حل الحيوي النووية الاستقطاب الأجهزة لفي الوقت الحقيقي القياسات الأنزيمية ردود الفعل قيم وNMR
Summary
The sensitivity enhancement provided by dissolution dynamic nuclear polarization (DNP) enables following metabolic processes in real time by NMR and MRI. The characteristics and performances of a dedicated dissolution DNP setup designed for study enzymatic reactions are discussed.
Abstract
القيد الرئيسي للتحقيقات استنادا NMR هو حساسية منخفضة. وهذا يدفعنا لمدة التحصيل طويلة، وبالتالي منع قياسات الرنين المغناطيسي في الوقت الحقيقي من التحولات الأيضية. فرط الاستقطاب عبر حل إدارة التخطيط الوطني تلتف جزء من حساسية القضايا بفضل مغنطة النووية خارج نطاق التوازن الكبيرة الناجمة عن نقل تدور الاستقطاب الإلكترون إلى النواة. إشارة الرنين المغناطيسي النووي العالية التي تم الحصول عليها يمكن استخدامها لمراقبة التفاعلات الكيميائية في الوقت الحقيقي. الجانب السلبي من hyperpolarized NMR يقيم في إطار ضيق الوقت المتاح لاكتساب إشارة، التي عادة ما تكون بناء على أمر من زيادة ونقصان النووي الطولي ثابت وقت الاسترخاء، تي 1، أو، في الحالات الملائمة، بناء على أمر من ثابت وقت الاسترخاء المرتبطة والقميص للدولة من نوى جانب، T LLS. امتصاص الخلوي من جزيئات الذاتية ومعدلات التمثيل الغذائي يمكن أن توفر معلومات أساسية عن نمو الورم والاستجابة للدواء. نووقد أظهرت دراسات الرنين المغناطيسي النووي hyperpolarized السابقة merous ملاءمة البيروفات باعتبارها الركيزة التمثيل الغذائي لرصد النشاط الأنزيمي في الجسم الحي. ويوفر هذا العمل وصفا مفصلا لإعداد التجريبية والأساليب اللازمة لدراسة التفاعلات الإنزيمية، ولا سيما معدل التحويل البيروفات إلى لاكتات في وجود نازعة اللاكتات (LDH)، التي كتبها NMR hyperpolarized.
Introduction
الاستقطاب النووي الحيوي (إدارة التخطيط الوطني)، 1،2 تقنية تهدف إلى تعزيز الاستقطاب تدور النووي، أي عدم التوازن بين 'حتى' و 'أسفل' السكان تدور (P = [N ↑ – N ↓] / [N ↑ + N ↓])، لأول مرة في عام 1950. يدور النووية مثل 13 C يمكن استقطاب ما يصل إلى 10 P = -1 في ظروف مواتية، وعادة عند درجة حرارة في حدود 1 K وفي مجال مغناطيسي من 3،357 T. 3،4 جاء اختراق للتطبيقات البيولوجية في أوائل عام 2000 مع تطوير حل إدارة التخطيط الوطني الذي يتكون في حل عينات الاستقطاب المجمدة في السخونة المياه مع الحفاظ على مستوى الاستقطاب النووي ارتفاع حصلت على درجة حرارة منخفضة. 5 ومما يعزز NMR إشارة السائل للدولة بمعامل 10 3 -10 4 مقارنة مشتركحراريا الاستقطاب الظروف RT NMR. بالتالي يوفر حل إدارة التخطيط الوطني وسيلة لقياس البيوكيميائية معدلات التفاعل غير جراحية في الموقع في الوقت الحقيقي، مما يسمح للديناميات الرصد التي كتبها NMR مع القرار الزماني من 1 ثانية أو أقل 6 – 10 كما أصبح من الممكن الكشف عن التحاليل في تركيزات منخفضة جدا (11).
