Hızlı Tarama Elektron Paramagnetik Rezonans Görüntüleme Fizyolojik Önemli Parametreler için Yeni bulvarlar açar İn Vivo

Hızlı Taramalı Elektron Paramanyetik Görüntüleme veya RSEPRI'nin genel amacı, biyomedikal araştırmalar için yararlı olan oksijen konsantrasyonu, pH, redoks durumu ve sinyal moleküllerinin konsantrasyonu hakkında nicel bilgi sağlamaktır. EPRI, kanser araştırmalarında tümör ortamı ile ilgili temel soruları yanıtlamak için kullanılabilecek bir araçtır. Hızlı taramalı EPR görüntülemenin ana avantajı, sürekli dalga veya CW EPR görüntülemeye kıyasla daha geniş bir prob molekülü yelpazesiyle çok daha kısa sürede daha fazla bilgi elde edebilmenizdir.

Redoks durumuna veya pH'a duyarlı moleküller, hızlı taramalı EPRI'nin gerçekten parladığı yerlere iyi bir örnektir. Bu prosedüre, metin protokolünde belirlenen hızlı tarama deneysel koşullarının hesaplanmasıyla başlayın. Hızlı taramanın önemli bir parçası, sinyalin rezonatör bant genişliğine ve tarama frekansı tarama genişliği gibi deneysel koşullara bağımlılığını anlamaktır.

Deneyi gerçekten optimize etmek için üçünü de anlamanız gerekir. Hızlı tarama bobini sürücüsünün iki amplifikatörü vardır. Bir kondansatör seçerken, kondansatör kutusunun kutunun her iki tarafında eşit bir kapasitans ile dengelenmesi gerekir.

İki taraf seri halindedir. Kondansatör kutusunun üst kapağını sökün ve her iki tarafa da belirlenen değere eşit kondansatörler yerleştirin. Kondansatör kutusunun üst kısmını yerine takın ve açık kaldığından emin olmak için vidalayın.

Rezonanslı bobin sürücüsünün ön panelini kullanarak, sinüzoidal dalga formu maksimum genliğe sahip olana kadar çıkış frekansını ayarlayın. Radikalleri hazırlamak için N-15 PDT'yi dondurucudan çıkarın ve kabın oda sıcaklığına gelmesine izin verin. Analitik bir terazi kullanarak 1,4 miligram N-15 PDT'yi tartın.

0.5 milimolar nihai konsantrasyon için 15 mililitre deiyonize suya 1.4 miligram N-15 PDT ekleyin. Daha sonra, 50 miligram BMPO'yu 16 milimetrelik bir kuvars ışınlama tüpünde beş mililitre su ile birleştirin. 100 mikrolitre 300 milimolar hidrojen peroksit ekleyin.

Karışımı, 16 milimetre kuvars ışınlama tüpünde orta basınçlı 450 watt ultraviyole lamba ile beş dakika boyunca ışınlayın. Bir cam transfer pipeti kullanarak, ışınlanmış BMPO-OH çözeltisinin iki nokta beş mililitresini kuvars ışınlama tüpünden ve üç milimetrelik bir bölücüye sahip 16 mil sınırlayıcı kuvars numune tüpünün bir tarafına aktarın. Kalan iki nokta beş mililitre ışınlanmış BMPO-OH'yi bölücü ile kuvars numune tüpünün diğer tarafına aktarın.

İkinci kritik adım, güç doygunluk eğrisini anlamaktır. Tarama hızı arttıkça, sinyaliniz doygunluğa ulaşmadan önce daha yüksek güçlere ve daha büyük sinyal genliklerine erişirsiniz. Daha büyük sinyal genlikleri, alım sürenizi kısaltmanın başka bir yoludur.

İlk olarak, 15 milimoloz N-15 PDT'nin 15 mililitrelik örneğini suya 16 milimetrelik bir kuvars elektron paramanyetik rezonans tüpüne yerleştirerek rezonatörü sulu bir nitroksit radikali örneği ile ayarlayın. Kuvars tüpünü, çapraz döngü hızlı taramalı elektron paramanyetik rezonansının veya RSEPR rezonatörünün algılama tarafına yerleştirin. Cihaz kaynağının frekansını, numuneyi içeren algılama tarafının frekansıyla eşleşene kadar değiştirin.

