CN117180458A - 草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 - Google Patents
草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117180458A CN117180458A CN202311107972.6A CN202311107972A CN117180458A CN 117180458 A CN117180458 A CN 117180458A CN 202311107972 A CN202311107972 A CN 202311107972A CN 117180458 A CN117180458 A CN 117180458A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxaloacetic acid
- metabolic
- dynamic nuclear
- oxaloacetic
- small
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- KHPXUQMNIQBQEV-UHFFFAOYSA-N oxaloacetic acid Chemical compound OC(=O)CC(=O)C(O)=O KHPXUQMNIQBQEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 99
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims abstract description 50
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 37
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- -1 oxaloacetic acid radicals Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000003302 UV-light treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 48
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 6
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 5
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 5
- 230000002102 hyperpolarization Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 30
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 11
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 201000007270 liver cancer Diseases 0.000 description 5
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000004102 tricarboxylic acid cycle Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-N Pyruvic acid Chemical compound CC(=O)C(O)=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 125000002221 trityl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1C([*])(C1=C(C(=C(C(=C1[H])[H])[H])[H])[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 2-oxoglutaric acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)C(O)=O KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 230000006682 Warburg effect Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 1
- 229940009098 aspartate Drugs 0.000 description 1
- JLJWIVHYUCBSRC-UHFFFAOYSA-N benzene;9-[fluoren-9-ylidene(phenyl)methyl]fluorene Chemical compound C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1C([C]1C2=CC=CC=C2C2=CC=CC=C21)=C1C2=CC=CC=C2C2=CC=CC=C21 JLJWIVHYUCBSRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 230000009702 cancer cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011580 nude mouse model Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 229940107700 pyruvic acid Drugs 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用，本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，通过使用UV光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基，同时草酰乙酸自身也可以作为目标代谢探针小分子，超极化后可以注射入活体内，实现草酰乙酸相关疾病代谢途径的实时监测，对于人体相关疾病研究具有十分重要的意义。本发明还可以以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，去极化其他（如丙酸等）与人体内代谢相关的小分子，超极化后的目标代谢探针分子在溶融过程中，通过UV光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基会淬灭掉，减少目标代谢探针分子转移过程中超极化态的损失，同时草酰乙酸本身作为内源性分子，对人体无害。
