
      4. בחר את הכרטיסיה Acq. par ולאחר מכן בחר בלשונית המשנה הבסיסית .
      5. לחץ על התא ליד גרעין התווית וגלול מטה בחלון המוקפץ כדי לבחור 13c.
      6. לאחר מכן, להגדיר את הפרמטרים הבאים: SF = 8 MHz, SW = 1000000, BS = 652, FLTR = 100000, MS = 32.
      7. בחר את הכרטיסיה משנה Conf .
      8. הגדר את הפרמטרים הבאים: RINH = 25, ACQD = 25.
      9. בחר בכרטיסיית המשנה Ndim
      10. Set NBLK = 32, ביני = 2, עיקול = 62.
      11. בחר בכרטיסיה הערכה ולאחר מכן בכרטיסיית המשנה של הפרמטרים .
      12. הגדר את הפרמטרים הבאים: EWIP = 10, EWIP = 128, EWIB = 1, EWIP = 32.
      13. לאחר מכן, לחץ על הסמל התחל רכישה כדי להפעיל את רצף הפעימה.
   9. לאחר שהרכישה תסתיים, שמור את הנתונים, בחר את סמל תיבת הדו הערכה ומתפריט הניתוח בחר wam חלון: בגודל מוחלט. לאחר מכן בחר גיליון דוח, גרפים וקובץ ייצוא ולבסוף לחץ על ביצוע.
   10. בחלון הדוח למצוא את רוחב הדופק RF המספק משרעת מקסימלית ולכוונן את הערך בעזרת הסמן בגרף המוצג, הדומה לחלקות המוצגות בשורה התחתונה של איור 3. רוחב הדופק הזה ישמש עבור הפרמטר PW90 של הניסויים הבאים.
   11. לחצו על הסמל F1 כדי לכוונן את השינוי בתדירות של מדידת ההרגעת.
       הערה: החלון Wam: בסדר גודל מוחלט הוא הליך לשילוב הסדר של בודד או רצף של רכישות האינדוקציה בחינם (fids) מהנקודה שהוגדרה על ידי ewip עד לנקודה שצוינה על ידי ewip ומתוך הבלוק וגדר על-ידי Ewib לבלוק שצוין באמצעות eweb.
2. T₁-מדידות
   1. ודא שסליל shim חיצוני מותקן ומאנרגיה.
   2. בתוכנת המכשיר בצע את השלבים הבאים:
      1. בחר בכרטיסיה המנה הראשית
      2. לחץ על התא הסמוך לניסוי התווית וגלול למטה בחלון המוקפץ כדי לבחור את רצף הדופק Hpub/S, המוצג באיור 4.
      3. הגדר את פרמטרי הרכישה הבאים: RFA = 25, T1MX = ערכים בין 3 ל-5; SWT = 0.2, RD = 0, BRLX = שדה הרפיה רצוי במגה-הרץ (תדירות לרמור פרוטון).
      4. בחר את הכרטיסיה Acq. par ולאחר מכן בחר בלשונית המשנה הבסיסית .
      5. לחץ על התא ליד גרעין התווית וגלול מטה בחלון המוקפץ כדי לבחור 13c.
      6. לאחר מכן, להגדיר את הפרמטרים הבאים: SF = 8 MHz, SW = 1000000, BS = 652, FLTR = 50000.
      7. בחר את הכרטיסיה משנה Conf .
      8. הגדר את הפרמטרים הבאים: PW90 שווה לערך שנמצא בשלב 2.1.10, RINH = 25, ACQD = 25.
      9. בחר את לשונית המשנה Puls והגדר את pw = 5.
      10. בחר בכרטיסיית המשנה Ndim והגדר את NBLK = 100.
      11. המתן והתכונן לקבלת הפתרון ההיפר-מקוטב כדי ליזום את רכישת הנתונים.
      12. מיד לפני הכנסת הדגימה לתוך מדידת הזמן, הפעל באופן ידני את רצף הדופק מהמסוף, כדי להימנע מהכנסת המדגם לשדה מגנטי ריק. מסיבה זו, חשוב להתעלם הראשונה הראשון השראה ריקבון (הפיד) במהלך ניתוח נתונים.
      13. לאחר הרכישה נעשה, לשמור את הנתונים על ידי לחיצה על לחצן שמור .
   3. באמצעות תוכנת הניתוח, לשלב את סדר הגודל של כל אות הפיד כדי ליצור סדרת נתונים המורכבת של מגנטיזציה דוגמה כפונקציה של זמן.
   4. חלץ את זמן ההרפיה של רשת הסחרור ממודל מעריכי בעל שלושה פרמטרים, באמצעות אלגוריתם התאמה לפחות ריבועים לא-ליניארי המיושם בתוכנה אנליטית מסחרית (ראה טבלת חומרים) הנחה אפילו שקלול ל כל הנתונים:
      