بين طرائق التصوير الجزيئي غير الغازية، hyperpolarized NMR هي التقنية الوحيدة التي تتيح قياس في وقت واحد الركيزة ومنتجات الأيض في الوقت الحقيقي. وكان في استقبال إدارة التخطيط الوطني حل بحماس في مختلف المجالات العلمية بدءا من في المختبر NMR إلى التصوير بالرنين المغناطيسي السريري 12 و التطبيقات الواعدة ترتبط في الموقع رصد عملية التمثيل الغذائي. 13،14 القيد الرئيسي من حل إدارة التخطيط الوطني هو أنه، بعد مرور فترة زمنية على ترتيب خمس مرات في وقت الاسترخاء الطولي المستمر تي 1، وتعزيز القطبيةيتم فقدان سعودة. ولذلك فمن الضروري استخدام جزيئات تحمل يدور النووية واظهار تي طويلة نسبيا 1. تمديد فترة زمنية من تعزيز الاستقطاب، ببطء الاسترخاء الدول تدور النووية، والمعروفة باسم دول طويلة الأجل (LLS)، ويمكن استخدام 15 – 17 LLS لا تعير اهتماما للداخل الزوج تفاعل ثنائي القطب-ثنائي القطب، وذلك من مميزة وقت الاسترخاء ثابت، T LLS، يمكن أن تكون أطول بكثير من تي 1. 18 متوسط عمر مغنطة عشرات من دقيقة وتصل إلى 1 ساعة وبالتالي من الممكن الحصول عليها، 19،20، وقد اقترح LLS لكلا التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي (MRS) والتصوير بالرنين المغناطيسي. 21
النقاط الرئيسية التي تحتاج إلى أن يكون الأمثل بعناية لدراسة معدلات التفاعل الأنزيمية التي كتبها hyperpolarized NMR هي: (أ) تحقيق أقصى قدر من الاستقطاب الحالة الصلبة و (ب) تقليل فقدان الاستقطاب أثناء نقل الحل hyperpolarized منالمستقطب للمطياف الرنين المغناطيسي النووي. توضح هذه المقالة التكيف من حل إدارة التخطيط الوطني أجهزة وحقن النظام حسب الطلب لدراسة التفاعلات الأنزيمية. وسوف تظهر خصائص وأداء الإعداد مع الركيزة hyperpolarized المعروفة والمستخدمة على نطاق واسع [1- 13 C] البيروفات. الأسباب الرئيسية لهذا الاختيار هي، أولا، طويلة بشكل طبيعي 13 C وقت الاسترخاء الطولي لها (T 1> 50 ثانية في حقول مغناطيسية عالية ودرجات حرارة فوق 293 ك) الذي يسمح ردود الفعل رصد خلال عدة دقائق، وثانيا، دورها المحوري في سرطان الأيض. 13،14 طريق حل إدارة التخطيط الوطني NMR ونظام حقن وضعت العرف، وأكسدة البيروفات يحفزه نازعة اللاكتات (LDH) يمكن رصدها في وجود مجموعة أولية من لاكتات لا تحمل علامات 9،22 أو مع أي اللاكتات لا تحمل علامات وأضاف كما هو موضح هنا. وقد تبين أن [1- 13 C] إشارة اللاكتات يقاس في السادسفو (بما في ذلك خلايا) بعد حقن hyperpolarized [1- 13 C] البيروفات يرجع أساسا إلى تبادل التسمية سريع بين البيروفات واكتات بدلا من إنتاج اللاكتات. 6
نقدم هنا الإنتاج في الوقت الحقيقي من [1- 13 C] اللاكتات من hyperpolarized البيروفات [1- 13 C] حقن في أنبوب الرنين المغناطيسي التي تحتوي LDH ولكن في البداية لا اكتات.
وصف النظام
هناك نوعان من الأجزاء الرئيسية في الإعداد حل إدارة التخطيط الوطني (الشكل 1): المستقطب إدارة التخطيط الوطني ومطياف الرنين المغناطيسي النووي. العنصر الرئيسي للالمستقطب إدارة التخطيط الوطني هو ناظم البرد لتبريد العينة إلى حوالي 1 K في حمام الهليوم ضخ. يتم إدراج ناظم البرد في 3.35 تي فائقة التوصيل المغناطيس ولديه هندسة يضمن الحصول على عينة الاستقطاب في مركز التساوي من المغناطيس (الشكل 1). داخل ناظم البرد، العينة (أ) تحيط به لفائف NMR (ب)، لقياس الاستقطاب بuildup، الواردة في تجويف الميكروويف overmoded (ج). يتم الاحتفاظ العينة كلها في درجة حرارة منخفضة في حمام الهليوم ضخ (د) والمشع مع أفران ميكروويف من خلال الدليل الموجي. تتم إدارة النظام برمته من قبل البرامج حسب الطلب (الشكل 2D).