Description
技术领域
本发明属于核磁共振及电子顺磁共振技术领域，具体涉及草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用。
背景技术
草酰乙酸是一个非常重要的代谢小分子，它参与多个代谢过程包括TCA循环途径、天冬氨酸合成途径以及糖原合成途径等。尤其重要的是，它是TCA循环中一个非常重要的中间产物，它是合成柠檬酸的重要前体物质并在TCA循环的终端重新生成，起到一个相当于催化的作用。草酰乙酸作为在TCA循环里关键的限速物质，其代谢通量影响着整个细胞内的能量流通，亦可反应有机体不同的生理或病理状态。
相关文献报道，草酰乙酸可通过提高NAD+水平抑制Warburg效应从而抑制肿瘤生长。以人体肝癌细胞HepG2细胞、裸鼠肝癌移植瘤和临床肝癌组织原代培养细胞作为三个模型的研究中，发现并证实了草酰乙酸对肝癌细胞增殖有明显的抑制作用并可以诱导肝癌细胞凋亡，因此，研究草酰乙酸在有机体中的代谢通量对于疾病的诊断至关重要，然而对草酰乙酸在有机体内的无损代谢通量检测方向目前并没有十分成熟的方法。
溶融动态核极化(dDNP, dissolution Dynamic Nuclear Polarization)，可以将核磁共振的检测灵敏度提高4个数量级，结合NMR在体无损检测的优势，有望实现对草酰乙酸代谢通量的在体检测。然而dDNP技术需要自由基提供电子，目前溶融动态核极化技术中使用到的自由基包括常规的人工合成自由基（如TEMPOL、BDPA以及Trityl等）和生物内源性自由基（如丙酮酸以及α-酮戊二酸等）。无论使用上述哪种自由基，必定会引入新的物质，对草酰乙酸实际的代谢通量会有潜在的影响，增加了分析草酰乙酸代谢过程的复杂性。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用，本发明将草酰乙酸作为自由基极化剂，可产生草酰乙酸自由基并直接进行极化增强，不会引入其他影响生物代谢过程的外源自由基。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用。
进一步，所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，将草酰乙酸溶解于乙醇与水的混合溶剂中，乙醇与水的体积比为1~9：9~1，制备成草酰乙酸溶液，草酰乙酸的浓度为0.8~1.2M。
进一步，所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，通过光照草酰乙酸溶液产生草酰乙酸自由基，光照条件如下：光源波长范围为280nm-400nm，光照功率为7~40W/cm2，光照时间为100~600s。
一种目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，包括如下步骤：
将目标代谢小分子和草酰乙酸进行UV光照处理产生草酰乙酸自由基，随后进行溶融动态核极化，最后实时检测溶融动态核极化后的目标代谢小分子的代谢通量。
进一步，所述的目标代谢小分子为草酰乙酸自身或其他代谢小分子。
进一步，所述的其他代谢小分子为丙酸或其他代谢小分子。
与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：
1、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，可以使用13C标记的草酰乙酸，通过使用UV光照产生草酰乙酸自由基，同时草酰乙酸自身也可以作为目标代谢探针小分子，超极化后可以注射入活体内，实现草酰乙酸相关疾病代谢途径的实时监测，对于人体相关疾病研究具有十分重要的意义。
2、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂的基础上，提出了基于溶融动态核极化增强核磁共振信号的方法实现草酰乙酸在有机体内的无损代谢通量检测。
3、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，可以去极化其他目标代谢探针小分子，目标代谢探针小分子可以选择丙酸等与人体内代谢相关的小分子，超极化后的目标代谢探针分子在溶融过程中，通过UV光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基会淬灭掉，减少目标代谢探针分子转移过程中超极化态的损失，同时草酰乙酸本身作为内源性分子，对人体无害。
附图说明
图1为不同浓度草酰乙酸溶液与自由基产量的关系图。
图2为不同溶剂配比的草酰乙酸溶液与自由基产量的关系图。
图3为自由基稳定性与温度的关系图。
图4为不同光照时间与草酰乙酸溶液产生的自由基产量的关系图。
图5为不同光照功率与草酰乙酸溶液产生的自由基产量的关系图。
图6为1-13C丙酸低温下极化后NMR信号增强随时间变化图。
图7为1-13C丙酸溶融转移后的超极化NMR信号衰减随时间变化图。
图8为1-13C丙酸超极化状态下1次采集和热平衡状态下累加3000次采集NMR信号强度对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明
试验一、不同浓度草酰乙酸溶液与自由基产量的关系试验
试验方法：
S1、制备样品溶液：
分别称取13.2mg，33mg，52.8mg，66mg，99mg和132mg草酰乙酸粉末，分别溶于7组0.5ml混合溶剂中，混合溶剂为乙醇与水以体积比1:1混合而成，分别得到7组摩尔浓度为0.2M、0.5M、0.8M、1M、1.5M、2M的草酰乙酸溶液。
