ראפיד סריקת אלקטרונים פאראמגנטיים תהודה פותחת אפיקים חדשים עבור פרמטרים חשובים מבחינת פיזיולוגית ההדמיה In vivo

המטרה הכוללת של הדמיה פרמגנטית של אלקטרונים בסריקה מהירה, או RSEPRI, היא לספק מידע כמותי על ריכוז חמצן, pH, מצב חמצון חיזור וריכוז מולקולות איתות שימושיות למחקר ביו-רפואי. EPRI הוא כלי שניתן להשתמש בו כדי לענות על שאלות מפתח בחקר הסרטן בנוגע לסביבת הגידול. היתרון העיקרי של הדמיית EPR בסריקה מהירה הוא שאתה יכול לרכוש יותר מידע בזמן הרבה יותר מהיר, עם מגוון רחב יותר של מולקולות בדיקה בהשוואה להדמיית גל רציף או CW EPR.

המולקולות הרגישות למצב חמצון חיזור או pH הן דוגמה טובה למקום שבו EPRI בסריקה מהירה באמת זורח. התחל הליך זה בחישוב תנאי ניסוי בסריקה מהירה כפי שנקבע בפרוטוקול הטקסט. חלק חשוב אחד של סריקה מהירה הוא להבין את התלות של האות ברוחב הפס של המהוד ובתנאי ניסוי כגון רוחב סריקת תדר הסריקה.

כדי באמת לייעל את הניסוי אתה צריך להבין את כל השלושה. לדרייבר סליל הסריקה המהירה יש שני מגברים. בעת בחירת קבל, קופסת הקבלים צריכה להיות מאוזנת עם קיבוליות שווה בכל צד של הקופסה.

שני הצדדים נמצאים בסדרה. הברג את המכסה העליון של קופסת הקבלים והכנס קבלים משני הצדדים השווים לערך שנקבע. החזר את החלק העליון של קופסת הקבלים והברג אותו כלפי מטה כדי להבטיח שהוא נשאר דולק.

בעזרת הפאנל הקדמי של דרייבר הסליל המהדהד, כוונן את תדר הפלט עד שלצורת הגל הסינוסואידית יש את המשרעת המקסימלית. להכנת הרדיקלים יש להוציא את N-15 PDT מהמקפיא ולאפשר למיכל להגיע לטמפרטורת החדר. שקלו 1.4 מיליגרם של N-15 PDT באמצעות איזון אנליטי.

הוסף 1.4 מיליגרם של N-15 PDT ל-15 מיליליטר של מים נטולי יונים לריכוז סופי של 0.5 מילימולר. לאחר מכן, שלב 50 מיליגרם של BMPO עם חמישה מיליליטר מים בצינור הקרנת קוורץ של 16 מילימטר. הוסף 100 מיקרוליטר של מי חמצן 300 מילי-מולרי.

הקרינו את התערובת בצינור הקרנת קוורץ 16 מילימטר עם מנורת אולטרה סגול בלחץ בינוני של 450 וואט למשך חמש דקות. באמצעות פיפטת העברת זכוכית, העבירו שני נקודות חמישה מיליליטר של תמיסת BMPO-OH המוקרנת מצינור הקרנת הקוורץ אל תוך צד אחד של צינור דגימת קוורץ של 16 מילילימטר עם מחלק של שלושה מילימטרים. העבירו את שני הנקודות חמישה מיליליטר הנותרים של BMPO-OH מוקרן לצד השני של צינור דגימת הקוורץ עם המחלק.

שלב קריטי שני הוא הבנת עקומת רוויית ההספק. ככל שקצב הסריקה עולה, אתה ניגש לעוצמות גבוהות יותר ולאמפליטודות אות גדולות יותר לפני שהאות שלך רווי. אמפליטודות אות גדולות יותר הן דרך נוספת להפחית את זמן הרכישה שלך.

ראשית, כוון את המהוד עם דגימה מימית של רדיקל הניטרוקסיד על ידי החדרת הדגימה של 15 מיליליטר של 0.5 מילי-מולרי N-15 PDT במים לתוך צינור תהודה פרמגנטי של אלקטרונים קוורץ בגודל 16 מילימטר. הכנס את צינור הקוורץ לצד הזיהוי של תהודה פרמגנטית של אלקטרונים סריקה מהירה צולבת או מהוד RSEPR. שנה את התדר של מקור המכשיר עד שיתאים לתדר של צד הזיהוי המכיל את הדגימה.