الأجهزة والمعدات المبردة اللازمة لأداء إدارة التخطيط الوطني وحل لاحق لا يزال التحدي التكنولوجي. ووضعت إدارة التخطيط الوطني ناظم البرد الجديد 23،24 واختبار لتحديد عروضه المبردة ثم الأمثل لسرعة للتهدئة، الهيليوم عقد لمرة وعموما الحد الأدنى من استهلاك الهيليوم خلال العملية.
يتكون ناظم البرد من جزأين. الجزء الأول من ناظم البرد هو ديوار العزل (الشكل 2A) التي يمكن فصلها تقريبا في الجزء العلوي (أ) الاحتفاظ الذيل، أو فضاء العينة (ب)، وفراغ الغرفة الخارجي (أفك) في ظل فراغ عالية والإسكان شاشات الأشعة (ج). الجزء الثاني من ناظم البرد هو الميناء الرئيسي فيسرت (الشكل 2B)، وضعت في ديوار العزل، حيث تدار جميع الأنظمة التدفق. الهيليوم السائل قادمة من ديوار التخزين الخارجي من خلال خط نقل (أ)، في المرحلة الأولى مكثف في فاصل (ب)، وغرفة وسيطة تستخدم على حد سواء للحفاظ على الجزء العلوي من البرد ناظم البرد وإزالة الهليوم تبخرت أثناء عملية النقل. يخفض ضغط الفاصل عن طريق ضخ من خلال الشعيرات الدموية (ج) ملفوفة حول الجزء العلوي من ناظم البرد. يستخدم تدفق الهليوم البارد في هذه الشعرية لتهدئة يحير (د) وشاشات الإشعاع في ديوار العزل (أفك). يتم وضع عينة والاستقطاب في فضاء العينة. توصيل فضاء العينة إلى فاصل من خلال شعري آخر (ه)، ملفوفة حول ذيل إدراج ناظم البرد الرئيسي. هذا شعري يمكن فتحه أو إغلاقه من خلال صمام إبرة تشغيلها يدويا من الخارج.
لتحقيق درجات الحرارة المنخفضة التي استخدمت خلال العلاقات العامة إدارة التخطيط الوطنيocess، يحتاج الهليوم السائل التي سيتم جمعها في فضاء العينة ناظم البرد ويخفض ضغط على المجموعة ميللي بار. يتم إجراء العمليات اللازمة لتشغيل ناظم البرد من خلال نظام ضخ معقدة نوعا ما مع ثلاث مجموعات من مضخات ومراقبتها وتشغيلها في أماكن مختلفة مع الأدوات الإلكترونية والكهربائية الميكانيكية (الشكل 2C). يحتاج الأيتام والأطفال الضعفاء ناظم البرد أن تضخ إلى فراغ عالية من قبل نظام الضخ الأولى. ويتكون هذا النظام من مضخة توربو الجزيئي مدعومة مضخة دوارة (أ). يتم نقل الهليوم السائل من ديوار التخزين (ب) من خلال خط مدخل نقل ناظم البرد إلى فاصل ناظم البرد. فاصل لديه منفذ توصيل مجموعة ضخ الثاني. وتتألف هذه المجموعة من 35 م 3 / ساعة مضخة الغشاء (ج). هذا الخط يسمح بإزالة غاز الهيليوم المغلي أثناء نقل من ديوار وأثناء فاصل التبريد. الهليوم السائل التي تم جمعها في فاصل ثم يمكن نقلها إلى فضاء العينة من خلال غطاءأنابيب illary المذكورة أعلاه. لنقل الهليوم السائل من فاصل لفضاء العينة وبعد ذلك إلى خفض ضغط فضاء العينة لميللي بار مجموعة، نظام ضخ الثالث يتكون من 250 م 3 / ساعة جذور مضخة مدعومة 65 م 3 / مضخة دوارة ساعة (د) متصلة ناظم البرد من خلال صمام فراشة اليدوي (ه).