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取对应浓度的草酰乙酸溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品，依照此方法，制备7组不同浓度的草酰乙酸溶液对应的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
每次选取4颗用一种浓度的草酰乙酸溶液制备成的微珠样品转移至石英杜瓦内。使用光照功率为40W/cm2、波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，对微珠样品进行光照，光照时间为600s。
S4：ESR测试：
将光照处理后的微珠样品转移至X波段ESR谱仪的专用的石英样品管进行测试。测试参数如下：温度123K，微波功率0.2mW，调制场幅度为0.1mT，谱宽为312mT-342mT，采样时间为20s。
S5、重复步骤S3- S4六次，直至7组不同浓度的草酰乙酸溶液制备成的微珠样品全部完成检测。
试验结果：
将测得的ESR谱图结果进行二次积分，得到自由基产量与草酰乙酸溶液浓度的关系图，如图1所示。从图1中可以看出，当草酰乙酸溶液浓度小于0.8M时，自由基产量随着草酰乙酸浓度的增加而增加，当草酰乙酸浓度大于0.8M时，产生自由基的含量基本趋于稳定。
但是对于草酰乙酸溶于该混合溶剂（乙醇与水体积比1:1）而言，当草酰乙酸浓度大于等于1.5M时，其溶解度趋于饱和，较难完全溶于该混合溶剂中，浓度大于等于1.5M的草酰乙酸溶液制备的微珠样品，由于不纯净，也会影响后续光照的效果。因此，草酰乙酸溶液的最佳浓度在0.8M~1.2M之间。
试验二、不同溶剂配比与自由基产量的关系试验
试验方法：
S1、制备样品溶液：
称取66mg草酰乙酸粉末，分别溶于5组0.5ml不同溶剂配比的混合溶剂中，5组混合溶剂中，乙醇与水的体积比分别为1：9、3：7、5：5、7：3、9：1，分别得到5组摩尔浓度为1M的草酰乙酸溶液。
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取对应溶剂配比配制的草酰乙酸溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品，依照此方法，制备5组不同溶剂配比配制的草酰乙酸溶液对应的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
每次选取4颗用一种溶剂配比配制的草酰乙酸溶液制备成的微珠样品转移至石英杜瓦内。使用光照功率为40W/cm2、波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，对微珠样品进行光照，光照时间为600s。
S4：ESR测试：
将光照处理后的微珠样品转移至X波段ESR谱仪的专用石英样品管进行测试。测试参数如下：温度123K，微波功率0.2mW，调制场幅度为0.1mT，谱宽为312mT-342mT，采样时间为20s。
S5、重复步骤S3- S4六次，直至5组不同溶剂配比配制的草酰乙酸溶液制备成的微珠样品全部完成检测。
试验结果：
将测得的ESR谱图结果进行二次积分，得到自由基产量与不同溶剂配比的草酰乙酸溶液的关系图，如图2所示。从图2中可以看出，草酰乙酸溶液中乙醇与水体积比7:3和乙醇与水体积比5:5时，相对于其他溶剂配比的草酰乙酸溶液，自由基产量要高很多，但是两者的自由基产量差别不大。
综合考虑不同溶剂配比中产生自由基的温度稳定性以及自由基产量后，最终选择乙醇与水体积比为5:5为最佳的溶剂配比。
试验三、温度与自由基稳定性的关系试验
试验方法：
S1、制备样品溶液：
称取66mg草酰乙酸粉末，溶于0.5ml混合溶剂中，混合溶剂中，乙醇与水的体积比为5：5，得到摩尔浓度为1M的草酰乙酸溶液。
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取草酰乙酸溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
将微珠样品转移至石英杜瓦内，使用光照功率为40W/cm2、波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，对微珠样品进行光照，光照时间为600s。
S4：ESR测试：
将光照处理后的微珠样品转移至X波段ESR谱仪的专用石英样品管进行测试。测试参数如下：微波功率0.2mW，调制场幅度为0.1mT，谱宽为312mT-342mT，采样时间为20s。从温度123K开始测试，之后温度每升高5K测试一次（每次待温度稳定后测试），直至信号消失。
试验结果：
将测得的ESR谱图结果进行二次积分，得到自由基产量存在稳定性与温度的关系图，如图3所示。从图3可以看出，草酰乙酸产生的自由基从145K开始淬灭，到170K时自由基淬灭完全。
试验四、光照时间与自由基产量的关系试验
试验方法：
S1、制备样品溶液：
称取66mg草酰乙酸粉末，溶于0.5ml混合溶剂中，混合溶剂中，乙醇与水的体积比为5：5，得到摩尔浓度为1M的草酰乙酸溶液。
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取草酰乙酸溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
将微珠样品转移至石英杜瓦内，使用光照功率为40W/cm2、波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，对微珠样品进行光照，光照时间分别设置为100s，200s，300s，400s，500s、600s。
S4：ESR测试：
将不同光照时间处理后的微珠样品分别转移至X波段ESR谱仪的专用石英样品管进行测试。测试参数如下：温度123K，微波功率0.2mW，调制场幅度为0.1mT，谱宽为312mT-342mT，采样时间为20s。
试验结果：
