Name: כיול ביצועים מיקרוקול MRM ושימוש הפגינו על שורשי truncatula Medicago ב 22 T (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: למד כיול ואופטימיזציה של מיקרו-סלילים לדימות תהודה מגנטית בשדה על-גבוה של 22 טסלה. השיטה מאפשרת הדמיה ברזולוציית תאים של שורשי Medicago truncatula ודגימות ביולוגיות קטנות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ניסויים במכשיר 950 MHz נתמכו על ידי uNMR-NL, מתקן לאומי במימון NWO בקנה מידה גדול של הולנד (פרויקט 184.032.207). R.S. נתמך על ידי פרויקט קונסורציום BioSolarCells U2.3. J.R.K. נתמך על ידי בית הספר לחקר תהודה מגנטית של הולנד (NMARRS) בית הספר לתואר שני [022.005.029]. אנו מודים לדפנג שן וטון ביסלינג על שסיפקו את דגימות ה-Medicago truncatula. אנו מודים גם Klaartje Houben, מארי רנו, ויוהאן ואן דר זוואן לתמיכה טכנית במתקן uNMR-NL. ברצוננו גם להודות לוולקר להמן, האני ג'נסן, ו פיטר דה וארד על העזרה הטכנית. אנו מביעים את תודתנו לפרנק ורג'ולט, ג'ון פיליפי, וקארת'יק ב. סאי סאנקר גופטה על עצתם. לבסוף, אנו מודים לג'סיקה דה רויטר על שסיפקה את קריינות הוידאו.

<ol><li>Ciobanu, L., Pennington, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+micron-scale+MRI+of+single+biological+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Nuclear+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">3D micron-scale MRI of single biological cells.</a> Solid State Nuclear Magnetic Resonance. 25 (1-3), 138-141 (2004).</li>
<li>Aguayo, J. B., Blackband, S. J., Schoeniger, J., Mattingly, M. A., Hintermann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+magnetic+resonance+imaging+of+a+single+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Nuclear magnetic resonance imaging of a single cell.</a> Nature. 322, 190-191 (1986).</li>
<li>Radecki, G., Nargeot, R., Jelescu, I. O., Le Bihan, D., Ciobanu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+magnetic+resonance+microscopy+at+single-cell+resolution+in+Aplysia+californica%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Functional magnetic resonance microscopy at single-cell resolution in Aplysia californica.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (23), 8667-8672 (2014).</li>
<li>Lee, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Resonance+Microscopy+%28MRM%29+of+Single+Mammalian+Myofibers+and+Myonuclei%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Magnetic Resonance Microscopy (MRM) of Single Mammalian Myofibers and Myonuclei.</a> Scientific Reports. 7 (1), 39496(2017).</li>
<li>Callaghan, P. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCallaghan%2C+PT+%22Principles+of+nuclear+magnetic+resonance+microscopy%22">Principles of nuclear magnetic resonance microscopy</a>. , Oxford University Press. Oxford. (1994).</li>
<li>Glover, P., Mansfield, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limits+to+magnetic+resonance+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Reports+on+Progress+in+Physics%22%5BJournal%5D)">Limits to magnetic resonance microscopy.</a> Reports on Progress in Physics. 65 (10), 1489-1511 (2002).</li>
<li>Peck, T. L., Magin, R. L., Lauterbur, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+analysis+of+microcoils+for+NMR+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance.+Series+B%22%5BJournal%5D)">Design and analysis of microcoils for NMR microscopy.</a> Journal of Magnetic Resonance. Series B. 108, 114-124 (1995).</li>
<li>Lee, C. H., Flint, J. J., Hansen, B., Blackband, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+the+subcellular+architecture+of+L7+neurons+of+Aplysia+californica+using+magnetic+resonance+microscopy+%28MRM%29+at+7.8+microns%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Investigation of the subcellular architecture of L7 neurons of Aplysia californica using magnetic resonance microscopy (MRM) at 7.8 microns.</a> Scientific Reports. 5, 11147(2015).</li>
<li>Fratila, R. M., Velders, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small-Volume+Nuclear+Magnetic+Resonance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Small-Volume Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy.</a> Annual Review of Analytical Chemistry. 4 (1), 227-249 (2011).</li>
<li>Flint, J. J., Menon, K., Hansen, B., Forder, J., Blackband, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+Support+of+Excised%2C+Living+Brain+Tissues+During+Magnetic+Resonance+Microscopy+Acquisition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), 1-10 (2017).</li>
<li>Minard, K. R., Wind, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solenoidal+microcoil+design.+Part+I%3A+Optimizing+RF+homogeneity+and+coil+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+in+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Solenoidal microcoil design. Part I: Optimizing RF homogeneity and coil dimensions.</a> Concepts in Magnetic Resonance. 13 (2), 128-142 (2001).</li>
<li>Vegh, V., Gläser, P., Maillet, D., Cowin, G. J., Reutens, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-field+magnetic+resonance+imaging+using+solenoid+radiofrequency+coils%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">High-field magnetic resonance imaging using solenoid radiofrequency coils.</a> Magnetic Resonance Imaging. 30 (8), 1177-1185 (2012).</li>
<li>Minard, K. R., Wind, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solenoidal+microcoil+design+Part+II%3A+Optimizing+winding+parameters+for+maximum+signal-to-noise+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+in+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Solenoidal microcoil design Part II: Optimizing winding parameters for maximum signal-to-noise performance.</a> Concepts in Magnetic Resonance. 13 (3), 190-210 (2001).</li>
<li>Haase, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMR+probeheads+for+in+vivo+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+in+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">NMR probeheads for in vivo applications.</a> Concepts in Magnetic Resonance. 12, 361-388 (2000).</li>
<li>Webb, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiofrequency+microcoils+for+magnetic+resonance+imaging+and+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Radiofrequency microcoils for magnetic resonance imaging and spectroscopy.</a> Journal of Magnetic Resonance. 229, 55-66 (2013).</li>
<li>Peck, T. L., Magin, R. L., Lauterbur, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Analysis+of+Microcoils+for+NMR+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%2C+Series+B%22%5BJournal%5D)">Design and Analysis of Microcoils for NMR Microscopy.</a> Journal of Magnetic Resonance, Series B. 108 (2), 114-124 (1995).</li>
<li>Olson, D. L., Peck, T. L., Webb, A. G., Magin, R. L., Sweedler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((V+High-Resolution+Microcoil+1H-NMR+for+Mass-Limited%2C+Nanoliter-Volume+Samples%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">V High-Resolution Microcoil 1H-NMR for Mass-Limited, Nanoliter-Volume Samples.</a> Science. 270 (5244), (1995).</li>
<li>Oerther, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOerther%2C+T+%22Micro+Imaging+Manual+for+AV3+Systems%22">Micro Imaging Manual for AV3 Systems</a>. , Bruker Biospin GmbH. Rheinstetten, Germany. (2012).</li>
<li>Callaghan, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Susceptibility+and+Diffusion+Effects+in+NMR+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Encyclopedia+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Susceptibility and Diffusion Effects in NMR Microscopy.</a> Encyclopedia of Magnetic Resonance. , (2007).</li>
<li>Donker, H. C. W., Van As, H., Snijder, H. J., Edzes, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+1H-NMR+imaging+of+water+in+white+button+mushrooms+%28Agaricus+bisporus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Quantitative 1H-NMR imaging of water in white button mushrooms (Agaricus bisporus).</a> Magnetic Resonance Imaging. 15 (1), 113-121 (1997).</li>
<li>Tsai, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+property+modelling+of+perfluorodecalin+and+its+implications+for+environmental+fate+and+hazards%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+and+Air+Quality+Research%22%5BJournal%5D)">Environmental property modelling of perfluorodecalin and its implications for environmental fate and hazards.</a> Aerosol and Air Quality Research. 11 (7), 903-907 (2011).</li>
<li>Keifer, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((90%C2%B0+pulse+width+calibrations%3A+How+to+read+a+pulse+width+array%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+in+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">90° pulse width calibrations: How to read a pulse width array.</a> Concepts in Magnetic Resonance. 11 (3), 165-180 (1999).</li>
<li>Vlaardingerbroek, M. T., den Boer, J. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVlaardingerbroek%2C+MT+%22Magnetic+Resonance+Imaging%3A+Theory+and+Practice%22">Magnetic Resonance Imaging: Theory and Practice</a>. , Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 05252-05255 (2003).</li>
<li>Schenck, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+magnetic+susceptibility+in+magnetic+resonance+imaging%3A+MRI+magnetic+compatibility+of+the+first+and+second+kinds%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">The role of magnetic susceptibility in magnetic resonance imaging: MRI magnetic compatibility of the first and second kinds.</a> Medical Physics. 23 (6), 815-850 (1996).</li>
<li>Kc, R., Henry, I. D., Park, G. H. J., Aghdasi, A., Raftery, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+solenoidal+microcoil+NMR+probe+using+zero-susceptibility+wire%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+in+Magnetic+Resonance+Part+B%3A+Magnetic+Resonance+Engineering%22%5BJournal%5D)">New solenoidal microcoil NMR probe using zero-susceptibility wire.</a> Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering. 37 (1), 13-19 (2010).</li>
<li>Littlejohn, G. R., Gouveia, J. D., Edner, C., Smirnoff, N., Love, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfluorodecalin+enhances+in+vivo+confocal+microscopy+resolution+of+Arabidopsis+thaliana+mesophyll%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">Perfluorodecalin enhances in vivo confocal microscopy resolution of Arabidopsis thaliana mesophyll.</a> New Phytologist. 186 (4), 1018-1025 (2010).</li>
<li>van Schadewijk, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Resonance+Microscopy+at+Cellular+Resolution+and+Localised+Spectroscopy+of+Medicago+truncatula+at+22.3+Tesla%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Magnetic Resonance Microscopy at Cellular Resolution and Localised Spectroscopy of Medicago truncatula at 22.3 Tesla.</a> Scientific Reports. 10 (1), 971(2020).</li>
</ol>