يتم التحكم في جميع عمليات نظام فراغ وينظم عبوة مصنوعة خصيصا الكهربائية و(و). يتحكم هذا الجهاز اتصالات خط فراغ بين فاصل ناظم البرد (ز) وفضاء العينة (ح) وسائل وأنظمة الضخ الثالثة / ثانية (ج، د)، وزجاجة الهيليوم المضغوط (ط) و الخارج. التواصل بين (و) و الخارج يمر عبر صمام باتجاه واحد (ي). يتم التحكم في جهاز الكهربائية الهوائية (و) وكذلك جميع معلمات النظام والأجهزة حل وتشغيلها من قبل جهاز الكتروني لUSB ربطه حسب الطلب مع جهاز كمبيوتر مشترك. وأخيرا كل نظام، من خلال الإلكترونيةالجهاز، يديره حسب الطلب برنامج مستقل (الشكل 2D) حيث بدأت العمليات ذات الصلة من خلال واجهة استخدام أزرار البرامج.
لإدارة العينات وقياس NMR إشارة تراكم في الحالة الصلبة وتستخدم سلسلة من إدراج (الشكل 3A). لإعداد ناظم البرد لالاستقطاب، ضع العينة (أ) إدراج الرئيسي، في ناظم البرد. يتم توفير إدراج عينة الرئيسي مع لفائف NMR (ب) وضعت داخل تجويف الميكروويف مطلية بالذهب overmoded. قبل تجميد الركيزة التي تحتوي على حل لأن يكون مستقطبا (حل الاستقطاب) في درجة حرارة النيتروجين السائل في وعاء العينة المناسبة ووضعها في أسفل نهاية صاحب العينة الألياف الزجاجية (ج). حرك صاحب العينة في العينة إدراج الرئيسي للوصول إلى مركز التساوي المغناطيس. إدراج الدليل الموجي مطلية بالذهب (د) في صاحب العينة. الدليل الموجي يسمح الميكروويف ولدت من مصدر الميكروويف الخارجي للسفر بأقل الخسائر رس العينة.
البرنامج حسب الطلب للإدارة ناظم البرد يعالج تلقائيا، عند النقر على زر واجهة المقابلة، عمليات مختلفة مثل تباطوء (يتم خفض درجة حرارة ناظم البرد قريبة من درجة حرارة الهيليوم السائل)، وملء (شغل ناظم البرد مع الهيليوم السائل إلى مستوى محدد مسبقا )، خطوة إضافية من التبريد إلى T ≈ 1 ك (يتم ضخ حمام الهيليوم السائل إلى تحقيق أدنى درجة حرارة ممكنة)، الضغط (هو الضغط على ناظم البرد قليلا أعلى من الضغط غرفة في P = 10-30 مليبار للسماح افتتاح ناظم البرد تخلو من المخاطر من تلوث ناظم البرد جوا) والحل (الإجراء التلقائي لإذابة العينة إدارة التخطيط الوطني ونقل الحل hyperpolarized مما أدى إلى موقع القياس، أي مطياف الرنين المغناطيسي).
يتم تنفيذ الاستقطاب تشعيع عينة مع أفران ميكروويف في 94 غيغاهرتز (في مجال استقطاب ب 0 </sيو بي> = 3.35 T). ويعتبر الاستقطاب عينة تماما بعد 3 T إدارة التخطيط الوطني، حيث T إدارة التخطيط الوطني هي المرة الاستقطاب تراكم. تي إدارة التخطيط الوطني هو من نفس الترتيب من حيث حجمها ووقت الاسترخاء الطولي للنواة الهدف في الحالة الصلبة في مجال معين ودرجة الحرارة. في كل تجاربنا والاستقطاب العينة لأكثر من 5 ر إدارة التخطيط الوطني.