      כאשר A הוא משרעת האות הראשונית (חיתוךy), t₁ הוא זמן הרפיה של רשת ספין, t_R הוא זמן החזרה, שהוא ערך ידוע, y₀ הוא האות היסט, ו- cos^(n-1)(α) הוא תיקון לאובדן מגנטוטיזציה אורכי במדידה nעבור זווית להעיף, α.

איור 2 מציג דוגמא לניקוי מיקרוגל ברזולוציה גבוהה לחומצה פירווית. עבור המקרה המוצג, כי תדר מיקרוגל אופטימלי תואם 94.128 GHz, מודגש בהכנסת הדמות. מערכת DNP שלנו יכול בדרך כלל לעבוד בטווח של 93.750 GHz כדי 94.241 GHz עם גודל השלב של 1 MHz, זמן פולריזציה של עד 600 s, והכוח של עד 100 mW. מגוון רחב של תדרים נחקר רק עבור מצעים חדשניים. עם זאת, בהתבסס על ניסיון קודם עם 13C-pyruvic חומצה, אנו מצפים תדירות אופטימלית להיות סביב 94.127 GHz. לכן, טווח הסריקה בין 94.117 GHz ל 94.137 GHz, עם גודל צעד של 1 MHz וזמן דגימה של 300 s עם מגוואט 50 של כוח, משמשים בדרך כלל.

העמודה השמאלית של איור 3 מציג את התוצאות של כיול זווית העצה עבור [1-13ג] pyruvic חומצה, אשר כרוכה ברכישת סדרה של מדידות האות כפונקציה של משכי משכים ליניארי של RF משתנה כדי לקבוע את הדופק רוחב המתאים לזווית היפוך של 90 ° ו 180 ° עבור הגרעינים 13C. רוחב הפולס המספק את השרעת המקסימלית מתאים לזווית היפוך של 90 ° והמעבר אפס מתאים לזווית להעיף של 180 °. הקשר בין שני רוחבי הפולס אמור להיות גורם לשניים.

פרמטרי הרכישה עבור כיול הזווית של 13הסיביות המוצגות לעיל עשויים לדרוש מספר התאמות בהתאם לעוצמת השידור של מד הזמן להרגעת השדות, ה-T1 של המדגם, והרעש האופייני למערכת. כמה ניסוי וטעייה עשוי להיות צורך, כמו גם כדי למצוא כראוי את 90 ° ו 180 ° ללא ההשפעות של גירוי הדים, מגבר רוויה, ו SNR עני.

הליך זה, למרות מדויק, הוא בדרך כלל זמן רב, כי SNR עני של תרכובות מקוטב 13C של תרמית דורש ממוצעים רבים. שיטה חלופית ומהירה כרוכה כיול זווית להעיף עם גדוליניום-מסומם 1H פנטום ושינוי קנה מידה של הדופק 90 ° rf עבור 13ג על ידי הכפלת משך של 90 °1הדופק rf על ידי היחס של יחס הגיוגנטי של 1H/13ג, אשר מתאים לפקטור של 3.976. במקרה זה, הפרמטרים הסטנדרטיים רכישה צריך להיות: EXP = זווית. FFC, NUC = 1H, tpol = 0.1 s, bpol = 30 MHZ, swt = 0.005, איביני = 0 ΜS, עיקול = 15.5 ΜS, NBLK = 32, MS = 1, rfa = 25, RD = 0.1 s, BS = 652, SW = 1 מגה-הרץ, fltr = 100 KHZ, SF = 8, rinh = 25, acqd = 25, ewip = 10, ewip = 512, EWIB = 1 , ו-EWEB = 32. התוצאות עבור שיטה חלופית זו מוצגות בעמודה השמאלית של איור 3. כהשוואה, עבור המקרים המוצגים, זמן הרכישה הכולל עבור כיול זווית קצה עבור 13ג היה 13.5 דקות ואילו עבור 1H היה 7.1 שניות.