לסופרים אין מה לחשוף.

פרוטוקול זה מתאים ביותר לדגימות ביולוגיות, כמו חומרים רבים ודגימות גיאולוגיות יש זמני הרפיה T2 קצרים באופן משמעותי, אשר לא ניתן למצוא תמונה על ידי הרצפים המשמשים כאן. אפילו כמה רקמות ביולוגיות, אשר להפגין הטרוגניות מגנטית דגימה גבוהה, יכול להיות קשה לדמיין בשדה אולטרה גבוה כמו ההשפעות מתואמות כוח השדה24. הפרוטוקול הוא לא רק שימושי עבור סלילים חדשים, אבל עשוי גם לסייע בפתרון בעיות פוטנציאליות. בעת בדיקת דגימות חדשות או לא ידועות, ניתן לבצע פרוטוקול זה מראש בפתרון ההפניה כדי לוודא שתוכנית ההתקנה הניסיונית פועלת בהתאם למפרטים. זה מסייע בפתרון בעיות מאז ספקטרומטר ניתן לפסול כמקור של חפצים ותקלות. בנוסף, כך מגדירים את קבלי כוונון והתוומת בבדיקה לערכים האופייניים למיקרו-סליל.
כאשר לא נרשם אות בניסוי הראשון, ניתן להגדיל את שדה התצוגה של סריקת המקום כדי לבדוק אם הדגימה נראית. לאחר מכן, בדוק שוב אם הבוליל מכוון כראוי ונסה סריקה נוספת של localizer. ייתכן שהבוליל מציג מצבי תהודה לא מכוונים נוספים, במקרה כזה יש לקבוע את הנכון. אם עדיין לא ניתן להשיג תמונה, הסר את הדגימה כדי לבדוק את מיקומה בתוך מכלול המיקרו-קוסקוס ולוודא שהדגימה שלמה (כלומר, לא קיימות בועות אוויר או דליפות באטום). לבסוף, ניתן להכין דגימה עם מים במקום PFD. במקרה שהדגימה נותנת מעט מאוד אותות ניתנים לזיהוי בסריקת המקיף, עדיין ניתן לזהות את המים שמסביב ים.
כמו מיקרו סלילים הם באופן אידיאלי קרוב מאוד לדגימה, ההבדלים רגישות מגנטית בין האוויר ואת החוט יכול לגרום לאובדן אותות נוספים, כפי שניתן לראות איור 7B. חפצים פוטנציאליים כוללים תאמות מרחביות ושונות עוצמת אות חריגה. במיוחד רצפי פולס מסוג מסוג מעבר צבע מושפעים מאובדן אותות לא אחיד זה. מסיבה זו, אנו הציגו את הבוליל התום לרגישות, על ידי שקוע החוט בנוזל פלואורינרט (Fomblin או FC-43). שיטת ההערכה B1 הכלולה בפרוטוקול זה יכולה לסייע לקבוע אם הבדלי הרגישות B1 מצדיקים הכללה של אסטרטגיות התאמת רגישות בעיצוב מכלול ההתפתלות. גישה חלופית לבניית 25 תיל תואם לרגישות היא להשתמש בחוט תואם רגישות25. יתר על כן, רק בעיות רגישות בשל תסיל מטופלים בגישה זו. חוסר התאמות רגישות בתוך המדגם (למשל, בשל מרחבים אוויריים) נשארים מאתגרים.
כיסי אוויר או בועות מהווים אתגר ניסיוני הגורמים לאובדן אותות נרחב, הנגרמת על ידי הבדלי רגישות בממשק האוויר והנוזלאו הדגימה 19 (איור 5A). היבט קריטי של הכנת מדגם מוצלח הוא הצוללת של דגימה ונימות. עם זאת, אפילו בועות קטנות יכולות לגרום להפסדי אותות, במיוחד עבור רצפי סוג הד הדרגתי. בועות אוויר ניידות יכולות לנדוד דרך נמת עד שהן נמצאות בקשר עם הדגימה. חלק מתופעות אלה ניתן להקל על ידי הטיה קלה של נמת כך קצה אחד הוא גבוה יותר מהשני. הטיה מבטיחה בועות אוויר פוטנציאליות מוחזקות במקום בקצה העליון, מבלי להפריע הדגימה. חשוב גם לבדוק כי שעוות נימות יוצרת חותם טוב, כמו התייבשות יכולה לגרום בועות אוויר גדולות ליצור.
עבור המרחבים האוויריים בתוך המדגם, PFD שימש למילוי מרחבי האוויר הבין-תאיים מבלי ליחודר את קרום התא26. עם זאת, גם בגישה זו, לא הצלחנו להסיר את כל מרחבי האוויר. בנוסף, גישה זו פירושה שאנו זקוקים לסוכן נוסף, שבדרך כלל אינו מועדף בשל הרצון ללמוד מערכת באופן לא פולשני ככל האפשר.
הצורה הגלילית של נימים פירושה כי תכונות זברה צריך להיות בר קיימא, במיוחד עבור רקמות פגיעים לריקבון, כגון ביופסיות או לימוד תהליכים בחומר שורש חי. שני שלבים יכולים לממש את כיוונון ההתניידות. ראשית, חיבור צינור הזנה בינוני, כמו גם צינור ניקוז משני צידי ניצור יהיה מספיק כדי ליצור כימותרפיה. שנית, תוספת של חזרם נימי הדגימה יכולה להחזיק את המדגם במקום כנגד כיוון הזרימה. הדבר מקביל לפרוטוקול שפורסם עבור מיקרו-קוסלים מיכניים10.
האופי הלא פולשני של הדמיית MR, בשילוב עם הנוזל אינרטי המשמש בפרוטוקול זה (PFD או Fomblin) פירושו לאחר השלמת ניסויים, דגימות ניתן להסיר מן הנימים שלהם למחקר נוסף. השילובים כוללים מיקרוסקופ אופטי או אלקטרונים וטכניקות הדמיה הרסניות אחרות. לאחרונה הראינו שילוב עם מיקרוסקופיה אופטית על Nodules שורש truncatula Medicago 27.
הראינו שיטה להדמיית חומר צמחי באמצעות מיקרו-סלילים ייעודיים על ספקטרומטר NMR שדה גבוה במיוחד. אמצעי אחסון לדוגמה גדולים יחסית ניתן ללמוד ברזולוציה גבוהה עם הומוגניות RF טובה. יתר על כן, הדמיה ספקטרוסקופית יכולה להתבצע ברזולוציות גבוהות יותר מאשר אפשרי אחרת. התאמת עיצוב מיקרו-קוסם לדגימות מתאפסת בשיטה יעילה לקביעת מאפייני ביצועי הבולבול. הגישה סולנואידים סיליל יכול להיות מיושם גם בקלות על דגימות אחרות מאשר צמחים, כולל רקמת בעלי חיים.