في نهاية الوقت الاستقطاب، وعينة لابد من حله في حل RT من أجل استخدامها لقياس النشاط الأنزيمي. أثناء عملية حل، يتم دفع 5 مل من السخونة D 2 O من المرجل من إدراج حل (الشكل 3B) بواسطة غاز الهيليوم المضغوط (P = 6-8 بار) للوصول إلى عينة تعزيز إدارة التخطيط الوطني وحله. يتم الضغط على حل hyperpolarized الناتجة من إدراج حل من غاز الهيليوم المضغوط، من خلال منفذ إدراج حل (الشكل 3C-ب </sترونج>)، 2 مم القطر الداخلي أنبوب نقل تفلون. الوقت اللازم لعملية حل هو 300 ميللي ثانية 23 الوقت اللازم لنقل عينة من المستقطب إدارة التخطيط الوطني إلى الموقع مطياف الرنين المغناطيسي النووي حوالي 3 ثانية.
تتم عملية حل باستخدام إدراج حل (الشكل 3B). يتكون إدراج حل لتجميع الالكترونيات هوائية (أ)، عصا من ألياف الكربون (ب) التي تحتوي على أنابيب اتصال بين المرجل في الجمعية الهوائية وخزانة حاوية العينة (ج)، والذي يسمح اقتران تسرب محكم مع عينة حاوية، والعودة بها إلى مخرج. يتم استخدام التجميع الكهربائية الهوائية (الشكل 3C) لإنتاج وحملة ساخنة D 2 O عن طريق عصا من ألياف الكربون إلى الحاوية عينة ثم لاستخراج الحل hyperpolarized من ناظم البرد. تتكون الجمعية الكهربائية الهوائية صمامات تعمل بالهواء المضغوط (أ) التي تتحكم في الاتصالات بين المشاركينالهيليوم mpressed (P = 6-8 بار) خط (ب)، والمرجل (ج) حيث يتم حقن D 2 O من خلال صمام (د)، ومنفذ (ه) من خلال العصا من ألياف الكربون (و). اكتمال النظام بواسطة G الضغط، والحرارة وسلك مقاوم التدفئة في المرجل (ج)، مشغل (ح) ومربع الاتصال (ط) تستخدم ليكون واجهة النظام مع جهاز الإدارة الإلكترونية.
يتم توصيل ناظم البرد إدارة التخطيط الوطني ومطياف الرنين المغناطيسي التي كتبها خط نقل، أي أنبوب PTFE 2 مم القطر الداخلي داخل الذي يتم الضغط على حل hyperpolarized من الهيليوم المضغوط (P = 6-8 بار) عندما يتم تشغيل الحل.
يتكون تسلسل حل العمليات التالية: في ميللي ثانية 300 الأولى، يتم الضغط الفائق D 2 O إلى الحاوية عينة من أجل إذابة وحل حل المجمدة hyperpolarized. بعد ذلك، يتم استخراج الحل hyperpolarized من ناظم البرد التي كتبها متوسط بريهsurized (P = 6-8 بار) غاز الهيليوم ودفعت من خلال 2 مم أنبوب PTFE القطر الداخلي (الشكل 3C-ه) إلى موقع القياس حيث يتم تنفيذ حقن مع أي من الإجراءات الموضحة في الخطوة 6.2.1 أو خطوة 6.2 0.2.
المكون الثاني من حل الإعداد إدارة التخطيط الوطني NMR هو مطياف الرنين المغناطيسي النووي. في الإعداد الموصوفة هنا، يعمل مطياف الرنين المغناطيسي النووي في حقل B 0 = 11.7 تسلا. ويستخدم الرنين المغناطيسي التحقيق 5 مم لقياس إشارة hyperpolarized بعد حل. ويتم تشغيل مطياف الرنين المغناطيسي النووي من خلال وحدة الرنين المغناطيسي، وتستخدم لقياس الرنين المغناطيسي النووي على حد سواء الحالة الصلبة والسائلة للدولة، وXWinNMR البرامج التي توفرها الشركة. ويتألف قياس نموذجي لنبض الصعب زاوية منخفضة الوجه (إما محسوبة، لliquidstate أو غير محسوبة، لقياس الحالة الصلبة)، يليه الاستحواذ إشارة.