将测得的ESR谱图结果进行二次积分，得到自由基产量与光照时间的关系图，如图4所示。从图4可以看出，光照时间在500s内，自由基产量随着光照时间增长而增加，但光照时间达到500s左右，自由基浓度达到饱和，不再随着光照时间增长而增加。
试验五、光照强度与自由基产量的关系试验
试验方法：
S1、制备样品溶液：
称取66mg草酰乙酸粉末，溶于0.5ml混合溶剂中，混合溶剂中，乙醇与水的体积比为5：5，得到摩尔浓度为1M的草酰乙酸溶液。
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取草酰乙酸溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
将微珠样品转移至石英杜瓦内，使用波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，在7W/cm2、14W/cm2、21W/cm2、28W/cm2、35 W/cm2、40 W/cm2光照功率下分别对微珠样品进行光照，光照时间为600s。
S4：ESR测试：
将不同光照功率处理后的微珠样品分别转移至X波段ESR谱仪的专用石英样品管进行测试。测试参数如下：温度123K，微波功率0.2mW，调制场幅度为0.1mT，谱宽为312mT-342mT，采样时间为20s。
试验结果：
将测得的ESR谱图结果进行二次积分，得到自由基产量与光照功率的关系图，如图5所示。从图5可以看出，光照功率在35 W/cm2内，自由基产量随着光照功率的增加而增加，但光照功率在35 W/cm2左右，自由基浓度达到饱和，不再随着光照功率增加而增加。
实施例1
S1、制备样品溶液：
称取13.21mg草酰乙酸粉末，依次加入50μl乙醇、50μl水、50μl[1- 13C]标记的丙酸，混合均匀，得到样品溶液；
S2：制备样品微珠：
用5μl移液枪吸取样品溶液滴入半球形液氮杜瓦内，滴成微珠状，制备成外观饱满透明的微珠样品。
S3：对微珠样品进行光照处理：
将微珠样品转移至石英杜瓦内，使用光照功率为40W/cm2、波长范围为280nm-400nm宽波段的光源，对微珠样品进行光照，光照时间为400s。
S4：DNP极化饱和实验：
将光照后的30颗微珠样品（共计约150μl）转移至极化器的样品区中，在磁场强度5T、温度1.69K环境下，设置微波源施加频率为139.908GHz、功率约100mW的连续微波对样品进行微波极化，同时每隔5分钟使用0.8μs的小角度脉冲（5°），检测NMR信号，观测NMR信号峰强度随时间的变化情况。
1-13C丙酸低温下极化增强NMR信号随时间变化如图6所示，由图6可知，NMR信号强度在90min后不再增长趋于稳定，此时1-13C丙酸低温极化达到饱和。
S5：极化样品溶融转移检测实验:
当低温下检测到1-13C丙酸NMR信号峰强度不在增加时，使用0.5MPa压力大小的氦气将8ml高温高压重水或缓冲液溶液（2MPa、190℃）推送入极化器的样品区中将低温极化样品溶融，随后快速定量转移至另一个5T核磁共振谱仪的8mm核磁管（室温）中（转移时间约为12s，定量的样品容量约2ml），转移完成后，立刻进行NMR检测，每隔3s，使用1.5μs小角度脉冲，观测样品极化信号峰的变化。
溶融转移后1-13C丙酸溶液超极化信号随时间变化如图7所示，由图7可知，1-13C丙酸超极化信号强度随时间呈指数衰减。
S6：进行热平衡信号累加实验：
当溶融转移后的样品溶液超极化状态完全褪去后（30min后），再使用与S6中相同脉冲参数对样品溶液的热平衡信号进行累加，检测NMR信号。
1-13C丙酸超极化状态下一次采集的信号与热平衡状态3000次累加后的NMR信号强度如图8所示，由图8可知，超极化后1-13C丙酸NMR信号强度增强了约15000倍。需要说明的是，将低温下极化完成后的固体样品溶融转移后，得到超极化后的样品溶液可以注入到细胞或是小鼠体内，进行丙酸相关代谢途径实时代谢检测。
Claims (6)
1.草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用。
2.根据权利要求1所述的草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用，其特征在于：所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，将草酰乙酸溶解于乙醇与水的混合溶剂中，乙醇与水的体积比为1~9：9~1，制备成草酰乙酸溶液，草酰乙酸的浓度为0.8~1.2M。
3.根据权利要求1所述的草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用，其特征在于：所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，通过光照草酰乙酸溶液产生草酰乙酸自由基，光照条件如下：光源波长范围为280nm-400nm，光照功率为7~40W/cm2，光照时间为100~600s。
4.一种目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于包括如下步骤：
将目标代谢小分子和草酰乙酸进行UV光照处理产生草酰乙酸自由基，随后进行溶融动态核极化，最后实时检测溶融动态核极化后的目标代谢小分子的代谢通量。
5.根据权利要求4所述的目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于：所述的目标代谢小分子为草酰乙酸自身或其他代谢小分子。
6.根据权利要求5所述的目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于：所述的目标代谢小分子为丙酸或草酰乙酸自身。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311107972.6A CN117180458A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311107972.6A CN117180458A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117180458A true CN117180458A (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=89002663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311107972.6A Pending CN117180458A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117180458A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101415446A (zh) * | 2006-03-29 | 2009-04-22 | 通用电气医疗集团股份有限公司 | 生产超极化的羧酸盐和磺酸盐的方法 |
