La produzione di xeno iperpolarizzato mediante scambio di spin ottica di pompaggio (SEOP) è descritto. Questo metodo produce un 10000-volte valorizzazione ~ della polarizzazione di spin nucleare di Xe-129 e ha applicazioni in spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e di imaging. Esempi di fase gas ed esperimenti stato di soluzione sono dati.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Xenon iperpolarizzato per NMR e applicazioni MRI
In questo articolo
Sommario
Abstract
Risonanza magnetica nucleare (NMR) e di imaging (MRI) che soffrono di bassa sensibilità intrinseca perché i campi magnetici esterni, anche forti di ~ 10 T generare solo un piccolo rilevabile rete magnetizzazione del campione a temperatura ambiente 1. Quindi, la maggior parte delle applicazioni NMR e MRI basano sulla rilevazione di molecole ad alta concentrazione relativa (ad esempio, acqua per l'imaging di tessuto biologico) o richiedono tempi di acquisizione eccessivi. Questo limita la nostra capacità di sfruttare la specificità molto utile molecolare di segnali NMR per molte applicazioni biochimiche e mediche. Tuttavia, nuovi approcci sono emersi negli ultimi anni: Manipolazione delle specie di spin identificati prima del rilevamento all'interno del NMR / MRI magnete in grado di aumentare la magnetizzazione e quindi consente il rilevamento di molecole in concentrazione molto più bassa 2.
Qui, presentiamo un metodo di polarizzazione di una miscela di gas xenon (Xe 2-5%, 10%N 2, Egli saldo) in una configurazione compatta con un ca. 16000-volte amplificazione dei segnali. Moderna linea criterio diodi laser consentono polarizzazione efficiente 7 e immediato utilizzo di miscela di gas anche se il gas nobile non è separato dagli altri componenti. L'apparato SEOP è spiegato e determinazione della polarizzazione di spin raggiunta è dimostrata per il controllo delle prestazioni del metodo.
Il gas iperpolarizzato può essere utilizzata per l'imaging spazio vuoto, tra cui l'imaging del flusso di gas o studi di diffusione alle interfacce con altri materiali 8,9. Inoltre, il segnale Xe NMR è estremamente sensibile al suo ambiente molecolare 6. In questo modo la possibilità di utilizzarlo come NMR / MRI agente di contrasto quando disciolto in soluzione acquosa con funzionalizzati host molecolari che temporaneamente intrappolare il gas 10,11. Rilevazione diretta e ad alta sensibilità di rilevazione indiretta di tali costrutti è dimostrato sia in modalità spettroscopica e di imaging. </ P>
Introduzione
Agenti iperpolarizzato stanno guadagnando crescente attenzione per NMR / MRI applicazioni poiché possono risolvere il problema della sensibilità in determinate circostanze 2. Tre approcci principali sono attualmente utilizzati (polarizzazione nucleare dinamica, DNP, para-idrogeno polarizzazione indotta, PHIP e girare lo scambio pompaggio ottico, SEOP) che tutti preparare un aumentato artificialmente differenza di popolazione di spin di fuori di un magnete NMR prima della spettroscopia reale o esperimento di imaging . Qui si descrive la funzione e il funzionamento di una configurazione SEOP che è stato ottimizzato per la produzione di 129 Xe iper....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
1. Preparazione del programma di installazione SEOP
Rubidio deve essere portato nella cella ottica di pompaggio, per facilitare il trasferimento di polarizzazione dalla luce laser a xenon. Grazie alla sua elevata reattività questo processo deve avvenire senza l'Rb entrare in contatto con l'ossigeno o l'acqua, altrimenti si ossida e non polarizzare Xe. Prestare particolare attenzione dovrebbe essere presa come Rb reagisce violentemente con l'acqua.
- Se la cella ottica è stato utilizzato in precedenza verrà rivestita con uno strato di ossido di Rb e Rb, come si può vedere in Figura 4b. La cella dev....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
Aspetti critici nella preparazione di xeno iperpolarizzato sono impurità ossigeno nel collettore di gas tra la cella di pompaggio ed una sufficiente illuminazione della cella con luce polarizzata circolarmente. La suddetta prova lampadina è un modo semplice per rilevare le concentrazioni di ossigeno deleteri durante il trasferimento rubidio. Il metallo alcalino può perdere la sua superficie lucida dal momento dell'installazione della cella nel polarizzatore. Tuttavia, vaporizzazione sufficiente di Rb non ossidato pu.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Questo progetto di ricerca ha beneficiato di un finanziamento del Consiglio europeo della ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro della Comunità europea (FP7/2007-2013) / ERC convenzione di sovvenzione n ° 242710 ed è stata inoltre sostenuta dalla Human Frontier Science Program e il programma Emmy Noether del tedesco Research Foundation (SCHR 995/2-1).
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
| Rb lingotto | Sigma-Aldrich | 276332-1G | |
| P 4 O 10 | Sigma-Aldrich | 79610-500G | |
| Ar | Praxair | ||
| Xe | Sigma-Aldrich | 00472-1EA | |
| O 2 | Sigma-Aldrich | 00476-1EA | |
| Sistema laser | Laser QPC / Operazioni laser | BrightLock 50 | |
| Sistema di vuoto | Pfeiffer | HiCube | |
| Termocoppie | NewportOmega | SA2F-KI-3M | |
| Silicon riscaldatore | Newport Omega | FMA5514 | |
| Trasduttore di pressione | Newport Omega | PR 33X-V-10 | |
| Processo metro | Newport Omega | INFCP-100B | |
| Controllori di flusso di massa | Newport Omega | MFC | |
| Regolatori PID | Newport Omega | CN7800 | |
| Software di controllo | Newport Omega | DASYLab | |
| Acquisizione dati | Newport Omega | Daqboard 3000 | |
| Sensore di vuoto | Oerlikon | TTR91 | |
| Controllore di Vuoto | Vacom | MVC-3 | |
| Larghezza collimatore | Thorlabs | F810SMA-780 | |
| Polarizzatore beam splitter cubo | Thorlabs | GL15-B | |
| Piastra λ / 4 d'onda | Thorlabs | WPQ10M-780 | |
| Larghezza di espansione lenti | Thorlabs | ||
| Spettrometro ottico | Ocean Optics | HR4000 | |
| Fibra ottica | Ocean Optics | ||
| Bassa pressione del tubo NMR | Wilmad | 513-7LPV-7 | |
| NMR tubo 5 millimetri | Sigma-Aldrich | HX58.1 | |
| Bobine di Helmholtz | Phywe | 06960-00 | |
| Fused silica capillari | Polymicro | TSG 250350 |
Riferimenti
- 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, ....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
