Misurazione della dipendenza da campo magnetico di rilassamento Spin-Lattice di iperpolarizzato [1-13C]pyruvate

Soojin Kim; Francisco Martinez-Santiesteban; Timothy  J. Scholl

doi:10.3791/59399

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Articolo metodologico

Misurazione della dipendenza da campo magnetico di rilassamento Spin-Lattice di iperpolarizzato [1-¹³C]pyruvate

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DOI:

10.3791/59399

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13 settembre 2019

Soojin Kim¹ , Francisco Martinez-Santiesteban² , Timothy J. Scholl¹^,²^,³

¹Department of Medical Biophysics, Western University, ²Imaging Research Laboratory, Robarts Research Institute, Western University, ³Ontario Institute for Cancer Research

In questo articolo

Sommario

Vi presentiamo un protocollo per misurare la dipendenza del campo magnetico del tempo di rilassamento spin-reticolo di ¹³composti arricchiti con C, iperpolarizzati per mezzo di polarizzazione nucleare dinamica, utilizzando una rilassantesi veloce ciclabile. In particolare, lo abbiamo dimostrato con [1-¹³C]pyruvate, ma il protocollo potrebbe essere esteso ad altri substrati iperpolarizzati.

Abstract

Il limite fondamentale per le applicazioni di imaging in vivo di composti iperpolarizzati arricchiti con ¹³C è i loro tempi finiti di rilassamento del reticolo spin. Vari fattori influenzano i tassi di rilassamento, come la composizione del buffer, il pH della soluzione, la temperatura e il campo magnetico. A quest'ultimo aspetto, il tempo di rilassamento del reticolo spin può essere misurato ai punti di forza dei campi clinici, ma nei campi inferiori, dove questi composti vengono erogati dal polarizzatore e trasportati alla risonanza magnetica, il rilassamento è ancora più veloce e difficile da misurare. Per comprendere meglio la quantità di magnetizzazione persa durante il trasporto, abbiamo usato la rilassantigia veloce in ciclizzazione del campo, con il rilevamento della risonanza magnetica di ¹³nuclei C a 0,75 T, per misurare la dispersione della risonanza magnetica nucleare del tempo di rilassamento giro-reticolo di iperpolarizzato [1-¹³C]pyruvate. La polarizzazione nucleare dinamica di dissoluzione è stata utilizzata per produrre campioni iperpolarizzati di piravavi ad una concentrazione di 80 mmol/L e pH fisiologico (7,8). Queste soluzioni sono state rapidamente trasferite a un rilassante veloce in bicicletta sul campo, in modo che il rilassamento della magnetizzazione del campione potesse essere misurato in funzione del tempo utilizzando un piccolo angolo di inversione calibrato (3-5 gradini). Per mappare la dispersione T₁del C-1 di pyruvate, abbiamo registrato dati per diversi campi di rilassamento compresi tra 0,237 mT e 0.705 T. Con queste informazioni, abbiamo determinato un'equazione empirica per stimare il rilassamento del reticolo spin-attico del substrato iperpolarizzato all'interno della gamma citata di campi magnetici. Questi risultati possono essere utilizzati per prevedere la quantità di magnetizzazione persa durante il trasporto e per migliorare i progetti sperimentali per ridurre al minimo la perdita del segnale.

Introduzione

L'imaging spettroscopico a risonanza magnetica (MRSI) può produrre mappe spaziali dei metaboliti rilevati dall'imaging spettroscopico, ma il suo uso pratico è spesso limitato dalla sua sensibilità relativamente bassa. Questa bassa sensibilità dell'imaging a risonanza magnetica in vivo e dei metodi di spettroscopia deriva dal piccolo grado di magnetizzazione nucleare ottenibile a temperature corporee e ragionevoli punti di forza del campo magnetico. Tuttavia, questa limitazione può essere superata dall'uso della polarizzazione nucleare dinamica (DNP) per migliorare notevolmente la magnetizzazione in vitro dei substrati liquidi, che vengono successivamente iniettati al ....