Hiperpolarize Spin-Kafes Gevşeme manyetik alan bağımlılığının ölçülmesi [1-¹³C]pirüuvat

Hiperpolarize bir çözeltinin farklı manyetik alanlardan geçerken hiperpolarize ekipmandan MRTarayıcı'ya taşınması sırasında ki polarizasyon kaybını tahmin etmek istiyoruz. Tekniğimiz, düşük manyetik alanlarda hiperpolarize çözeltilerin spin-kafes gevşeme süresini yüksek doğrulukla tahmin eder. Bu yöntem dinamik nükleer polarizasyon ile sınırlı değildir ve parahidrojen kaynaklı polarizasyon da dahil olmak üzere diğer polarizasyon yöntemlerinin spin-kafes gevşeme süresini tahmin etmek için kullanılabilir.

Bu tekniği yaparken, hiperpolarize numunenin herhangi bir süre için sıfır alan bölgesinden geçmediğinden veya sıfır alan bölgesinde kalmadığından emin olun, aksi takdirde kutuplaşmayı tamamen kaybedebilirsiniz. Stok karbon-13 zenginleştirilmiş pirüvik asit çözeltisi bir mililitre hazırlamak, yaygın in vivo araştırma için kullanılan, triarylmethyl radikal litre başına 15 milimol oluşan 1-13C piruvik asit çözünmüş. Dinamik nükleer polarize yazılım arabiriminde, değişken sıcaklık ucunun sıcaklığını 1,4 kelvin'e düşürmek için Bekleme Düğmesine tıklayın.

DNP istenilen sıcaklığa ulaştıktan sonra, stok çözeltisinin 10 mikrolitresini numune kabına yükleyin. Taret kapılarını açın ve bu görev için özel olarak tasarlanmış bir ekleme değnek kullanarak kupayı VTI'ye takın. Hızlı bir şekilde değnek ayıklayın ve fincan serbest olduğundan emin olun.

Daha sonra taret kapılarını kapatın ve VTI'nin sıcaklığının 1,4 kelvin'e dönmesini bekleyin. Bu arada, stok çözeltisinin hiperpolarizasyonu için en uygun radyo frekansını bulmak için DNP'yi mikrodalga tarama sını çalıştırmak için hazırlayın. Mikrodalga süpürme sonunda, örnek kurtarmak.

Ardından, sistemi boşta ayarlayın ve maksimum kutuplaşmanın sağlandığı en uygun frekansı kaydedin. Bu optimal frekans maksimum polarizasyon sağlayan polarizasyon frekansı olarak tanımlanır. Bu frekans pirüvik asit belirli stok çözeltisi elde edilen tüm aliquots hiperpolarize için kullanılacaktır.

Metin protokolünde açıklandığı gibi 250 mililitre stok çözünme ortamı hazırlayın ve herhangi bir metal iyon kontaminasyonunu ayırmak için litre başına 100 miligram lık bir konsantrasyonla EDTA ekleyin. Ayrıca, deiyonize suda çözünmüş litre EDTA başına 100 miligram oluşan stok temizleme çözeltisi 500 mililitre hazırlayın. DNP'nin çözünme yolunu temizlemek için her kutuplaşmadan sonra yaklaşık 10 mililitre bu temizleme çözeltisi kullanılır.

DNP ana penceredeki Soğuma düğmesini seçerek 1-13C pirüvik asit örneğini hiperpolarize etmeye hazırlanırken DNP cihazını 1,4 kelvin'e soğutun. Hazırlanan pirüvik asit çözeltisinin 30 miligramını numune kabında tartının. İstenilen VTI sıcaklığı elde edildiğinde, Örnek Ekle'ye tıklayın, Normal Örnek'i seçin ve sonra İleri'ye tıklayın.