قياسات الحالة الصلبة إشارة الاستقطاب الحراري والاشتراكية المستمدة إدارة التخطيط الوطني،يتم تنفيذ gnal تراكم باستخدام 13 C لفائف مصنوعة خصيصا في موقع المستقطب إدارة التخطيط الوطني (الشكل 3AB) بالإضافة إلى مطياف الرنين المغناطيسي النووي. في هذه الحالة بالذات مطياف الرنين المغناطيسي النووي لا تؤدي إشارة قفل. عندما يتم إجراء قياسات الحالة الصلبة للخروج، لتجنب حدوث اضطرابات كبيرة في الاستقطاب، وينبغي أن يكون التأخير الزمني بين عمليات الاستحواذ طويلة بما فيه الكفاية، تقريبا أطول من 0.5 T إدارة التخطيط الوطني.
يتم تعريف تعزيز الحالة الصلبة كما 
أين 
هو إشارة hyperpolarized (تم الحصول عليها في الخطوة 3.3) و 
هي إشارة الحالة الصلبة (التي تم الحصول عليها في التوازن الحراري في ضخ الحرارة الهيليوم السائل في الخطوة 3.2) (الشكل 4A). هذه المعلمة دefines الاستقطاب القصوى المتاحة للتجارب الرنين المغناطيسي النووي، وذلك قبل الخسائر لا يمكن تجنبها أثناء نقل الحل hyperpolarized. يتم تنفيذ قياس مع بسيطة تسلسل نبض اكتساب باستخدام منخفضة الوجه زاوية نبض برنامج الأمم المتحدة للمعايرة. يتم تخطي معايرة نبض عادة لقياس solidstate.
ويمكن استخدام إجراء مماثل لتحديد تعزيز إشارة hyperpolarized في السائل للدولة. في هذه الحالة، وتتكون عينة وضعت في أنبوب مطياف قبل الحقن (الخطوة 6.2) 500 ميكرولتر من D 2 O. بعد حل والحقن، وهناك نوعان من المعالم الهامة لمراقبة. الأول هو تعزيز hyperpolarized في موقع NMR مطياف، 
(الشكل 4B)، حيث 
هي إشارة فقط بعد الحقن من فرط حل الاستقطاب (تم الحصول عليها في الخطوة 7.1) و 
هي إشارة الاستقطاب الحرارية (التي تم الحصول عليها في الخطوة 7.2). والثاني هو وقت الاسترخاء الطولي، تي 1 (الشكل 4B، أقحم)، ويرتبط مع الركيزة وكل منتج الأيض (تم الحصول عليها عن طريق إشارات المناسب الأسي التي تم الحصول عليها في الخطوة 7.1). هذه المعلمتين تحدد الحد الأدنى لتركيز الركيزة اللازمة للحصول على ما يكفي من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ونافذة الوقت المتاح لقياس التحولات الأيضية. النسبة بين الاستقطاب الحالة الصلبة 
والاستقطاب liquidstate 
يعطي تقديرا للخسائر الاستقطاب بسبب الاسترخاء أثناء نقل حل hyperpolarized. قيمةation12 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 53548 / 53548equation12.jpg "العرض =" 80 "/> ينبغي مراعاتها في غياب خسائر الاسترخاء.
Protocol
Representative Results
Discussion
النقاط الحرجة من حل إدارة التخطيط الوطني NMR التجربة هي: (أ) مستوى الاستقطاب بلغ عن الركيزة، والذي يحدد أقل تركيز المنتج الضروري لإجراء التجارب، فضلا عن عدد من عمليات الاستحواذ إشارة التي يمكن القيام بها و (ب) وعمر من مغنطة، مقارنة مع مدة النقل بين الاستقطاب ومواقع الكش…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أشكر الدكتور يانوش فان دير كلينك للمساعدة في اختيار وتجميع المعدات، وكذلك الدكتور F. الكاتب والدكتور ج Bertho لإجراء مناقشات مفيدة. وأيد AC من قبل مؤسسة العلوم الوطنية السويسري (منح PPOOP2_157547). ونحن نعترف التمويل من باريس السوربون سيتي (NMR @ كوم، DIM تحليلات، فيل دي باريس، ومؤسسة للبحوث ميديكال (FRM ING20130526708)، وParteneriat هوبير كيريان برانكوزي 32662QK فريقنا هو جزء من برامج Equipex باريس-أون-الرنين وCACSICE.