הדמיית תהודה מגנטית היא כלי רב-תכליתי לתמונה לא פולשנית של מגוון רחב של דגימות ביולוגיות, החל מבניאדם ועד לתאים בודדים 1,2,3. בעוד סורקי MRI עבור יישומי הדמיה רפואית בדרך כלל להשתמש מגנטים עם כוח שדה של 1.5 T כדי 3 T, יישומים חד-תאיים הם תמונה בחוזקות שדהגבוהות הרבה יותר 1,3,4. המחקר של דגימות ברזולוציות מתחת למאה מיקרומטר מכונה מיקרוסקופ תהודה מגנטית (MRM)5. עם זאת, MRM סובל יחס אות לרעש נמוך (SNR) בהשוואה למיקרוסקופים זמינים אחרים או טכניקות הדמיה (למשל, מיקרוסקופ אופטי או CT). ניתן לנקוט במספר גישות כדי לייעל את SNR6. גישה אחת היא להשתמש בכוח שדה מגנטי גבוה יותר, בעוד גישה משלימה היא לייעל את גלאי האותות עבור דגימות בודדות. עבור האחרון, יש להתאים את ממדי הגלאי כך שהם תואמים לממדים של מדגם העניין. עבור דגימות קטנות בקוטר ≈0.5-2 מ"מ (למשל, רקמות שורש), מיקרו סלילים שימושיים כמו SNR הוא פרופורציונלי הפוך קוטר6,7. רזולוציות גבוהות ככל 7.8 x 7.8 x 15 μm3 הושגו על תאים בעלי חיים באמצעות microcoils ייעודי8. קיים מגוון סוגי מיקרו-סלילים, עם סלילים פלנריים וסולונואידים הנפוצים ביותר בהתאם לגיאומטריית היישום והרקמות9. סלילי תכנון בעלי רגישות גבוהה קרוב לפני השטח שלהם, דבר שימושי ליישומים על פרוסות דקות. לדוגמה, שיטה שתוכננה במיוחד עבור רקמת הדמיה סוטה תוארה עבור מיקרו-קוסילים מיכני10. עם זאת, סלילים מידרים יש נפילה גבוהה של רגישות ואין כוח פעימת התייחסות מוגדר היטב. סלילים סולנואידים, להיות גלילי, יש שטח רחב יותר של יישום והם מועדפים יותר עבור דגימות עבות יותר. כאן, אנו מתארים את המאפיינים של סולנואיד, פרוטוקול להכנת דגימות עבור MRI מיקרוקול, כמו גם את הכיול של מיקרוקול סולנואיד(איור 1A).
סיליל סולנואיד מורכב מחוט מוליך, כמו חולץ פקקים, סביב נמת שמחזיקה את הדגימה(איור 1B). ניתן לבנות מכללי מיקרוקול באמצעות חוט נחושת אמייל בלבד, מבחר קבלים, ובסיס מתאים להלחמה של הרכיבים(איור 1B). היתרונות העיקריים הם הפשטות והעלות הנמוכה, בשילוב עם מאפייני ביצועים טובים במונחים של נפח SNR ליחידהוהומוגניות שדה B1. קלות הבנייה מאפשרת איטרציה מהירה של עיצובי ים וגיאומטריות. הדרישות הספציפיות של עיצוב מיקרוקול סולנואיד ואפיון בדיקה (כלומר, התיאוריהשל אלקטרוניקה, מדידות שולחן עבודה, ומדידות ספקטרומטר עבור מגוון רחב של גיאומטריות סיליל)תוארו בהרחבה במקומות אחרים 7,11,12,13,14.
ניתן לבנות את סולנואיד על ידי מחשבה על כללי עיצוב עבור הממדים הרצויים על פי הקווים המנחיםהמתוארים במקום אחר 15,16. במקרה הספציפי הזה, נעשה שימוש בבול בקוטר פנימי של 1.5 מ"מ, עשוי מחוטי נחושת אמיילים, בקוטר 0.4 מ"מ, לולאה סביב נמש בקוטר חוץ של 1.5 מ"מ. סולנואיד זה מוחזק על לוח בסיס שבו מעגל מיוצר, המורכב קבל כוונון (2.5 pF), קבל תואם משתנה (1.5-6 pF) כמו גם נחושת חיבור חוטים(איור 1A, 1C). קבל הכיוון נבחר כדי להשיג את תדר התהודה הרצוי של 950 MHz, בעוד קבל התואם נבחר כדי להשיג את שידור האות המרבי במכשול של 50 אום. קבל גדול יותר משתנה כדי לאפשר כוונון מוכן יותר. בפעולה רגילה, כוונון והתאים מבוצעים באמצעות קבלים בבסיס הגשוש. המיקרו-קול המורכב צריך להיות מותקן על גשוש כדי שניתן יהיה להכניס אותו למגנט. ייתכן שיהיה צורך במחזיק נוסף, בהתאם למערכת. כאן אנו משתמשים בשילוב מגנט 22.3 T עם Bruker קונסולה Avance III HD בשילוב עם בדיקה Micro5. במקרה זה, השתמשנו בהוספה תמיכה שונה מצויד בחיבורים הדרושים כדי להתחבר ערוץ 1H של הגשוש (איור 1A).
העיצוב התואמת לרגישות של סליל כולל מאגר עם נוזל perfluorinated כדי להפחית אי התאמות רגישות, הנובע סליל נחושת להיות בסמיכותלדגימה 17. מאגר מים עשוי ממזרק פלסטיק כדי להקיף את הסליל ומלא בפלומבלין. כמו נוזל perfluorinated צריך להקיף את הבוליל, הקוטר הזמין עבור מדגם מצטמצם לקוטר החוצה של 1 מ"מ. כדי להקל על שינוי מדגם, המדגם הוכן נמת עם קוטר החוצה של 1 מ"מ וקוטר פנימי של 700 μm. הכלים הדרושים להכנת מדגם מוצגים באות 2A.
פרמטרי MR ניסיוניים בסיסיים תלויים מאוד בחומרת המערכת המשמשת, כולל מערכת הדרגתית, חוזק שדה ומסוף. ניתן להשתמש במספר פרמטרים לתיאור ביצועי המערכת, מהם אורך וחשמל של 90°, B1-homogeneity ו- SNR לכל אמצעי אחסון ליחידה (SNR/mm3), הםהרלוונטיים ביותר למעשה. SNR/mm3 שימושי להשוואה בין הביצועים של סלילים שונים באותה מערכת18. בעוד שקיימים הבדלי חומרה בין מערכות, היישום האחיד של פרוטוקול בחינת ביצועים מקל גם על השוואת ביצועי המערכת.
פרוטוקול זה מתמקד כיול והכנת מדגם. האפיון צעד צעד של הביצועים של מיקרוקולים סולנואידים מוצג: כיול 90 ° אורך הדופק או כוח; הערכת ההומוגניות של שדה RF; וחשב SNR לכל אמצעי אחסון יחידה (SNR/מ"מ3). מדידת ספין-הד מתוקן באמצעות פנטום מתוארת כדי להקל על השוואה של עיצובי סיליל, המאפשר אופטימיזציה של יישומים נפרדים. פנטום ודגימה ביולוגית דגימה הכנות, ספציפי עבור מיקרו קוסלים, מתוארים. הפרוטוקול יכול להיות מיושם על כל מגנט אנכי מתאים צר-נשא (≤60 מ"מ) מצויד במערכת הדמיה מיקרו זמינה מסחרית. עבור מערכות אחרות, הוא יכול לשמש קו מנחה ותו לא ניתן להשתמש בו עם כמה התאמות.
הכנת דגימה ביולוגית למדידות MRI היא בדרך כלל לא נרחבת מאוד מאז הדגימה הוא תמונה שלמה ככל האפשר. עם זאת, חללי אוויר ברקמה ביולוגית יכולים לגרום לחפצים של תמונה בשל הבדלים ברגישות מגנטית19. ההשפעה גדלה עם הגדלת כוח השדה המגנטי20. לכן, יש להימנע ממרחבים אוויריים בחוזקות שדה גבוהות, וזה עשוי לדרוש טבילה של הדגימה בנוזל כדי למנוע אוויר סביב הרקמה והסרת חללים אוויריים בתוך מבני הרקמות. באופן ספציפי, כאשר microcoils מועסקים, ניתן יהיה צורך בהתקעה של רקמת הדגימה הרצויה, ולאחר מכן להחלים אותו בנוזל מתאים. זה מלווה בהחדרת הדגימה לתוך נימות חתוכה מראש, ולבסוף לאטום את נימה עם שעוות נימות. שימוש בשעווה כחומר איטום במקום דבק, איטום להבה או חלופות, אומר כי הדגימה עשויה להיחלץ בקלות. הליך זה מדגים על השורש של truncatula Medicago, צמח קטניים קטן. יתרון של פרוטוקול זה הוא הפוטנציאל לרישום שותף הבא של נתוני MRI עם מיקרוסקופ אופטי, מאז המדגם אינו נהרס במהלך מדידת MRI.
הפרוטוקול המוצג מתאים לרזולוציה מרחבית גבוהה במדידות situ, ועיצובים משוכללים יותר עשויים לאפשר הדמיה בדגימות vivo, שם יש צורך לטפל באתגרים הקשורים למערכות תומכות חיים.