Ekranda görüntülenen güvenlik önlemlerinin ardından, bu görev için özel olarak tasarlanmış uzun bir değnek kullanarak bardağı soğuk DNP aygıtına takın. Fincan takıldıktan sonra değnek çıkarın ve DNP kapıları kapatın. DNP yazılım arabiriminde İleri ve sonra Bitir'i tıklatın.

Sıcaklık 1,4 kelvin dönene kadar bekleyin ve sonra Polarize Örnek düğmesine tıklayın. Yeni açılır pencerede, mikrodalga süpürmeden elde edilen frekans değerini ayarlayın. Aynı pencerede, gücü 50 miliwatt'a, örnekleme süresini ise 300 saniyeye ayarlayın.

İleri'ye tıklayın, Birikme İzleme kutusunu etkinleştir'i işaretleyin ve ardından Bitir'e tıklayın. Katı hal manyetizasyonunun birikmesi maksimumun en az %95'ine ulaşana kadar polarize edin. İstenilen kutuplaşma sağlandığında, Run Dissolution'e tıklayın.

Yöntem altında, Piruvik Asit testini seçin ve sonra İleri'yi tıklatın. Ekrandaki talimatları izleyerek DNP taret kapılarını açın. Isıtma ve basınçlandırma odasını cihazın üst kısmındayaklaşık 4,55 mililitre çözünme ortamı ile yükleyin.

Bu 7.75 bir pH ve 37 santigrat derece sıcaklıkta çözünme üzerine pirüvat litre başına 80 milimol konsantrasyonu üretir. İyileşen değnek doğru pozisyonda yerleştirin ve taret kapılarını kapatın. DNP yazılım arabiriminde İleri'ye ve ardından Bitiş'e tıklayın.

Bu noktada, basınç 10 bar ulaşana kadar çözünme ortamı aşırı ısıtılır. 10 barlık basınca ulaşıldıktan sonra, dondurulmuş ve hiperpolarize pirüuvat otomatik olarak sıvı helyum banyosundan kaldırılır, hızlı bir şekilde karıştırılır ve aşırı ısınmış çözünme ortamı ile çözülür. Karışım daha sonra bir armut şeklinde ki şişe içine bir kılcal tüp ile atılır.

Hiperpolarize pirüuvat ve çözünme media karışımı çıkarılırken, homojen bir karışım sağlamak için şişeyi sürekli döndürün. Karışımın tamamı atıldığında, hızlı bir şekilde bir şırınga içine sıvı 1.1 mililitre çizin. Karışımı önceden ısıtılmış, 10 mililitre çapında bir NMR tüpüne aktarın ve hızla alan bisikleti relaxometresine ışınlayın.

Temiz çözünme ortamı nı kullanarak DNP sıvı yolunu hemen temizleyin ve ardından etanol alın. Sonra, fincan çıkarın ve kalan temizlik sıvıları kaldırmak ve oksijen yolu temizlemek için sıvı yolu üzerinden helyum gazı darbe. Tüm cam eşyaları temizleyin.

Her ölçümden sonra, tezgah üstü spektrometresinden örneklerin pH'ını kaydedin. Ayrıca, alan bisiklet relaxometer üzerinde örneklerin pH kaydedin. Çözünmeden önce, relaxometre çevirme açısı hesaplanmalı ve hiperpolarize çözeltinin ölçümü için relaxometre ayarlanmalı ve hazır olmalıdır.

T-one ölçümlerini gerçekleştirmek için, harici şim bobininin takılı ve enerjili olduğundan emin olun. Enstrüman yazılımında Ana Par sekmesini seçin. Ardından, Deneme etiketinin yanındaki hücreyi tıklatın ve darbe sırası HPUB/S'yi seçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın.

Şimdi, satın alma parametrelerini ayarlayın. Radyo frekansı zayıflatma 25 desibel, maksimum T1'i üç ile beş saniye arasındaki değerlere ayarlayın, zamanı 0,2 saniyeye, gecikmeyi sıfır saniyeye ve gevşeme alanını megahertz'de istenilen gevşeme alanına ayarlayın. Ardından, Edinme Parametreleri sekmesini ve ardından Temel alt sekmesini seçin.