כעת, שנה את התדר של צד העירור כך שיתאים לתדרים של מקור הניסוי וצד הזיהוי של המהוד. שנה את תדירות צד העירור על ידי סיבוב קבל משתנה בתוך חלל התהודה. כדי להגדיר את קונסולת המכשירים והמגנט הראשי, הפעל את הספקטרומטר ובחר ניסוי המתעד נתונים חולפים עם הזמן על האבציסה.

בצע עקומת רוויה בהספק על דגימה רדיקלית ניטרוקסיד סטנדרטית באותם תנאי ניסוי שישמשו לבחינת רדיקלים הרגישים למצב pH או חמצון חיזור. לאחר הגדרת המערכת, שיפועים מוחלים באופן ידני או באמצעות תוכנת מחשב לניסוי ההדמיה. עוצמת אות EPR עומדת ביחס ישר לשדה המיקרוגל במהוד שגורם לספין לעבור מרמת אנרגיה אחת לאחרת.

שדה מיקרוגל זה נקרא B1. B1 פרופורציונלי לשורש הריבועי של עוצמת המיקרוגל. כאשר עוצמת המיקרוגל מוכפלת פי ארבעה, B1 מוכפל. בנתון זה ההספק מוכפל פי ארבעה משמונה ל -32 מילי-וואט, ו-B1 מוכפל מ-18 ל-36 מילי-גאוס.

ניתן לבנות עקומת רוויית הספק על ידי התוויית משרעת יחסית כפונקציה של השורש הריבועי של הספק המיקרוגל, או אם יעילות המהוד ידועה, B1. האזור של עקומה זו שהוא ליניארי מראה את אזור ההספק שבו אות ה-EPR אינו רווי או מעוות. אחד היתרונות של ניסוי סריקה מהירה הוא שטווח ההספק הליניארי מורחב, המיוצג על ידי הנקודות הצבעוניות, בהשוואה לניסוי ה-CW הרגיל המיוצג על ידי הנקודות השחורות. מוצגת כאן תמונה מרחבית ספקטרלית דו-ממדית של פנטומים המורכבת מתוספת BMPO-OH המופרדת בשלושה מילימטרים בריכוז של חמש מיקרומולר.

פרוסה דרך התמונה מראה את הצורה הספקטרלית ב-250 מגה-הרץ. תמונה זו מציגה את רדיקל הניטרניל N-14 שיכול לשמש ללכידת תחמוצת החנקן in vivo בפנטום, שבו קיר בעובי של נקודה וחמישה מילימטר מפריד בין שני תאי דגימה. הצורה הספקטרלית ב-250 מגה-הרץ מוצגת כאן.

התמונה הדו-ממדית של רדיקלים טריארילמתיל רגישים ל-pH משקפת את ההבדל בתכונות הספקטרליות כאשר ה-pH של חוצץ הפוספט שווה לשבע נקודות אפס, או ה-pH שווה לשבע נקודות ארבע. תמונה זו מציגה דיניטרוקסיד N-15 בפנטום דו-תאי עם מרווח של 10 מילימטרים. בתחילה, שני התאים מכילים בדיקה של 0.5 מילי-מולאר.

תוספת של גלוטתיון לדיניטרוקסיד שוברת את אזור הקישור המופחת ומייצרת שני מונוניטרוקסידים, שינוי המשתקף בתמונה הדו-ממדית. הפיתוח של EPR בסריקה מהירה הוא שינוי פרדיגמה מוחלט ביכולתנו לחקור מולקולות עם אלקטרונים לא מזווגים. ראיתם היום את היישום שלו ל-in vivo EPR, אבל יש לו גם אפשרויות נפלאות למחקרים בטמפרטורה נמוכה של תרכובות עם מתכות בתוכן, וסוגים רבים אחרים של מערכות.

עבור כל הדגימות שחקרנו עד כה, קיבלנו שיפורים באות לרעש לפחות בסדר גודל ולפעמים אפילו יותר.