<table><tbody><tr><td><הכנת תמיסת ייחוס חזקה></חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CuSO4</td><td>Sigma-aldrich</td><td>469130</td><td>אבקה גבישית ליצירת תמיסת ייחוס</td></tr><tr><td>D2O</td> נוזל <td>151882</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>המשמש להכנת דגימת ייחוס</td></tr><tr><td>סולם</td><td>משקל Sartorius</td><td>PRACTUM513-1S</td><td> לשקילת תרכובות</td></tr><tr><td><חזקות>הכנת דגימה</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>נימית 1000 &mu; m (קוטר חיצוני)</td> <td>Hilbenberg GmbH</td><td>1408410</td><td>נימים לדוגמה</td></tr><tr><td>שעווה נימית</td><td>Hampton Research</td><td>HR4-328</td><td>שעווה מוצקה המשמשת לאיטום דגימות</td></tr><tr><td>אזמל חד פעמי</td><td>Swann-Morton</td><td>מס' 11</td><td>משמש לכריתת דגימות</td></tr><tr><td>Perfluorodecalin</td><td>Sigma-aldrich</td><td>P9900</td><td>נוזל המשמש לטבילת דגימה</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ סטריאו</td><td>אולימפוס</td><td>מזרק</td><td>מיקרוסקופ דו-עיני שולחני</td>SZ40</tr> <tr><td></td><td></td><td>גנרי-משמש</td> <td>ליישום PFD ולמניפולציה של הדגימה</td></tr><tr><td>משאבת ואקום</td><td>Vacuubrand</td><td>MZ2C</td><td>משאבת ואקום ממברנה דו-שלבית המשמשת להסרת כיסי אוויר מהדגימות.</td></tr><tr><td>עט שעווה</td><td>Hampton Research</td><td>HR4-342</td><td>עט שעווה כף יד המשמש להמסה ומריחת שעווה נימית על דגימות</td></tr><tr><td><חזק>חומרת הדמיה</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>22.3 T Magnet</td><td>Bruker GmbH</td><td>950 US2</td><td>Narrowbore מגנט מוליך-על</td></tr><tr><td>מצנן אוויר</td><td>Bruker GmbH-משמש</td><td></td> <td>לוויסות טמפרטורת</td></tr> <tr><td>הבדיקהקונסולה</td><td>Bruker GmbH</td><td>Avance III HD</td><td>בקרות על פעולת הספקטרומטר</td></tr><tr><td>סלילי שיפוע Micro5</td><td>Bruker GmbH</td><td>Mic5</td><td>סלילי שיפוע נשלפים מותקנים על גוף הבדיקה Micro5</td></tr><tr><td>גוף בדיקה Micro5</td><td>Bruker GmbH</td><td>Mic5</td><td>מחזיק מיקרו-סלילי וסלילי שיפוע</td></tr><tr><td>מיקרו-סליל RF</td><td>ביתי</td><td></td> <td>מכיל מנתח</td></tr> <tr><td></td><td>רשת וקטור FomblinCopper Mountain Technologies</td><td>TR1300/1</td><td>משמש לביצוע בדיקת השתקפות S11, טווח תדרים 300kHz עד 1.3 GHz</td></tr><tr><td>מצנן מים</td><td>Bruker GmbH</td><td>BCU-20</td><td>קירור מים בלולאה פתוחה לפיזור חום מפעולת סליל השיפוע.</td></tr></tbody></table>

כיול ביצועים מיקרוקול mrm ושימוש הפגינו על שורשי truncatula medicago ב 22 t

MRM Microcoil Performance Calibration and Usage Demonstrated on Medicago truncatula Roots at 22 T

