新しい電子常磁性共鳴（EPR）法、高速走査EPR（RS-EPR）は、従来の連続波（CW）技術に優れており、in vivoイメージングのための新しい会場を開き、2Dスペクトル空間イメージングのために実証されています。結果は、250 MHzで実証されていますが、技術は、任意の周波数においても適用可能です。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
この記事について
サマリー
要約
我々は、酸素濃度、pH、酸化還元のインビボ条件下で定量的な情報を提供することができ、迅速な走査電子常磁性共鳴（RS-EPR）を用いて250 MHzで安定なラジカルレポーター分子の二次元スペクトル空間イメージングの優れた方法を示しますステータスとシグナル伝達分子の濃度（ すなわち、OH•、•NO）。 RS-EPR技術は、標準的な連続波（CW）手法と比較して、より高い感度、改善された空間分解能（1 mm）で、短い取得時間を有します。ファントムの種々の構成は、1〜6 mmまで変化する空間分解能、及び16μT（160 mg）を5 MT（50 G）の範囲のレポーター分子のスペクトル幅で、試験されました。高速走査効果はEPR信号を増加させ、より多くの電力が飽和する前に、スピン系に入力することを可能にする一方で、クロスループバイモーダル共振器は、ノイズを低減し、励起および検出を切り離します。この従来のCW EPR実験におけるよりも実質的に高い信号対雑音比をもたらします。
概要
他の医療イメージングモダリティに比べて、電子常磁性共鳴イメージング（EPRI）は定量的に画像の拡散のpHは1-3、PO 2 4-7、温度8、灌流および組織9の生存性、微小粘度と使いやすさなどの生理学的特性をに一意ことができ、小分子10と酸化ストレス11。組織および細胞12,13中のグルタチオン（GSH）によるジスルフィド切断の容易さの推定は、酸化還元状態に報告することができます。これらの周波数は、強誘電体損失の影響によって減少されない小動物用画像を生成する（数cmまで）組織浸透の十分な深さを提供するため、 インビボイメージングのために、250 MHzから1GHzの間の周波数範囲内のEPRが選択されます。このような9.5 GHzの14（Xバンド）および17 GHzの（K uは -band）15,16のような高い周波数では、肌や髪または単一細胞のイメージングのために使用することができます、それぞれ。すべての周波数でEPRIの成功は、その場所と運命を画像化することができるように、組織に特異的である常磁性スピンプローブによって異なります。
電子スピンプローブの環境が空間的に不均一である場合には、EPRスペクトルは、すべてのロケー....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコル
250 MHzの高速走査コイルドライバの1.セットアップ
- ラピッドスキャン実験条件の計算
注：RS-EPRの中で最も重要なパラメータは、走査周波数と走査幅（式3）の積である走査速度、α、です。ナロースキャン幅については、より速いスキャン速度が使用され、より広い掃引幅のために、より遅い走査速度が使用されます。次の手順では、後者の場合をステップと7のMT掃引幅は6.8 kHzの走査周波数の実験コイルドライバパラメータに到達する方法を示しています。- 共振器の帯域幅（BW RES）を決定します 。
（1）
ここで、V RESは、共振器の動作周波数であり、Qは品質係数です。 Q = 90は、代表的な結果のデータを取得するために使用される高速走査共振器は一般的です。 - すべて、α、迅速なスキャンレートを決定します共振器の帯域幅によって負っ
- 共振器の帯域幅（BW RES）を決定します 。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
結果
実験の製品は、信号振幅を表すために、偽カラースケールを持つ2次元（1スペクトル、一つの空間）の画像に再構成された投影のセットです。ディープブルーは、信号が存在しない場合に、緑は低振幅と赤が最高であるベースラインを意味します。 X軸（スペクトル次元）に沿ったスライスは、磁場軸にEPR信号（EPR遷移）を示します。 y軸（空間次元）に沿って、信号間の分離は、共振器内のサンプル間の物理的な空間的分離に相当します。
図3は、15 N置換ニトロキシドラジカルの3つの異なるタイプ（ 図3D）とファントムのCW（ 図3B）またはRS（ 図3A）で取得し、2つの画像の比較を示しています。最も広い信号は、15 N-PROXYL、5員ピロールに相当します特定の細胞区画への分子を標的に助けること.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ディスカッション
迅速なスキャン信号はCWよりも高い周波数成分を有する、より大きな線幅に応じて、共振器の帯域幅、緩和時間、及び急速スキャンの速度を必要とします。所定の実験に必要な帯域幅は、線幅と磁場（式2）の走査速度に基づいています。研究中のプローブ（T 2およびT 2 *）、および走査速度の緩和時間に応じて、振動は信号の立ち下がりエッジに表示されます。 250 MHzのT 2〜500ナノ秒でのニトロキシドラジカルについて（磁気共鳴上の57 番目のロッキーマウンテン会議、EPEL、B、 ら。、2015）、実験的な走査速度は、多くの場合、任意の振動を観察するのに十分に高いではありません。
実験的な帯域幅は、典型的には、共振器の帯域幅によって制限されます。迅速なスキャン実験の各半サイクルは減少またはフィールド/周波数の増加のいずれかが記録されているので、実験的な帯域幅が½トンです（式1）に示すように、彼は、帯域幅を共振器。実験的な帯域幅がパラメータの選択によって制限されている場合には、共振器の帯域幅.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
開示事項
開示するものは何もありません。
謝辞
NIHによって、この作品の部分的なサポートは、GRE、ハワードJ.ハルパーン、PIにNIBIBのEB002807とCA177744（GREおよびSSE）とP41のEB002034を付与し、デンバー大学が感謝して承諾されます。マークチェイトリンは、NIH R21 EB022775、NIH K25 EB016040、NIH / NIGMS U54GM104942によってサポートされていました。著者はmHCTPOの合成のためのpH感受性TAMラジカルの合成のためのオハイオ州立大学の今ウェストバージニア大学のヴァレリーKhramtsov、およびIllirian Dhimitrukaに感謝している、とメリーランド大学のジェラルド・ローゼンとヨセフ花王へ、PROXYL、BMPO及びニトロニル基です。
....アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 4-オキソ-2,2,6,6-テトラ(2H3)メチル-1-(3,3,5,5-2H4,1-15N)piperdinyloxyl (15N-PDT) | CDN同位体 | M-2327 | 98% 原子 15N, 98 % atom D, Quebec Canada |
| 4-1H-3-carbamoyl-2,2,5,5-tetra(2H3)methyl-3-pyrrolinyloxyl (15N-mHCTPO) | N/A | N/A | メリーランド大学にて合成され、参考文献29に記載 |
| 3-カルボキシ-2,2,5,5-テトラ(2H3)メチル-1-(3,4,4-2H3,1-15N)ピロリジニルオキシル (15N-Proxyl) | N/A | N/A | リーランド大学で合成され、参考文献25 |
| 4 mm Quartz EPR Tubes | Wilmad Glass | 707-SQ-100M | |
| 4-オキソ-2,2,6-テトラ(2H3)methyl-1-(3,3,5,5-2H4)piperdinyloxyl (14N-PDT) | CDN同位体 | D-2328 | 98%原子D、ケベックカナダ |
| 感受性トリチルラジカル(aTAM4) | オハイオ州立大学 | N/A | オハイオ州立大学大学および参考文献26に記載されている |
| Potassum Phosphate, Monobasic | J.T. Baker Chemicals | 1-3246 | |
| 6 mm Quartz ESR Tubes | Wilmad Glass | Q-5M-6M-0-250/RB | |
| 8 mm Quartz EPR Tubes | Wilmad Glass | Q-7M-8M-0-250/RB | |
| 5-tert-butoxycarbonyl-5-methyl-1-pyrroline-<-em>N-oxide (BMPO) | N/A | N/A | メリーランド大学で合成され、参考文献30に記載されている |
| 酸化水素 | Sigma Aldrich | H1009 SIGMA | 30% |
| 16 mm Quartz EPRチューブ | Wilmad Glass | 16-7PP-11QTZ | |
| 中圧450 W UVランプ | Hanovia | 679-A36 | Fairfield, NJ |
| L-Glutathione, reduced | Sigma Aldrich | G470-5 | |
| Nitronyl | NA | N/A | メリーランド大学で合成され、参考文献31 |
| 水酸化ナトリウム | J.T.ベーカーケミカルズ | 1-3146 |
参考文献
- Bobko, A. A., et al. In vivo monitoring of pH, redox status, and glutathione using L-band EPR for assessment of therapeutic effectiveness in solid tumors. Magn. Reson. Med. 67 (6), 1827-1836 (2012).
- Utsumi, H., et al.
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
再版と許可