איור 5 ממחיש את הסדרה האופיינית של fids מרקיבים כמו המגנטיזציה היפרקוטב הוא שנדגמו. כל מדידה ב- T1 ב-rlx נתונה היא פירוק היפרקוטב נפרד ממנגנון dnp. במקרה זה, שדה הרפיה (בלהירגע) היה 0.2916 mT, עם זמן חזרה של 3.4 s ו זווית להעיף של 5 °. כל הטמפרטורות לדוגמה נשלטות ל-37 ° צ' (± 0.5 ° c).

איור 6 מציג את עקומת ההרפיה עבור היפרקוטב [1-13ג] פירובט המתקבל מהנתונים של הדמות הקודמת. כל נקודה כחולה על העקומה מייצגת את האזור תחת הד. ערך T1 (53.9 ± 0.6 s) הושג על-ידי התאמה לפחות ריבועים לא-ליניאריים של משוואת האותות לנתוני עקומת הדעיכה, שכללו את ההשפעות של זווית ההיפוך המשמשת לעירור. טוב ההתאמה הוערך על ידי חישוב הערך R2 (0.9995), בהנחה אפילו שקלול נקודות הנתונים. שהיות שרתים מתאימים (התאמה לנתונים) מוצגים כמשולשים פתוחים.

איור 7 מציג את T1 תוצאות עבור כל 26 מדידות מעל טווח של 0.237 MT ו 0.705 T ב 37 ° צ' (± 0.5 ° c). T1 היה אי ודאות הולם ממוצע של ± 0.33 s עבור כל התוצאות. ניתוח פיזור של מדידות חוזרות בשדה הרפיה מסוים הניב מודעת מחקר ניסיוני מספר פעמים גדול יותר מאשר אי-ודאות סטטיסטית מצוטט לעיל, עם T1 של 1.91 s. חוסר ודאות של 2.24 s הוקצה בצורה שמרנית עבור כל מדידות T1 שחושבו כסכום של שני ודאות מצוטט לעיל. נתוני T1-נפיצה מאופיינים היטב על ידי הנוסחה האמפירית t1 = (3.74 ± 0.52) x יומן10(בלהירגע) + (63.0 ± 1.2) s; כאשר Bלהירגע הוא שדה הרפיה נמדד טסלה. אין ודאות עבור הפרמטרים המצוידים מייצגים סטיית תקן אחת. הקו האחיד באיור 7 מייצג את הנוסחה יחד עם הקווים המקווקו המייצגים את להקות הביטחון של 95%. האלפים עבור דגימות אלה נעו מ 7.63 אל 7.93, עם pH ממוצע של 7.75 ו סטיית תקן של 0.09. ניתוח התוצאות הראו כי זמן הרפיה עבור הגרעין C-1 הוא ~ 46.9 s בשדה המגנטי של כדור הארץ (0.05 mT) לעומת ~ 65 s ב 3 T, אשר מייצג ירידה של 28%.

איור 1 : [1-13ג] מולקולת חומצה pyruvic. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2 : ניקוי מיקרוגל בטווח מלא ומקטע זום המציג את התדר הפולריזציה האופטימלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3 : כיול זווית עצה עבור 13ג (משמאל) ו- 1H (ימין) דגימות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4 : שדה-הדופק רצף (HPUB/S) כדי למדוד את הזמן T1-הרפיה של מדגם היפרקוטב בשדה הרפיה מסוים (Brlx). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5 : רצף של FIDs שהתקבלו עם רצף הדופק HPUB/S. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6 : אות הרפיה (נקודות כחולות), עיקול התאמה (קו אדום), ושגיאה הולמת (משולשים פתוחים) המתקבלים מתוך רצף של FIDs הציג ב איור 5. נתון זה שונה בהיתר מתוך צ'בריון ואח '. 201334. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7 : פרופיל NMRD של היפרקוטב [1-13ג] pyruvic חומצה בשדה מגנטי נמוך. נתון זה שונה בהיתר מתוך צ'בריון ואח '. 201334. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה 1: תיאור הפרמטרים המשמשים את מדידת המרפה של השדה.

למחברים אין כל גילוי.