| CN101506179A (zh) * | 2006-08-30 | 2009-08-12 | 通用电气医疗集团股份有限公司 | 动态核极化(dnp)的方法及用于所述方法的化合物和组合物 |
| CN101730504A (zh) * | 2007-05-17 | 2010-06-09 | 通用电气公司 | 使用包含超极化13c-丙酮酸盐的成像介质使肿瘤分级的mr方法 |
| CN101970014A (zh) * | 2007-07-26 | 2011-02-09 | 通用电气医疗集团英国有限公司 | 包含超极化的13c-乳酸盐的成像介质及其用途 |
| CN102083470A (zh) * | 2008-05-02 | 2011-06-01 | 通用电气公司 | 应用超极化13c-丙酮酸盐,通过13c-mr检测测定丙氨酸转氨酶(alt)活性的方法 |
| CN102858377A (zh) * | 2010-05-03 | 2013-01-02 | 通用电气健康护理有限公司 | 测定ldh活性的超极化的乳酸盐造影剂 |
| CN104981256A (zh) * | 2013-01-31 | 2015-10-14 | 伯拉考成像股份公司 | 作为mr中的代谢标记的超极化酯类 |
| CN105683144A (zh) * | 2013-10-28 | 2016-06-15 | 伯拉考成像股份公司 | 用于制备超极化羧酸酯化合物的方法 |
| CN110988011A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种用于动态核极化系统的双频dnp探头系统及其装配方法 |
| CN113820636A (zh) * | 2021-11-19 | 2021-12-21 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 蓝宝石盒型窗连接的溶融型动态核极化探头波导传输结构 |
-
2023
- 2023-08-31 CN CN202311107972.6A patent/CN117180458A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101415446A (zh) * | 2006-03-29 | 2009-04-22 | 通用电气医疗集团股份有限公司 | 生产超极化的羧酸盐和磺酸盐的方法 |
| CN101506179A (zh) * | 2006-08-30 | 2009-08-12 | 通用电气医疗集团股份有限公司 | 动态核极化(dnp)的方法及用于所述方法的化合物和组合物 |
| CN101730504A (zh) * | 2007-05-17 | 2010-06-09 | 通用电气公司 | 使用包含超极化13c-丙酮酸盐的成像介质使肿瘤分级的mr方法 |
| CN105054933A (zh) * | 2007-05-17 | 2015-11-18 | 通用电气公司 | 使用包含超极化13c-丙酮酸盐的成像介质使肿瘤分级的mr方法 |
| CN101970014A (zh) * | 2007-07-26 | 2011-02-09 | 通用电气医疗集团英国有限公司 | 包含超极化的13c-乳酸盐的成像介质及其用途 |
| CN102083470A (zh) * | 2008-05-02 | 2011-06-01 | 通用电气公司 | 应用超极化13c-丙酮酸盐,通过13c-mr检测测定丙氨酸转氨酶(alt)活性的方法 |
| CN102858377A (zh) * | 2010-05-03 | 2013-01-02 | 通用电气健康护理有限公司 | 测定ldh活性的超极化的乳酸盐造影剂 |
| CN104981256A (zh) * | 2013-01-31 | 2015-10-14 | 伯拉考成像股份公司 | 作为mr中的代谢标记的超极化酯类 |
| CN105683144A (zh) * | 2013-10-28 | 2016-06-15 | 伯拉考成像股份公司 | 用于制备超极化羧酸酯化合物的方法 |
| CN110988011A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种用于动态核极化系统的双频dnp探头系统及其装配方法 |
| CN113820636A (zh) * | 2021-11-19 | 2021-12-21 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 蓝宝石盒型窗连接的溶融型动态核极化探头波导传输结构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHRISTIAN HILTY等: "Application of Blind Source Separation to Real-Time Dissolution Dynamic Nuclear Polarization", 《ANAL. CHEM.》, vol. 84, 15 December 2014 (2014-12-15), pages 1004 - 1008 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Automated transfer and injection of hyperpolarized molecules with polarization measurement prior to in vivo NMR | |