Şimdi, uyarma tarafının frekansını, deney kaynağının frekansları ve rezonatörün algılama tarafıyla eşleşecek şekilde değiştirin. Rezonatör boşluğu içinde değişken bir kondansatörü çevirerek uyarma tarafının frekansını değiştirin. Alet konsolunu ve ana mıknatısı kurmak için spektrometreyi açın ve apsiste zamanla geçici verileri kaydeden bir deney seçin.

pH veya redoks durumuna duyarlı radikallere bakmak için kullanılacak aynı deneysel koşullar altında standart bir nitroksit radikal numunesi üzerinde bir güç doygunluk eğrisi gerçekleştirin. Sistem kurulduktan sonra, gradyanlar görüntüleme deneyi için manuel olarak veya bir bilgisayar programı aracılığıyla uygulanır. EPR sinyal yoğunluğu, dönüşün bir enerji seviyesinden diğerine geçmesine neden olan rezonatördeki mikrodalga alanı ile doğru orantılıdır.

Bu mikrodalga alanı B1 olarak adlandırılır. B1, mikrodalga gücünün karekökü ile orantılıdır. Mikrodalga gücü dört katına çıkarken, B1 iki katına çıkar. Bu şekilde güç sekizden 32 miliwatt'a dört katına çıkar ve B1, 18'den 36 miliGauss'a iki katına çıkar.

Bir güç doygunluk eğrisi, mikrodalga gücünün karekökünün bir fonksiyonu olarak bağıl genlik çizilerek veya rezonatör verimliliği biliniyorsa, B1 ile oluşturulabilir. Bu eğrinin doğrusal olan bölgesi, EPR sinyalinin doygun olmadığı veya bozulmadığı güç bölgesini gösterir. Hızlı tarama deneyinin avantajlarından biri, siyah noktalarla temsil edilen normal CW deneyine kıyasla, renkli noktalarla temsil edilen doğrusal güç aralığının genişletilmesidir. Burada gösterilen, beş mikromolar konsantrasyonda üç milimetre ile ayrılmış bir BMPO-OH eklentisinden oluşan fantomların iki boyutlu spektral uzamsal görüntüsüdür.

Görüntüden geçen bir dilim, 250 megahertz'de spektral şekli gösterir. Bu görüntü, nitrik oksidi bir fantomda in vivo olarak yakalamak için kullanılabilen N-14 nitranil radikalini göstermektedir, burada bir nokta beş milimetre kalınlığında bir duvar iki numune odasını ayırır. 250 megahertz'deki spektral şekil burada gösterilmiştir.

pH'a duyarlı triarilmetil radikallerinin iki boyutlu görüntüsü, fosfat tamponu pH'ı yedi nokta sıfıra eşit olduğunda veya pH yedi nokta dörde eşit olduğunda spektral özelliklerdeki farkı yansıtır. Bu görüntü, 15 milimetrelik bir ara parçaya sahip iki bölmeli bir fantomda N-10 dinitroksiti göstermektedir. Başlangıçta, her iki bölme de 0.5 milimolar prob içerir.

Dinitroksite glutatyon ilavesi, indirgenmiş bağlayıcı bölgesini kırar ve iki boyutlu görüntüye yansıyan bir değişiklik olan iki mononitroksit üretir. Hızlı taramalı EPR'nin gelişimi, eşleşmemiş elektronlara sahip molekülleri inceleme yeteneğimizde tam bir paradigma değişikliğidir. Bugün in vivo EPR'ye uygulanmasını gördünüz, ancak aynı zamanda içinde metal bulunan bileşiklerin düşük sıcaklıkta incelenmesi ve diğer birçok sistem türü için harika olanaklara sahip.

Şimdiye kadar incelediğimiz tüm örnekler için, sinyalden gürültüye geçişte en azından bir büyüklük sırası ve hatta bazen daha fazla iyileştirmeler elde ettik.