פרוטוקול זה מתאר כיול יחס אות לרעש (SNR) ושיטת הכנה לדוגמה עבור מיקרו-סלילים סולנואידים בשילוב עם דגימות ביולוגיות, המיועדות להדמיית תהודה מגנטית (MRI) ברזולוציה גבוהה, המכונה גם מיקרוסקופית MR (MRM). זה יכול לשמש בספקטרומטרים MRI טרום קליני, הפגינו על דגימות שורש truncatula Medicago . מיקרו-קוסים מגבירים את הרגישות על-ידי התאמת גודל מהודה RF לגודל המדגם של עניין, ובכך מאפשרים רזולוציות תמונה גבוהות יותר בזמן נתון לרכישת נתונים. בשל העיצוב הפשוט יחסית, מיקרו-סלילים סולנואידים הם פשוטים וזולים לבנייה ותואם בקלות לדרישות המדגם. באופן שיטתי, אנו מסבירים כיצד לכייל מיקרו-קוסלים חדשים או ביתיים, באמצעות פתרון ייחוס. שלבי הכיול כוללים: קביעת כוח פולס באמצעות עקומת אגוזים; הערכת הומוגניות שדה RF; וחשב יחס אות לרעש מנורמל עוצמת קול (SNR) באמצעות רצפי פולסים סטנדרטיים. צעדים חשובים בהכנת מדגם לדגימות ביולוגיות קטנות נדונים, כמו גם גורמים מקלים אפשריים כגון הבדלים רגישות מגנטית. היישומים של סולנואיד ממוטב מדגימים על ידי ברזולוציה גבוהה (13 x 13 x 13 μm3, 2.2 pL) הדמיה תלת ממדית של מדגם שורש.