| Harris et al. | Hyperpolarized 13C NMR studies of glucose metabolism in living breast cancer cell cultures | |
| EP2972441B1 (en) | Method for the generation of radicals for dynamic nuclear polarization and uses thereof for nmr, mrs and mri | |
| Carpenter et al. | 13C-labelled microdialysis studies of cerebral metabolism in TBI patients | |
| Chaumeil et al. | Studies of metabolism using 13C MRS of hyperpolarized probes | |
| Azarkh et al. | Intracellular conformations of human telomeric quadruplexes studied by electron paramagnetic resonance spectroscopy | |
| CN103773369B (zh) | 钆(ш)-碳量子点和其制备方法以及其在磁共振-荧光双模态成像探针中的应用 | |
| Lumata et al. | Dissolution DNP-NMR spectroscopy using galvinoxyl as a polarizing agent | |
| Kiswandhi et al. | Impact of Ho 3+-doping on 13 C dynamic nuclear polarization using trityl OX063 free radical | |
| Torres et al. | Molecular features toward high photo-CIDNP hyperpolariztion explored through the oxidocyclization of tryptophan | |
| CN117180458A (zh) | 草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用 | |
| US5413917A (en) | Method of determining sources of acetyl-CoA under nonsteady-state conditions | |
| CN114271792A (zh) | 近红外第二窗口检测pH的双通道比率荧光传感器及其制备方法和应用 | |
| Negroni et al. | Missing pieces in structure puzzles: How hyperpolarized NMR spectroscopy can complement structural biology and biochemistry | |
| Döller et al. | A case study on the influence of hydrophilicity on the signal enhancement by dynamic nuclear polarization | |
| CN110044945B (zh) | 一种基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法 | |
| Colombo Serra et al. | Hyperpolarized 13C‐labelled anhydrides as DNP precursors of metabolic MRI agents | |
| Zanella et al. | Radical‐free hyperpolarized MRI using endogenously occurring pyruvate analogues and UV‐induced nonpersistent radicals | |
| WO1994002865A1 (en) | Detection of nitric oxide using electron spin resonance | |
| Gamliel et al. | Signal enhancement of hyperpolarized 15N sites in solution—increase in solid‐state polarization at 3.35 T and prolongation of relaxation in deuterated water mixtures | |
| CN106745168B (zh) | 一种硫酸钆钠的制备方法及应用 | |
| Kim et al. | Indirect detection of intermediate in decarboxylation reaction of phenylglyoxylic acid by hyperpolarized 13 C NMR | |
| Moreno et al. | Transfer of hyperpolarization from long T1 storage nuclei to short T1 neighbors using FLOPSY-8 | |
| US20230400538A1 (en) | Use of lactic acid in hyperpolarization for magnetic resonance applications | |
| EP3174558B1 (en) | Preparation of amorphous samples for dnp from solid crystalline substrates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |