광학 스핀 교환 (SEOP) 펌프에 의해 hyperpolarized 크세논의 생산 설명되어 있습니다. 이 방법은 XE-129의 핵 스핀 분극의 ~ 10,000 배 향상을 산출하고 핵 자기 공명 분광법 및 이미징에 응용 프로그램이 있습니다. 기상 및 솔루션 상태 실험의 예는 주어집니다.
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이 논문에서
요약
초록
~ 10 T의 강한 외부 자기장은 실내 온도 1의 샘플 만 작은 감지 그물 자화를 생성하기 때문에 핵 자기 공명 (NMR) 분광법 및 이미징 (MRI)는 고유 낮은 감도로 고통 받고 있습니다. 따라서, 대부분의 NMR과 MRI 응용 프로그램은 상대적으로 높은 농도 (예를 들면, 물 생물 조직의 이미징을위한)에서 분자의 검출에 의존하거나 과도한 수집 시간을 필요로합니다. 이것은 많은 생화학 및 의료 응용 프로그램에 대한 NMR 신호의 매우 유용한 분자 특이성을 악용 할 수있는 능력을 제한한다. 그러나 소설의 접근 방식은 지난 몇 년간에 부상 : 감지 스핀 종의 조작을 사전에 NMR / MRI 자석 내부의 검출에 크게 자화를 증가하기 때문에 훨씬 낮은 농도 2 분자의 검출을 허용 할 수 있습니다.
여기, 우리는 크세논 가스 혼합물 (2-5% XE, 10 %의 편광하기위한 방법을 제시N 2, CA와 컴팩트 설정에서 그는 균형). 16,000 배 신호 강화. 고귀한 가스가 다른 구성 요소에서 분리되지 않은 경우에도 현대적인 라인 좁혀 다이오드 레이저는 효율적인 편광 7 가스 혼합물의 즉시 사용 할 수 있습니다. SEOP 장치가 설명되어 있으며 달성 스핀 분극의 결정은 방법의 성능 제어 시연합니다.
hyperpolarized 가스는 가스 유량 영상 또는 기타 자료 8,9와 인터페이스의 확산 연구 등의 무효 공간 영상에 사용할 수 있습니다. 또한, XE NMR 신호는 분자 환경 6 매우 민감합니다. 이 일시적으로 가스에게 10,11 함정에 작용 분자 호스트와 수용액에 용해 할 때 NMR / MRI 대비 에이전트로 사용 할 수있는 옵션이 있습니다. 직접 감지 및 구조의 높은 감도 간접적으로 감지 spectroscopic 및 이미징 모두 모드에서 증명된다. </ P>
서론
사람들이 특정 상황에서 2 감도 문제를 해결할 수 있기 때문에 Hyperpolarized 요원이 NMR / MRI 응용 프로그램 증가 관심을 받고있다. 모두가 전에 실제 분광이나 이미징 실험 NMR 자석 밖에서 인위적으로 증가 스핀 인구 차이를 준비하는 세 가지 주요 방법은 현재 (및 교환 광학 펌핑, SEOP를 돌리다; 파라 수소 유도 분극, PHIP 동적 핵 분극, DNP) 사용 . 여기 솔루션 상태 실험에 사용 hyperpolarized 129 XE의 생산에 최적화 된 SEOP 설정의 기능과 작동에 대해 설명합니다.
필수 구성 요소는 795 nm의에서 적외선 광자를 방출 강렬한 광원입니다. 레이저 다이오드 어레이 (LDA)는 높은 전력 출력을 저렴한 비용으로> 100 W를 제공 편리한 장치입니다. 많은 설정에서 LDA는 더 많거나 적은이 일의 편광을 유지하는 광학 섬유로 배출된다전자 레이저 빛. 충분한 SEOP 과정을 보장하는 방법이 타원형 양극화는 고순도의 원형 편광으로 변환해야합니다. 편광 광학의 주요 구성 요소는 그림 1과 2에 표시된 시스템을 설정하는 것은 보충 영화 1 개략적으로 설명되어 있습니다.
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프로토콜
1. SEOP 설정의 작성
루비듐은 크세논에 레이저 빛의 편광의 전송을 촉진하기 위하여, 광학 도가니 셀에 가져해야합니다. 높은 반응성 때문에이 과정은 RB 산소 나 물과 접촉으로 들어오는없이 발생하며, 그렇지 않으면 산화 될 것입니다 그리고 XE를 극성하지 않습니다. RB는 물과 격렬하게 반응으로 특히주의를 취한다.
