과분극[1-13C] 피루바테의 스핀 격자 이완 자기장 의존도 측정

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

doi:10.3791/59399

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방법 논문

과분극^[1-13C] 피루바테의 스핀 격자 이완 자기장 의존도 측정

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DOI:

10.3791/59399

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2019년 9월 13일

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

이 논문에서

요약

우리는 빠른 필드 사이클 이완을 사용하여 동적 핵 편광에 의해 과분극 ¹³C 농축 화합물의 스핀 격자 이완 시간의 자기장 의존성을 측정하는 프로토콜을 제시한다. 구체적으로, 우리는^[1-13C] pyruvate로 이것을 입증했습니다, 그러나 프로토콜은 그밖 과극화한 기판으로 확장될 수 있었습니다.

초록

과분극 ¹³C 농축 화합물의 생체 내 이미징 응용 프로그램에 대한 기본 제한은 유한 스핀 격자 이완 시간입니다. 버퍼 조성, 용액 pH, 온도 및 자기장과 같은 다양한 요인이 이완 속도에 영향을 미칩니다. 이 마지막 점에서, 스핀 격자 이완 시간은 임상 필드 강도에서 측정 될 수있다, 하지만 낮은 필드에서, 이러한 화합물은 편광판에서 분배하고 MRI로 이송, 이완은 더 빠르고 측정하기 어렵다. 수송 도중 손실된 자화의 양을 더 잘 이해하기 위하여는, 우리는 ~ 0.75 T에서 ¹³C 핵의 자기 공명 검출과 함께 빠른 필드 사이클링 이완을 사용했습니다, 핵 자기 공명 분산을 측정하기 위하여, 과분극 [1-¹³C]피루바테의 스핀 격자 이완 시간. 용해 동적 핵 편광은 80 mmol/L 및 생리적 pH(~7.8)의 농도에서 피루브의 극극화된 샘플을 생성하는 데 사용되었다. 이러한 솔루션은 빠른 필드 사이클링 완화계로 빠르게 전달되어 시료 자화의 이완을 보정된 작은 플립 각도(3°-5°)를 사용하여 시간 함수로 측정할 수 있습니다. 피루바테의 C-1분산을 매핑하기 위해 0.237 mT와 0.705 T 사이의 다양한 완화 필드에 대한 데이터를 기록했습니다. 이 정보를 통해 언급된 자기장 범위 내에서 극극화된 기판의 스핀 격자 이완을 추정하는 경험적 방정식을 결정했습니다. 이러한 결과는 운송 중에 손실되는 자화량을 예측하고 신호 손실을 최소화하기 위한 실험 설계를 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

서론

자기 공명 분광 화상 진찰 (MRSI)는 분광 화상 진찰에 의해 검출된 대사 산물의 공간 지도를 생성할 수 있습니다, 그러나 그것의 실제적인 사용은 수시로 그것의 상대적으로 낮은 감도에 의해 제한됩니다. 생체 내 자기 공명 영상 및 분광법의 이 낮은 감도는 체온과 합리적인 자기장 강도에서 달성 할 수있는 핵 자화의 작은 정도에서 비롯됩니다. 그러나 이러한 한계는 동적 핵 분극(DNP)을 사용하여 액체 기판의 체외 자화를 크게 향상시키고, 이후에 MRSI^1,^2를 사용하여 생체 내 대사를 프로브하기 위해 주입되는 것을 크게 향상시킴으로써 극복될 수 있다. ^, ^3개 ^, ⁴. DNP는 제로 핵 스핀으로 대부분의 핵의 자화를 향상시킬 수 있으며 피루베트^5,^6,중탄산염과 ^{같은 13 C 농축 화합물의 생체 MRSI 감도를 높이는 데 사용되었습니다. 7}^,⁸