אפיון סיליל עם כוונון והתאים מוצלחים של אסיל, ביצועיו עשויים להיות מאופיינים ב-Q-factor של 90° ו-SNR/mm3. עבור 1.5 מ"מ מזהה רגישות התאם סולנואיד coil הדגימה כאן, Q-פקטור נמדד (פורק) היה 244, לעומת 561 עבור 5 מ"מ כלוב ציפורים.
ההפניה 90° דופק היה 12 μs ברמת כוח של 0.6 W; cf. 5 μs ב 45 W עבור 5 מ"מ כלוב כלוב ים (איור 4 ו איור 5). זה משווה לעוצמת שדה פולס RF (B1), <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61266/61266eq4.jpg"> באמצעות 0.53 mT עבור מיקרוקול ו 1.17 mT עבור 14 coilכלוב הציפורים שבו y הוא היחס gyromagnetic, בעוד טאו הוא משך הדופק. מכיוון שרמות כוחהדופק (P)שונות, ניתן להשוות את הסלילים במונחים של יעילות שידור <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61266/61266eq5.jpg"> : 0.69 mT/W1/2 ו- 0.18 mT/W1/2 עבור מיקרו-סליל וכלובהציפורים בהתאמה 14. בהשוואה לפעימה של 90 מעלות, המיקרו-פתיל נמצא כגורם ≈ פי 4 יותר רגיש מסיליל כלוב הציפורים.
השפעת התאמת הרגישות בחוזקות שדה גבוהות במיוחד, הדגימה והרגישות לסיליל הופכות לגורם דומיננטי באיכות התמונה, כפי שניתן לראות באות 7A,7B. בהשוואה סליל חסר רגישות תואמת מאגר נוזלים, האות נשמר ארוך יותר הומוגני יותר בדגימה התייחסות. עם זאת, בשל המאגר הרגיש, ממד המדגם המרבי להקטין ביחס לסלל ללא המאגר.
הדמיה ברזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה של 13 x 13 x 13 μm3 של דגימת שורש Truncatula Medicago הושגה בתוך 20 שעות ו 23 דקות(איור 8). החל מפני השטח של השורש, קליפת השורש נראית, יחד עם כמה מים שיורית בצד החיצוני של השורש. יתר על כן, xylem נצפה כלהקה כהה המקיף את הפלוטם. כיסי אוויר מסוימים נצפים ככתמים כהים עם אובדן אותות מוחלט.
ניתן גם למצוא את המוסתים הסימביוטיים של M. truncatula באמצעות פרוטוקול זה (איור 9). באמצעות קצת גדול יותר בלין ללא תחרות (אורך בסביבות 3500 μm, קוטר פנימי 1500 μm), תמונות עם רזולוציה של עד 16 x 16 x 16 μm3 הושגו ב 33 דקות.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig1.jpg"> איור 1: מיקרו-קוסקוס סולנואיד. (א)עיצוב סולנואידים מורכב חוט לולאה helly, בדרך כלל כרוך סביב נמת. הגיאומטריה של החוט, כגון עוביו, קוטרו, מספר המתפתלים והמרווח בין התילים, משפיעה על מאפייני הבוליל. (ב)מיקרו-קוסם סולנואיד ביתי עם מאגר לרגישות של נוזלים תואמים (פומבלין). הוא מורכב מפצע חוט נחושת מצופה 0.4 מ"מ שש פעמים סביב נמש עם קוטר חוץ של 1500 μm ואורך סיליל של 3500 μm. הבוליל שקוע במאגר מים עשוי ממזרק. ניתן להוסיף נימים לדוגמה בקוטר החוצה של 1000 μm. נעשה שימוש בשני קבלים, קבל של 1.5 pF בסדרה עם השרן וקבל משתנה שני של 1.5-6 pF ממוקם במקביל למשרן. כל הרכיבים הלחמה ללוח פיברגלס (צהוב). הוא מותקן על בעל מסחרי (פולימר אפור) ששונה כדי לתמוך במאגר.  (ג)רכיבי עיצוב סולנואידים: 1. סולנואיד, 2. נמת דגימה, 3. 1.5 pF קבל כוונון, 4. קבל תואם משתנה, 5. פיברגלס בסיס לוח, 6. חוט נחושת מוביל. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig2.jpg"> איור 2: הכנה לדוגמה תחת סטריאומיקרוסקופ. (א)פריטים הדרושים להכנת מיקרו-קוסלים. משמאל לימין: 1. פתרון ייחוס CuSO4, 2. פרפלואורודקלין, 3. מיקרו-קוסם, 4. אזמל, 5. פינצטה מתח חיובי, 6. פינצטה, שבע. נימים בקוטר החוצה = 1000 μm, 8. עט שעווה, 9. שעוות נים, 10. כפפות ניצן, 11. סטריאומיקרוסקופ, 12. שעון זכוכית עם כיסוי צלחת פטרי, 13. חומר צמחי בצוללת צמיחה. לא מוצג: מזרק 2 מ"ל עם מחט ø 0.8 x 40 מ"מ ונייר טישו משובח. (ב)תקריב של הכנסת דגימה לתוך נימות באמצעות פינצטה, בעוד שניהם נשמרים שקועים. (ג)איטום של נמת באמצעות שעווה מותכת. הכנסתנמת המיקרו-קוסם המוכנה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig3.jpg"> איור 3: הרכיב של גשוש מיקרו-הדמיה. (A) בסיס בדיקה Micro5, המכיל את כל החיבורים הדרושים לקירור מים, חימום, חיישני טמפרטורה, כוח הדרגתי, RF (מחבר co-axial גלוי) וזיהוי בדיקה אופציונלי (PICS). מתחת לבסיס הגשוש יש ידיות המאפשרות התאמת קבלי כוונון ותואם משתנים, כמו גם ברגים שומרים כדי להחזיק את הגשוש במקומו בתוך הספקטרומטר. (ב)מיקרו-פקל ביתי המותנה על גבי בסיס הגשוש. שים לב קבלים משתנה (קרמיקה לבנה) רכוב על בסיס בדיקה המאפשרים כוונון והתאים. (ג)הדרגתי משולב בעל 3-axial המותקן על בסיס הגשוש עם כלי קיבול לקירור מים ומגעים מצופה זהב להארקת מעבר הצבע. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig4.jpg"> איור 4: עקומת אגוזים. עקומת אגוז נרכשת כדי לקבוע את כוח פעימת ההפניה. כוח פעימת ההפניה (90° pulse) מוגדר כשילוב של כוח ואורך דופק הדרושים ליצירת שדה B1 שהופך את כל המגנטיזציה הזמינה בכיוון z למטוס הרוחבי. סדרה של דופק נרשמת בהיעדר קידוד הדרגתי. עם כל פעימה, אורך הדופק או כוח הדופק הוא מצטבר. כאן כוח הדופק מוגדר 0.6 W, בעוד אורך הדופק הוא מצטבר על ידי 1 μs בכל פעם. עוצמת האות המרבית מצביעה על פעימה של 90°, בסביבות 12 μs. הדופק 180° יכול להיקבע גם בדרך זו באמצעות העוצמה המינימלית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig5.jpg"> איור 5: הגדרה חזותית של כוח דופק של 90°. לאחר שכוח פעימת התייחסות משוער נמצא באמצעות עקומת אגוז, זה יכול להיבדק חזותית על ידי שינוי אורך הדופק. בהתאם לבוליל, השדה B1 עשוי להיות פחות או יותר רגיש לשינויים. אורךדופק של 11 μs. (ב)12 μs אורך דופק, אופטימלי עבור סיליל זה. אורךדופק של 13 μs. אורךדופק של 20 μs. אם עוצמת הדופק מוגדרת גבוהה מדי, עלולה להתרחש הטיית יתר, ובכך להפחית את עוצמת התמונה במרכז סליל (ראש החץ). שדה B1 המוגבר מגדיל גם את טווח הגליל, כפי שניתן לצפות ברוחב התמונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig5large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig6.jpg"> איור 6: אזור עניין. ניתן לראות את אזורי העניין (ROI) עבור חישוב SNR מנורמל של אמצעי האחסון. עוצמת המדגם ממוצע נלקח תשואה על ההשקעה כי נופל בתוך מדגם פתרון ההפניה. הרעש ו סטיית התקן הרגילים מחושבים מ-ROI אחד או יותר הממוקם בפינות התמונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig6large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig7.jpg"> איור 7: הומוגניות RF המוערכת על-ידי הדמיית הד הדרגתית. רצף הד הדרגתי מרובה (MGE) משמש להערכת הומוגניות RF (B1-Field) באמצעות סידרה של הדים הדרגתיים. פרמטרים בסיסיים היו: זמן חזרה 200 ms, זמן הד 3.5 ms עם מספר הדים 48, אקו מרווח 3.5 ms, 64 ממוצעים, זמן רכישה 27 m 18 s, להעיף זווית 30 °. שדה התצוגה היה 5 x 5 מ"מ, מטריצה 128 x 128, רזולוציה 39 x 39 x 200 μm. (A) התאם לרגישות. הנוזל התואם הרגישות (Fomblin) המקיף את RF coilils מפחית את השפעות הרגישות בשל חוט הבוליל. בועות אוויר קטנות גורמות לאובדן אות ככל שזמן ההד גדל. (ב)אסלין (לא רגישות תואמת) בקוטר סיליל שווה. בזמנים ארוכים יותר של הד, חפצים גוברים הנגרמים על ידי B0 inhomogeneity שדה נצפו. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig7large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig8.jpg"> איור 8: הדמיה תלת-ממדית של מקטע שורש של תות-ן של מדיקאגולה. תמונתפלאש. ניתן להבחין במספר תכונות של מקטע השורש, כולל האפידרמיס (e), קליפת המוח (c), phloem (ph) ו xylem (xy). כיסי אוויר (א) בשורש גורמים לאובדן אותות מוחלט. פרמטרים בסיסיים היו כדלקמן: זמן חזרה 70 ms, זמן הד 2.5 ms, 256 ממוצעים, זמן רכישה 20 שעות 23 מ '. רזולוציה 13 x 13 x 13 μm3. גודל מטריצה היה 128 x 64 x 64 ושדה תצוגה 1.6 x 0.8 x 0.8 מ"מ. רוחב פס של מקלט 50 kHz. (למטה) אני לא יודע. תמונת MSME. פרמטרים בסיסיים היו כדלקמן: זמן חזרה 500 ms, זמן הד 5.2 ms, 28 ממוצעים, זמן רכישה 15 שעות 55 מ '. רזולוציה 13 x 13 x 13 μm3. גודל מטריצה היה 128 x 64 x 64 ושדה תצוגה 1.6 x 0.8 x 0.8 מ"מ. רוחב פס של מקלט 70 kHz. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig8large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61266/61266fig9.jpg"> איור 9: הדמיה תלת-ממדית של גוש שורש של מדיקאטולה מדיקאגו. תמונהברזולוציהנמוכה. פרמטרים בסיסיים היו כדלקמן: זמן חזרה 60 ms, זמן הד 2.3 ms, 4 ממוצעים, זמן רכישה 4 m. רזולוציה 31 x 31 x 31 μm3. גודל מטריצה היה 64 x 32 x 32 ושדה תצוגה 2 x 1 x 1 מ"מ. רוחב פס של מקלט 50 kHz. (למטה) אני לא יודע. תמונה ברזולוציה גבוהה. פרמטרים בסיסיים היו כדלקמן: זמן חזרה 60 ms, זמן הד 2.3 ms, 8 ממוצעים, זמן רכישה 33 מ '. רזולוציה 16 x 16 x 16 μm3. גודל מטריצה היה 128 x 64 x 64 ושדה תצוגה 2 x 1 x 1 מ"מ. רוחב פס של מקלט 50 kHz. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61266/61266fig9large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.</a>

פרוטוקול לחקר רקמות ביולוגיות ברזולוציה מרחבית גבוהה באמצעות מיקרוסקופ תהודה מגנטית שדה גבוה במיוחד (MRM) באמצעות קוסמים מוצג. הוראות שלב אחר שלב מסופקות לאפיון המיקרו-קוסים. לבסוף, אופטימיזציה של הדמיה מדגימה על שורשי צמחים.

כיול ביצועים מיקרוקול MRM ושימוש הפגינו על שורשי truncatula Medicago ב 22 T

This protocol describes a signal-to-noise ratio (SNR) calibration and sample preparation method for solenoidal microcoils combined with biological ...

