NMRやMRIのアプリケーションのための過分極キセノン

サマリー

光ポンピングスピン交換（ヒソプ）により過分極キセノンの生産が記載されている。このメソッドは、Xe-129の核スピン偏極の約10000倍増強をもたらし、核磁気共鳴分光法とイメージングのアプリケーションを持っています。気相と溶液状態実験の例が出されます。

要約

〜10Tのさえ強い外部磁界が室温¹の検体のごく検出正味磁化を生成するため、核磁気共鳴（NMR）分光法とイメージング法（MRI）は、内因性の低感度に悩まされている。したがって、ほとんどのNMRやMRIのアプリケーションでは、相対的に高濃度の分子の検出（ 例えば 、生体組織のイメージングのための水）に依存するか、または過度の取得時間を必要とします。これは、多くの生化学的および医療用アプリケーションのためのNMR信号の非常に有用な分子の特異性を利用する当社の能力を制限しています。しかし、斬新なアプローチは、過去数年間で浮上している：前NMR / MRI磁石内部の検出、検出されたスピン種の操作が劇的に磁化を高めることができ、したがって、はるかに低い濃度で²分子の検出を可能にします。

ここでは、キセノンガス混合物（2〜5％のXe、10％の偏光するための方法を提示するCAとコンパクトなセットアップで、N _2、彼はバランス）。 16000倍の信号増強。近代的なライン狭めダイオードレーザーは、希ガスは他の成分から分離されていない場合でも、効率的な分極⁷およびガス混合物の直接の使用を許可します。燮装置について説明されており、達成スピン偏極の測定は、メソッドのパフォーマンス制御に実証されている。

超偏極ガスは、ガス流イメージングまたは他の材料^8,9とのインタフェースでの拡散の研究を含めて、ボイドスペースイメージングのために使用することができます。また、XeのNMR信号は、その分子環境⁶に非常に敏感です。一時的にガス^10,11を捕捉官能分子のホストとの水溶液に溶解したときにこれはNMR / MRI造影剤として使用するオプションを有効にします。直接検出するとこのような構築物の高感度間接的な検出は、分光とイメージングの両方のモードで示されています</ P>

概要

彼らは、特定の状況下で²感度の問題を解決することができるので、過分極剤は、NMR / MRIのアプリケーションのために注目を集めている。すべてが前に実際分光やイメージング実験にNMRマグネット外人為的に増加したスピン集団間の差異を準備している3つの主要なアプローチは、現在（そして交換光ポンピング、ヒソプをスピン;、パラ水素誘起分極、PHIP動的核分極は、DNP）が使用されている。ここでは、溶液状態の実験で使用した超偏極¹²⁹ Xeの製造用に最適化されてい燮セットアップの機能と動作について説明します。

必須成分は795 nmで赤外線光子を発する強烈な光源である。レーザダイオードアレイ（LDA）は、高出力、合理的なコストで> 100 Wを提供する便利なデバイスです。多くのセットアップでは、LDAは多かれ少なかれ目の偏光を保持していることを光ファイバに放出している電子レーザー光。十分燮プロセスを保証するために、この楕円偏光は、高純度の円偏光に変換する必要があります。偏光光学系の主要な構成要素は、 図1および図2に示されており、システムのセットアップは補足ムービー1に模式的に説明されています。

円偏光を偏光させるために、我々は最初の電力密度を低減するための一次ビーム拡大光学素子（ 例えば 、ファイバコ....