Nucleus etiketinin yanındaki hücreye tıklayın ve karbon-13'ü seçmek için açılır pencerede aşağı kaydırın. Ardından, sistem frekansını sekiz megahertz'e ayarlayın, genişlik bir megahertz'e, blok boyutunu 652'ye ve bant genişliğini 50,000 hertz'e filtreleyin. Ardından, Yapılandırma alt sekmesini seçin.

90 derecelik darbe genişliği süresini önceden belirlenen değere ayarlayın, alıcı süreyi 25 mikrosaniyeye, satın alma gecikme süresini 25 mikrosaniyeye kadar inhibe edin. Pulse alt sekmesini seçin ve ana RF darbe çevirme açısını beş dereceye ayarlayın. Ardından, Boyut Sayısı alt sekmesini seçin ve blok sayısını 100 olarak ayarlayın.

Bekleyin ve veri toplama başlatmak için hiperpolarize çözüm almaya hazır olsun. Numuneyi relaxometreye takmadan hemen önce, numunenin boş bir manyetik alana girmesini önlemek için darbe dizisini konsoldan manuel olarak başlatın. Bu nedenle, veri analizi sırasında ilk serbest indüksiyon bozunmasını veya FID'yi göz ardı etmek önemlidir.

Polarizasyonda bir kayıp neden olacak null manyetik alanları önlemek için relaxometer içine örnek girmeden önce veri toplama başlatmak için önemlidir. Satın alma yapıldıktan sonra Kaydet düğmesini tıklatarak verileri kaydedin. Analiz yazılımını kullanarak, her FID sinyalinin büyüklüğünü, zamanın bir fonksiyonu olarak örnek manyetizasyondan oluşan bir veri serisi üretmek için entegre edin.

Pirüvik asit için yüksek çözünürlüklü, tam kapsamlı mikrodalga süpürme bir örnek gösterilir. Sunulan durumda, bu optimal mikrodalga frekansı 94.128 gigahertz karşılık gelir. Burada hiperpolarize manyetizasyon örneklenir gibi çürüyen FIDs tipik bir dizi gösterilir.

Hiperpolarize 1-13C pirüuvat için gevşeme eğrisi önceki şeklin verilerinden elde edilmiştir. Eğrideki her mavi nokta BIR FID altındaki alanı temsil eder. 53,9 artı veya eksi 0,6 saniyelik T1 değeri, sinyal denkleminin bozunma eğrisi verilerine uygun olmayan bir doğrusal olmayan en küçük kareler tarafından elde edilmiştir ve bu değer uyarma için kullanılan flip açısının etkilerini de içerir.

0.237 militesla ile 0.705 arasında değişen 26 ölçümün T1 sonuçları 37 santigrat derece olarak gösterilmiştir. Belirli bir gevşeme alanındaki her T1 ölçümü, DNP aygıtından ayrı bir hiperpolarize çözünmedir. Düz çizgi formülü, kesik çizgiler ise %95 güven bantlarını temsil eder.

Sonuçların analizi, C-1 çekirdeğinin gevşeme süresinin Dünya'nın manyetik alanında 46,9 saniye olduğunu gösterdi, üç tesla'da 65 saniye ile karşılaştırıldığında, bu da %28'lik bir düşüşü temsil ediyor, dış şim bobinini kurmak ve enerjik hale getirmek ve null manyetik alanları ve potansiyel kutuplaşma kaybını önlemek için numuneyi takmadan hemen önce satın almaya başlamak önemlidir. Bu yöntemden sonra, hiperpolarize çözeltinin spin-kafes gevşeme sürelerini uzatmak için örnek prosedür deuterated çözünme ortamı ile kullanılabilir.