פרוטוקול זה מאפשר אפיון ושימוש במיקרו-כלים להדמיית תהודה מגנטית גבוהה במיוחד. MRI הוא כלי ייחודי ולא פולשני לחקר פיזיולוגיה, חילוף חומרים ומאפייני דיפוזיה של דגימה ביולוגית. באמצעות חוזק שדה מגנטי גבוה microcoils מותאם מדגם של עניין, תמונות של עד רזולוציה הסלולר ניתן להשיג.בשיטה זו, אנו מתארים שלב אחר שלב כיצד לקבוע את המאפיינים של מיקרו-כלים מסחריים או ביתיים עבור יישומי הדמיה. אנו משתמשים בדגימות ביולוגיות קטנות ממילימטר אחד בקוטר ושדה גבוה במיוחד אנכי נשא ספקטרומטר NMR. באמצעות מיקרו-כלים ביתיים, אנו יכולים להתאים את גודל סליל תדר הרדיו לגודל הדגימה.במחקר הזה, אנחנו משתמשים בחתיכה קטנה של שורש צמחים. אפשרות זו שימושית מכיוון שרגישות סליל היא פרופורציונלית לקוטר סליל יורד. לכן אנו יכולים להשיג תמונות עם יחס אות לרעש גבוה יותר עבור דגימות קטנות.בשל הגודל הקטן והטבע השברירי של מיקרו-כלים אלה, חשוב לקבוע כמה פרמטרים בסיסיים כגון למשל, אורך הדופק 90 מעלות וכוח הדופק, מגבלות ההפעלה הבטוחות, ולבסוף לחשב את רגישות סליל באופן שניתן להשוות על פני מערכות NMR שונות. המיקרו-צבע סולנואידי מורכב מחוט מתפתל סביב נימי ושני קיבולים: הכוונון והכובל התואם. קיבול הכוונון נבחר כדי להשיג את התדר המהורהר הרצוי של 950 מגה הרץ, בעוד שהכובול התואם בחר להשיג את שידור האות המרבי.זה מכשול של 50 אום. הקבול הגדול יותר משתנה כדי לאפשר התאמה עדין יותר. סליל יושב על לוח בסיס אשר קבוע לשקע שונה.באופן אופציונלי, ניתן להוסיף מאגר לנוזל תואם רגישות כדי להפחית את השפעות הרגישות מחוט סליל. לתוך זכוכית שעון להעביר מיליליטר אחד של perfluorodecalin, או PFD, אשר ישמש כדי להטביע את המדגם. PFD משמש כפי שהוא יכול למלא חללי אוויר בדגימה מבלי להיכנס לתאים ביולוגיים.זה גם לא ניתן לצפייה על ידי MRI פרוטון. מיד לכסות את PFD עם מכסה צלחת פטרי כדי למנוע אידוי לפני שהוא נחוץ. אם מכינים דגימת ייחוס, השתמשו במקום זאת בתספורת נחושת גופרתית.לאחר מכן, בזהירות לחלץ מערכת שורש ממצע הצמיחה שלה. שלו קטע קטן באמצעות אזמל. לטיפול בוואקום, מניחים את הדגימה בצינור אפנדורף המכיל פתרון מתקן.לאחר מכן לאטום את הצינור עם תריס חורי ניקוב כדי לאפשר אוורור. לחשוף את המדגם לטיפול ואקום. ניתן לראות בועות אוויר בורחות מהדגימה.תוך כדי התבוננות במיקרוסקופ סטריאו להשתמש פינצטה כדי לטביע הן מדגם נימי בתסרון שהוכן בעבר. לאחר מכן הכנס את הדגימה לתוך נימי באמצעות פינצטה בעוד שני נימי לדגום שקוע לחלוטין. השתמש נימי קטן יותר או קצה מחט מזרק כמו מוט דוחף.צור נייר טישו לנקודה עדין ולהשתמש בו כדי להסיר סביב מילימטר אחד של נוזל משני הקצוות של נימי. נמס, נפח קטן של שעווה נימי באמצעות עט שעווה. יש למרוח שעווה משני הצדדים.השעווה תהפוך אטומה כאשר היא תתגבש. יש לדאוג להוציא בועות אוויר מן נימי. לאחר מכן, לגרד את שעווה עודף באמצעות אזמל.הכנס את הדגימה לתוך המיקרו-צבע באמצעות פינצטה, תוך שמירה על המיקרו-צבע יציב. השתמש במוט כדי למרכז את הדגימה בסליל. אם סליל נבדק בפעם הראשונה, השתמש בדגימה התייחסות נחושת סולפט לכיול כוח וקביעת הומוגניות השדה SNR ו- B1.פרוטוקול זה מוכח על ספקטרומטר טסלה 22.3 מצויד בגשוש הדמיה מיקרו עם סלילים הדרגתיים משולבים, המסוגלים להגיע עד שלוש טסלה למטר. חבר את המיקרו-זליל לבסיס הגשוש תוך שמירה על המיקרו-זקוף. לאחר מכן החלק מעל סליל מעבר הצבע של הציר המשולש.סובב את חוט הבורג בבסיס הבדיקה כדי לתקן את מעבר הצבע במקומו. הכנס את החללית לתוך המגנט ולעשות את החיבורים הדרושים. ליזום עקומה מתנדנדת ולהתאים כוונון והתאמה לפי הצורך.מומלץ להתחיל ברוחב ניקוי ספקטרלי גבוה. שים לב כי מצבים תהודה מרובים עשויים להיות נוכחים. ייתכן שיהיה צורך בבדיקות SNR עבור כל מצב כדי לקבוע את מצב תהודה הנכון.בחר את תצורת סליל הנכון עבור המיקרו-קויל שלך. במקרה שהמגבלות הבטוחות עבור סלילים אינן ידועות, התחל עם 10 מיקרו-שניות בהספק פולס נמוך של 0.6 ואט והגדל באיטיות את אורך הדופק במיקרו-שנייה אחת בכל פעם עד שיופיע אות. הקלט עקומת אגוז עבור סליל חדש כדי להשיג את אורך הדופק והעוצמה הנכונים עבור הדופק של 90 מעלות.על מנת לעשות זאת לשנות את משך הדופק באופן שיטתי תוך שמירה על כוח הדופק קבוע. במקרה של שדה B1 לא אנושי, ניתן להעריכה את הדופק של 90 מעלות מהאורך שבו מתקבלת עוצמת האות המרבית. השתמש בסולם לוקלייזר עם שדה תצוגה גדול כדי לאתר את מיקום סליל בתוך המגנט.אם הדגימה נמצאת בדיוק במרכז מערכת מעבר הצבע, סריקת לוקלייזר תראה את הדגימה. אם סליל או המדגם הוא מחוץ למרכז, להתאים את סריקת לוקלייזר. לאחר שנמצא כוח דופק משוער באמצעות עקומת האגוזים, לשנות את כוחות הדופק בהדרגה עבור סדרה של תמונות כדי לבדוק את התמונה ההומוגנית ביותר.עבור כמה סלילים עם שדה B1 לא אנושי, הדופק נקבע 90 מעלות עשוי להיות overestimated המוביל גפיים בנקודה המתוקה הרצויה של הסליל. שים ידנית את השדה המגנטי בהתבסס על אות ה- FID. בהתאם לכיוון של שימס microcoils עם אוריינטציה שונה עלול לגרום לתיקון חזק יותר של הומוגניות B0.לאחר מכן, יש לחשב SNR מנורמל של אמצעי אחסון. ראשית, לחשב את עוצמת הקול voxel על ידי הכפלת רזולוציית X ו- Y פעמים עובי הפרוסה. SNR מחושב על ידי חיסור הרעש הממוצע מן האות הממוצע וחלוקתו על ידי סטיית התקן של הרעש מוכפל על ידי נפח voxel.האות הממוצע נלקח ממרכז התמונה, בעוד אות הרעש מחושב מהטלאים הפינתיים. הפעל רצף הד הדרגתי מרובה כדי לבדוק אם יש בעיות רגישות פוטנציאליות עקב חוט סליל והדגימה עצמה. עבור סלילים שקועים, ההבדל ברגישות בין חוטי הסליל לסביבתם מצטמצם מאוד.הדמיה ברזולוציה גבוהה אולי הושגה עם ניסויי פלאש תלת מימדיים. ניתן להבדיל בין מספר תכונות בסיס כגון אנדודרמה, קליפת המוח ו- xylem, שקשה לפתור באמצעות סלילים גדולים יותר. רצפים multislice, multiecho עשוי לשמש גם כדי להפחית את ההשפעה של רגישות.עם זאת, זה בא על העלות של רגישות מופחתת ליחידת זמן. גושי שורש של מדיקאגו truncatula עשוי גם להיות בתמונה באמצעות פרוטוקול זה. רזולוציה איזוטרופית של 31 מיקרומטר הושגה תוך ארבע דקות, בעוד רזולוציה איזוטרופית של 16 מיקרומטר הושגה תוך 33 דקות.זה מאפשר היבטים פיזיולוגיים שונים של גושים שורש קטן להיחקר בפירוט. להכנת מדגם מוצלח, חשוב לצליל לחלוטין הן מדגם נימי בנוזל. זה מונע היווצרות של בועות אוויר אשר משפיעים לרעה על איכות התמונה.מכיוון שהדמיית MR אינה הרסנית, אנו יכולים להסיר את הדגימה הביולוגית לאחר סריקת MR ולהשתמש בה למחקר נוסף באמצעות למשל, מיקרוסקופיה אופטית. לאחר צפייה בסרטון זה אתה צריך הבנה בסיסית של אפיון microcoil ותפעול עבור יישומי הדמיה. זה עשוי להיות מיושם על מגוון רחב של דגימה ביולוגית.