- 광 전지는 이전에 사용 된 경우 그림 4b에 도시 된 바와 같이, RB와 RB 산화물의 층으로 코팅됩니다. 셀 처음 사용하기 전에 청소해야합니다. 광 셀의 입구와 출구 튜브를 닫습니다. 을 유지하는 것은 기압 있지만, 화학 후드에 셀을 수송. 적절한 개인 보호 장비를 사용하여 후드에서 분위기를 셀을 열고 RB의 표면이 산화 할 수 있도록 약 시간을 기다립니다.
- 셀에 부드럽게 피펫 순수 이소프로판올. 이를 해산합니다RB 산화물 층과 반짝이는 RB의 방울은 핫 플레이트에 물방울 같은 이소프로판올의 표면으로 이동합니다. 비커에 이소프로판올 (및 그것으로 제공하는 RB) 네요. 모든 RB가 제거 될 때까지 반복합니다.
- 이 아직도 RB를 제거하지 않는 경우, 10 %의 물 솔루션 90 % 이소프로판올을 모든 RB가 제거 될 때까지 물 비율 (10 %....
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토론
hyperpolarized 크세논의 준비에 중요한 측면은 펌핑 셀 및 circularly 편광과 세포의 충분한 조명을 포함한 가스 매니 폴드에 산소 불순물 수 있습니다. 위에서 언급 한 전구 검사 루비듐를 전송하는 동안 해로운 산소 농도를 감지하는 간단한 방법입니다. 알칼리 금속은 셀이 편광판에 설치되어있는 시간까지의 반짝이는 표면을 상실 할 수 있습니다. . 한 번, 그러나, 비 산화 RB의 충분한 기화가 감소 레이저 전송 (처음으로 신선한 셀을 가열 때, 그 CA의 추가 온도 상승 20 ° C는 기화 과정을 시작하는 데 필요한 될 수에 의해 모니터링 할 수 있습니다 레이저 흡수)는 세트 포인트가 감소해야 시작합니다. 자기장의 존재에 거의 완벽한 레이저 흡수 inhomogeneous 세포 조명과 나쁜 XE의 과대을 일으킬 수 초과 RB 증기 밀도와 셀에 하나 이상의 지역을가 있다는 것을 나타냅니다rpolarization. 셀을 통해 약 30 %의 전송이 될 때까지 이러한 상황이 발생할 경우 히터의 온도를 줄입니다.
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공개 사항
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
감사의 글
이 연구 프로젝트는 유럽 공동체의 7 번째 프레임 워크 프로그램 (FP7/2007-2013) / ERC 보조금 협정 N ° 242710 아래에있는 유럽 연구위원회의 자금 지원을 받아했으며 추가로 인간 프론티어 과학 프로그램과 독일의 에미 Noether 프로그램에 의해 지원되었다 연구 재단 (SCHR 995/2-1).
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 코멘트 (선택 사항) |
| RB의 주괴 | 시그마 - 알드리치 | 276332-1G | |
| P 4 O 10 | 시그마 - 알드리치 | 79610-500G | |
| 아르곤 | Praxair | ||
| XE | 시그마 - 알드리치 | 00472 - 1EA | |
| O이 | 시그마 - 알드리치 | 00476 - 1EA | |
| 레이저 시스템 | QPC 레이저 / 레이저 운영 | Brightlock 50 | |
| 진공 시스템 | 파이퍼 | HiCube | |
| 열전대 | 뉴 포트 (Newport)오메가 | SA2F-KI-300 | |
| 실리콘 히터 | 뉴 포트 오메가 | FMA5514 | |
| 압력 변환기 | 뉴 포트 오메가 | PR 33X-V-10 | |
| 프로세스 미터 | 뉴 포트 오메가 | INFCP-100B | |
| 질량 유량 컨트롤러 | 뉴 포트 오메가 | MFC | |
| PID 조절기 | 뉴 포트 오메가 | CN7800 | |
| 제어 소프트웨어 | 뉴 포트 오메가 | DasyLab | |
| 데이터 수집 | 뉴 포트 오메가 | Daqboard 3000 | |
| 진공 센서 | Oerlikon | TTR91 | |
| 진공 컨트롤러 | VACOM | MVC-3 | |
| 빔 콜리메이터 | Thorlabs | F810SMA-780 | |
| 편광 빔 스플리터 큐브 | Thorlabs | GL15-B | |
| λ / 4 파장 판 | Thorlabs | WPQ10M-780 | |
| 빔 확장 렌즈 | Thorlabs | ||
| 광학 분광계 | 바다 광학 | HR4000 | |
| 광학 섬유 | 바다 광학 | ||
| 낮은 압력 NMR 관 | Wilmad | 513 - 7LPV-7 | |
| 5mm NMR 관 | 시그마 - 알드리치 | HX58.1 | |
| Helmholtz 코일 | Phywe | 06960-00 | |
| 융합 siliCA 모세 혈관 | Polymicro | TSG 250,350 |
참고문헌
- 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, ....
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재인쇄 및 허가