プロトコル

1。仲燮のセットアップの準備

ルビジウムは、レーザー光からキセノンへ分極の転送を容易にするために、光ポンピングセル内に提起しなければならない。その高い反応性のために、このプロセスはRbは酸素や水と接触することなく行う必要があり、それ以外の場合は、酸化になるとXeを偏光されません。 Rbは水と激しく反応するよう特別な注意を払う必要があります。

1. 光学セルが以前に使用されている場合、それは、図4bに見られるように、RbとRbの酸化物の層でコーティングされます。セルは、最初に使用する前に洗浄する必要があります。光学セルの入口と出口のチューブを閉じます。それは加圧に保ちながら、化学フードにセルを輸送。適切な個人保護具を使用して、水面下では、大気中にセルを開くとRbの表面が酸化するまで、約1時間待ちます。
2. 細胞内にそっとピペット純粋なイソプロパノール。これは溶解しますRbの酸化物層と、光沢のあるRbの滴は、ホットプレート上での水滴のようなイソプロパノールの表面の上に移動します。ビーカーにイソプロパノール（およびそれに付属している任意のRb）を注ぎます。すべてRbが除去されるまで繰り返します。
3. これはまだすべてのRbを削除されない場合、10％水の溶液と90％のイソプロパノールを加え、すべてのRbが除去されるまで、水の割合（10％刻み）増加工程1.2）を繰り返します。
4. すべてRbが取り....

ディスカッション

過分極キセノンの製造における重要な側面は、ポンプセルと円偏光を持つセルの十分な照明など、ガスマニホールド中の酸素不純物である。上記の電球テストはルビジウムの転送中に有害な酸素濃度を検出するための簡単​​な方法です。アルカリ金属は、セルを偏光子にインストールされた時点で、その光沢のある表面を失う可能性があります。 。一度、しかし、非酸化Rbの十分な気化を減圧レーザー伝送（初めて新鮮な細胞を加熱するとき、それは、そのCAのさらなる温度上昇が20°Cを気化プロセスを開始するために必要とされるかもしれないことで監視することができますレーザー吸収）が、セットポイントを削減すべき開始。磁場の存在下でほぼ完全なレーザーの吸収が不均一な細胞の照明と悪いXeの誇大広告を引き起こす可能性があり、過剰Rbの蒸気密度のセルに少なくとも一つの領域が存在することを示していますrpolarization。セルを通過する約30％の透過率があるまで、この問題が発生した場合、ヒーターの温度を下げます。

最適な温度、圧力、混合ガスとの流量は、これらは個々の偏光板の光学セルとレーザー線幅と消費電力の特定のジオメトリと熱伝.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
試薬の名称	会社	カタログ番号	コメント（オプション）
Rbのインゴット	シグマアルドリッチ	276332-1G
P 4 O 10	シグマアルドリッチ	79610-500G
AR	Praxair社
Xeの	シグマアルドリッチ	00472-1EA
O 2	シグマアルドリッチ	00476-1EA
レーザーシステム	QPCレーザー/レーザー操作	Brightlock 50
真空システム	ファイファー	HiCube
熱電対	ニューポートオメガ	SA2F-KI-3M
シリコンヒーター	ニューポートオメガ	FMA5514
圧力変換器	ニューポートオメガ	PRの33X-V-10
プロセス計	ニューポートオメガ	INFCP-100B
マスフローコントローラ	ニューポートオメガ	MFC
PIDレギュレータ	ニューポートオメガ	CN7800
制御ソフトウェア	ニューポートオメガ	DASYLabの
データ収集	ニューポートオメガ	Daqboard 3000
真空センサ	エリコン	TTR91
真空コントローラ	VACOM	MVC-3
ビームコリメータ	Thorlabs	F810SMA-780
偏光ビームスプリッタキューブ	Thorlabs	GL15-B
λ/ 4波長板	Thorlabs	WPQ10M-780
ビーム拡大レンズ	Thorlabs
光学分光計	オーシャンオプティクス	HR4000
光ファイバ	オーシャンオプティクス
低圧のNMRチューブ	Wilmad	513-7LPV-7
5ミリメートルNMR管	シグマアルドリッチ	HX58.1
ヘルムホルツコイル	Phywe	06960から00
SILI融合CA毛細血管	ポリマイクロ	TSG 250350