mrm-microcoil-performance-calibration-usage-demonstrated-on-medicago

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

עבודה זו מתארת ​​את הנהלים הבסיסיים של פולשנית חיה MRI קטן...

פולשנית In vivo קטנים בעלי חיים MRI ו MRS: הפרוצדורות בסיסי

מעקב של תאים באמצעות MRI זכה לתשומת לב ראויה לציון בשנים האחרונות. פרוטוקול זה מתאר את התיוג של תאים דנדריטים עם פלואור...

נדידת תאים דנדריטים ניטור באמצעות<sup&gt; 19</sup&gt; F /<sup&gt; 1</sup&gt; H דימות תהודה מגנטית

נוכחי יחול על microcatheter endovascular עם טיפ microcoil נעשה על ידי יתוגרפיה מחרטת הליזר יכול להשיג שליטת deflections תחת תהודה מגנטית הדרכה (MR), אשר עשוי לשפר את המהירות ויעילות של ניווט של מערכת כלי דם במהלך הליכי endovascular שונים.

הסטת Assisted-מגנטי מרחוק מבוקרת Microcatheter עצה תחת הדמיית תהודה מגנטית

מאמר זה מציג את המתודולוגיה מקורית המבוססת על actuation מרחוק של חלקיקים מגנטיים זורעים בbiofilm חיידקים וההתפתחות של פינצטה המגנטית ייעודית למדידה באתרו את התכונות מכאניות המקומיות של החומר החי המורכב שנבנה על ידי מיקרו אורגניזמים בממשקים.

הפעלה של שלט מגנטי של בדיקות מיקרומטר<em&gt; באתר</em&gt; 3D מיפוי של תכונות פיסיקליות biofilm חיידקים

צמיחה של צמחי truncatula Medicago בסימביוזה עם meliloti Sinorhizobium חיידקי חנקן כמו במיקרוקוסמוס הבודד, סטרילית עשויים מצלחות מעבדה סטנדרטיות מאפשרת בדיקה תכופה של מערכת שורשים וגושים בלי להתפשר על סטריליות. יכולים להישמר צמחים בתאי גידול אלה לתקופה של עד 9 שבועות.

Single-צמח, סטרילי מיקרוקוסמוס לNodulation וצמיחה של צמח הקטניות<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; עם סימביונט Rhizobial<em&gt; Sinorhizobium meliloti</em

ההדמיה ספקטרומטריה (MSI) היא כלי רב עוצמה שניתן להשתמש בם כדי לגלות ולזהות תרכובות כימיות שונות ברקמות שלמות, שמירה על התרכובות בסביבות האם שלהם, אשר יכול לספק תובנות חדשות על תהליכים ביולוגיים. להלן שיטת MSI פיתחה לניתוח של מולקולות קטנות, הוא תאר.

ההדמיה MALDI-Mass Spectrometric לחקירת במטבוליטים<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; רוט גושים

פרוטוקול זה מתאר שיטה לבדיקת ההשערה כי היפוך השדה הגיאומגנטי האפקטיבי (GMF) גורם לביטוי גנים דיפרנציאלי ומשנה את המורפולוגיה של Arabidopsis thaliana. מערכת מתומנת תלת-צירית של זוגות סלילי הלמהולץ שימשה ליצירת תנאי GMF הפוכים באופן מלאכותי בתא הגידול של הצמח.

גאומגנטית שדה (GMF) וצמח אבולוציה: לחקור את ההשפעות של ביטול GMF ב<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; ביטוי פיתוח וג&#39;ין

מאמר זה מדגים כיצד תרבות תודרנית לבנה השתילים בשטח פלטפורמה דו שכבתי microfluidic מגבילה את הבסיס העיקרי ואת שערות השורש למישור אופטי יחיד. פלטפורמה זו יכולה לשמש עבור הדמיה אופטית בזמן אמת מורפולוגיה שורש בסדר גם באשר דימות ברזולוציה של באמצעים אחרים.

הדמיה המורפולוגיה שורש השיער של תודרנית השתילים בשטח פלטפורמה Microfluidic דו שכבתי

רוב הצמחים בתוך קהילות סביר מחוברים על ידי arbuscular mycorrhizal (AM) פטריות, אך גישור של אינטראקציות צמח על ידם נחקר בעיקר על ידי גידול צמחים עם לעומת ללא mycorrhizas. אנו מציגים שיטה לתמרן רשתות mycorrhizal נפוץ בין צמחים mycorrhizal לחקור את ההשלכות שלהם עבור אינטראקציות צמח.

החקירה של אינטראקציות צמח ברשתות Mycorrhizal נפוצות באמצעות ליבות מסובב

אנו מספקים שיטה לזיהוי מודולים של דיות שקרנים על ידי הקרנת בקנה מידה גדול של ספריה מורכבת.

זיהוי של הרגולטורים הרומן של דיות צמח על ידי הקרנת הדמיה תרמית בקנה מידה גדול בהליוציץ השנתי

מאמר זה מתאר גישות חדשות כדי למדוד ולחזק מסלולים עצביים ספציפיים מבחינה פונקציונלית עם גירוי transcranial גנטי. מתודולוגיות גירוי מוחי מתקדמות שאינן פולשנית יכולות לספק הזדמנויות חדשות להבנת יחסי המוח-התנהגות ופיתוח של טיפולים חדשים לטיפול בהפרעות במוח.

מדידת ושינוי פונקציונלית מסלולים עצביים ספציפיים במערכת המנוע האנושי עם גירוי מגנטי Transcranial

למד כיול ואופטימיזציה של מיקרו-סלילים לדימות תהודה מגנטית בשדה על-גבוה של 22 טסלה. השיטה מאפשרת הדמיה ברזולוציית תאים של שורשי Medicago truncatula ודגימות ביולוגיות קטנות.

כיול ביצועים מיקרוקול MRM ושימוש הפגינו על שורשי truncatula Medicago ב 22 T

גלה סרטונים נוספים