Materials
| DNP polarizer | Vanderklink s.a.r.l (Switzerland) | /// | Cryostat and electronic equipment for sample polarization |
| Vacuum system components | Edwards vacuum (France) | Various |
– turbomolecular pumping setup – membrane pumping setup – high capacity roots pumping system – vacuum fittings and components |
| DNP 3.35T Magnet | Bruker (France) | ||
| 500MHz NMR Spectrometer | Bruker (France) | ||
| Origin 8.0 | OriginLab (US) | Data analysis software | |
| Chemicals | |||
| SODIUM PYRUVATE-1-13C, 99 ATOM % 13C | Sigma Aldrich (France) | 490709 | |
| ETHANOL-D6, ANHYDROUS, 99.5 ATOM % D | Sigma Aldrich (France) | 186414 | |
| 4-Hydroxy-TEMPO 97% | Sigma Aldrich (France) | 176141 | |
| Deuterium oxide | Sigma Aldrich (France) | 151882 | |
| reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) | Sigma Aldrich (France) | ||
| ethylene-diaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma Aldrich (France) | ||
| dithiothreitol (DTT) | Sigma Aldrich (France) | ||
| phosphate buffer, pH = 7.0 | Sigma Aldrich (France) | ||
| LDH enzyme in | Sigma Aldrich (France) | L-2500 | |
| bovine serum albumin, BSA | Sigma Aldrich (France) |
References
- Overhauser, A. W. Polarization of Nuclei in Metals. Phys. Rev. 92 (2), 411-415 (1953).
- Abragam, A., Goldman, M. Principles of dynamic nuclear polarisation. Rep. Prog. Phys. 41 (3), 395 (1978).
- Wolber, J., Ellner, F., et al. Generating highly polarized nuclear spins in solution using dynamic nuclear polarization. Nuc. Inst. Met. Phys. Res. Sec. A. 526 (1-2), 173-181 (2004).
- Cheng, T., Capozzi, A., Takado, Y., Balzan, R., Comment, A. Over 35% liquid-state 13C polarization obtained via dissolution dynamic nuclear polarization at 7 T and 1 K using ubiquitous nitroxyl radicals. PCCP. 15 (48), 20819-20822 (2013).
- Ardenkjaer-Larsen, J. H., Fridlund, B., et al. Increase in signal-to-noise ratio of > 10,000 times in liquid-state NMR. PNAS. 100 (18), 10158-10163 (2003).
- Day, S. E., Kettunen, M. I., et al. Detecting tumor response to treatment using hyperpolarized 13C magnetic resonance imaging and spectroscopy. Nat. Med. 13 (11), 1382-1387 (2007).
- Keshari, K. R., Wilson, D. M., et al. Hyperpolarized [2-13C]-Fructose: A Hemiketal DNP Substrate for In Vivo Metabolic Imaging. JACS. 131 (48), 17591-17596 (2009).
- Zeng, H., Lee, Y., Hilty, C. Quantitative Rate Determination by Dynamic Nuclear Polarization Enhanced NMR of a Diels−Alder Reaction. An. Chem. 82 (21), 8897-8902 (2010).
- Harrison, C., Yang, C., et al. Comparison of kinetic models for analysis of pyruvate-to-lactate exchange by hyperpolarized 13C NMR. NMR in Biom. 25 (11), 1286-1294 (2012).
- Allouche-Arnon, H., Gamliel, A., Sosna, J., Gomori, J. M., Katz-Brull, R. In vitro visualization of betaine aldehyde synthesis and oxidation using hyperpolarized magnetic resonance spectroscopy. Chem. Comm. 49 (63), 7076-7078 (2013).
