O uso de um compartimento Multi-dinâmica única enzima Fantasma de Estudos de hyperpolarized agentes Ressonância Magnética

O objetivo geral deste procedimento é medir a conversão de piruvato hiperpolarizado em lactato por meio de imagem por ressonância magnética ou MRI em um ambiente de fantoma controlado. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área de MRI hiperpolarizada, como a capacidade de um sistema em detectar a conversão química de piruvato por ressonância magnética. A principal vantagem desta técnica é que a conversão química do piruvato ocorre de maneira semelhante ao metabolismo in vivo, mas é mais controlável e repetível do que em sistemas vivos.

As implicações dessa técnica estendem-se ao diagnóstico de câncer, pois o ambiente simulado reproduz a conversão elevada de piruvato em lactato, comum na maioria dos cânceres. Embora este método possa fornecer informações sobre o câncer, ele também pode ser aplicado a outras imagens metabólicas, como o metabolismo cardíaco. Geralmente, indivíduos novos nesta técnica podem ter dificuldades, pois as restrições de tempo inerentes aos meios hiperpolarizados são curtas.

A demonstração visual deste método é essencial, pois as etapas de dissolução e ejeção são difíceis de aprender, já que precisam ocorrer rapidamente e devem ser realizadas com precisão. Em um copo de amostra para um sistema de polarização nuclear dinâmica ou DNP, pipete 0,3 microlitros da solução de gadoteridol e 13 miligramas da solução de ácido pirúvico. Agite brevemente esta mistura no copo de amostra com a ponta de uma pipeta.

Inicie o processo de inserção da amostra clicando no botão inserir amostra no console do sistema DNP. No assistente de amostra, selecione amostra normal e clique em próximo. Mantendo o copo da amostra na vertical, coloque suavemente a haste de inserção sobre a parte superior do copo da amostra.

Quando solicitado, abra o sistema DNP e insira o copo no inserto de temperatura variável utilizando a haste de inserção. Puxe o êmbolo na extremidade da haste de inserção da amostra para liberar a amostra no inserto de temperatura variável. Remova a haste de inserção da amostra do sistema e clique no botão seguinte no console do sistema DNP.

Em seguida, inicie a polarização clicando no botão polarizar amostra no console do sistema DNP. No software RINMR, digite HYPERSENSENMR no software de monitoramento de polarização. Configure a configuração de acumulação para um e pressione enter.

Em seguida, clique em acumulação sólida. Após definir o local e o nome do arquivo de salvamento, selecione o perfil para carbono 13 na guia suspensa no console do sistema DNP. Clique em próximo.

Marque a caixa para habilitar a amostragem durante o acúmulo. Defina o tempo de amostragem como 300 segundos e clique em finalizar. Por fim, meça 3,85 gramas do meio de dissolução, seja por volume com uma seringa de cinco mililitros, seja por peso utilizando uma balança.

Posicione o fantasma no centro do ímã com fácil acesso às linhas de injeção. Certifique-se de que haja um recipiente para coletar o líquido que será liberado pela linha de exaustão. Prepare a mistura enzimática de alta atividade misturando 240 microlitros de solução de NADH, 125 microlitros de solução de LDH e 335 microlitros de tampão.

Mantenha a solução em uma seringa de três mililitros que possa ser conectada à linha de injeção. Em seguida, prepare a mistura de enzima de baixa atividade misturando 240 microlitros da solução de NADH, 75 microlitros da solução de LDH e 385 microlitros de tampão. Mantenha esta mistura em uma seringa separada de três mililitros que possa ser conectada à linha de injeção.

Para realizar o posicionamento inicial, carregue um novo exame localizador. Balanceie a bobina de prótons selecionando Aquisição/Reconstrução. Exiba e abra a plataforma de ajuste.

No painel de ajuste, selecione Ajuste Wobble e clique em Abrir. Defina a largura de varredura em dez megahertz e clique em Configurar. Após um momento, a sintonia e o casamento de impedância das bobinas de prótons devem aparecer na janela de aquisição.

Balanceie a bobina de carbono alterando o elemento da bobina para 13C ou elemento dois e ajustando a largura de varredura para cinco megahertz. Após um momento, o ajuste de sintonia e casamento da bobina de carbono deverá aparecer na janela de aquisição e, se sintonizado corretamente, pressione parar. Para retornar ao controle de varredura, pressione aplicar, depois voltar e, finalmente, pressione continuar para iniciar a varredura.

É fundamental que a aquisição nesta etapa seja totalmente configurada antes de iniciar a dissolução. Após o início da dissolução, ela não deve ser interrompida e haverá pouco tempo para ajustar os parâmetros da sequência antes da entrega da piruvato hiperpolarizado. Carregue um novo plano de eco de rádio com imagem espectroscópica por plano de eco.

Defina a espessura do corte em 30 milímetros para cobrir toda a câmara de reação. Defina o modo de operação em carbono 13 selecionando a guia do sistema e alterando o modo de operação para transmissão/recepção em 13C. Uma vez que a piruvato tenha atingido uma polarização superior a 90%, as soluções e o fantasma estarão prontos e a aquisição estará configurada.

Clique no botão iniciar dissolução no console do sistema DNP. Quando solicitado, mova a haste de dissolução para sua posição de operação e injete o meio de dissolução. Feche o sistema DNP e clique no botão finalizado no console do sistema DNP.

É importante que a injeção do piruvato e da enzima seja feita de forma suave. Isso garantirá que a mistura enzimática seja adequadamente homogeneizada e entregue à câmara do fantoma antes de a conversão química ser concluída. Quando o sistema DNP entrega o aspirado de piruvato hiperpolarizado, transfere 500 microlitros da solução de piruvato para cada uma das seringas contendo soluções com alta e baixa concentração de enzima.

Injete lentamente cada seringa em uma linha de injeção. A varredura pode ser iniciada antes da injeção ou imediatamente após, dependendo do protocolo de varredura utilizado. Após a dissolução ser concluída, mova a haste de dissolução de volta para a posição de repouso quando solicitado e, em seguida, clique em finalizar.

Resultados representativos de uma sequência de imagem espectral por eco de rádio plano são mostrados aqui. A imagem de piruvato mostra o forte sinal de piruvato em ambas as câmaras. A imagem de lactato mostra um sinal de lactato mais fraco, mas ainda está localizado nas câmaras.

A razão do sinal de lactato e piruvato hiperpolarizados pode ser usada para estimar a atividade enzimática em cada câmara. As razões de sinal em cada câmara correspondem à atividade enzimática presente. Após dominada, esta técnica pode ser realizada em uma hora.

Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de ter a mistura do fantoma e a sequência de aquisição prontas antes de iniciar o processo de dissolução. Seguindo este procedimento, outros agentes hipercorrelacionados e enzimas podem ser utilizados para responder a questões adicionais, como a eficácia com que uma sequência pode imagens outras reações químicas. Esta técnica abre caminho para que pesquisadores na área de ressonância magnética hipercorrelacionada explorem o desempenho de sequências utilizando fantomas reproduzíveis.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como preparar uma mistura enzimática para facilitar a conversão de piruvato hiperpolarizado em lactato e para polarizar piruvato enriquecido com carbono 13 para imageamento. Não se esqueça de que trabalhar com campos magnéticos intensos pode ser extremamente perigoso e que precauções, como acesso controlado à sala de exame, devem ser sempre adotadas.