- Lerche, M. H., Meier, S., et al. Quantitative dynamic nuclear polarization-NMR on blood plasma for assays of drug metabolism. NMR in Biom. 24 (1), 96-103 (2011).
- Nelson, S. J., Kurhanewicz, J., et al. Metabolic Imaging of Patients with Prostate Cancer Using Hyperpolarized [1-13C]Pyruvate. Sci. Trans. Med. 5 (198), 198ra108 (2013).
- Kurhanewicz, J., Vigneron, D. B., et al. Analysis of Cancer Metabolism by Imaging Hyperpolarized Nuclei: Prospects for Translation to Clinical Research. Neoplasia. 13 (2), 81-97 (2011).
- Comment, A., Merritt, M. E. Hyperpolarized Magnetic Resonance as a Sensitive Detector of Metabolic Function. Biochem. 53 (47), 7333-7357 (2014).
- Carravetta, M., Johannessen, O. G., Levitt, M. H. Beyond the T-1 limit: Singlet nuclear spin states in low magnetic fields. PRL. 92 (15), 153003 (2004).
- Carravetta, M., Levitt, M. H. Theory of long-lived nuclear spin states in solution nuclear magnetic resonance. I. Singlet states in low magnetic field. J. Chem. Phys. 122 (21), 214505 (2005).
- Vasos, P. R., Comment, A., et al. Long-lived states to sustain hyperpolarized magnetization. PNAS. 106 (44), 18469-18473 (2009).
- Claytor, K., Theis, T., Feng, Y., Warren, W. Measuring long-lived 13C2 state lifetimes at natural abundance. JMR. 239, 81-86 (2014).
- Pileio, G., Carravetta, M., Hughes, E., Levitt, M. H. The long-lived nuclear singlet state of N-15-nitrous oxide in solution. JACS. 130 (38), 12582-12583 (2008).
- Stevanato, G., Hill-Cousins, J. T., et al. A Nuclear Singlet Lifetime of More than One Hour in Room-Temperature Solution. Ange. Chem. Int. Ed. 54 (12), 3740-3743 (2015).
- Ghosh, R. K., Kadlecek, S. J., et al. Measurements of the Persistent Singlet State of N(2)O in Blood and Other Solvents-Potential as a Magnetic Tracer. MRM. 66 (4), 1177-1180 (2011).
- Harris, T., Eliyahu, G., Frydman, L., Degani, H. Kinetics of hyperpolarized 13C1-pyruvate transport and metabolism in living human breast cancer cells. PNAS. 106 (43), 18131-18136 (2009).
- Comment, A., van den Brandt, B., et al. Design and performance of a DNP prepolarizer coupled to a rodent MRI scanner. Conc. Mag. Res. B. 31 (4), 255-269 (2007).
- Balzan, R. . Methods for Molecular Magnetic Resonance Imaging and Magnetic Resonance Spectroscopy using Hyperpolarized Nuclei. 5966, 1-140 (2013).
- Bornet, A., Melzi, R., et al. Boosting Dissolution Dynamic Nuclear Polarization by Cross Polarization. JPC Letters. 4 (1), 111-114 (2013).
- Bowen, S., Hilty, C. Rapid sample injection for hyperpolarized NMR spectroscopy. PCCP. 12 (22), 5766-5770 (2010).
- Cavadini, S., Vasos, P. R. Singlet states open the way to longer time-scales in the measurement of diffusion by NMR spectroscopy. Conc. Mag. Res. A. 32 (1), 68-78 (2008).
- Ahuja, P., Sarkar, R., Vasos, P. R., Bodenhausen, G. Long-lived States in Multiple-Spin Systems. Chem. Phys. Chem. 10 (13), 2217-2220 (2009).
- Ahuja, P., Sarkar, R., Jannin, S., Vasos, P. R., Bodenhausen, G. Proton hyperpolarisation preserved in long-lived states. Chem. Comm. 46 (43), 8192-8194 (2010).
- Sarkar, R., Comment, A., et al. Proton NMR of 15N-Choline Metabolites Enhanced by Dynamic Nuclear Polarization. JACS. 131 (44), 16014-16015 (2009).
