小动物自由基成像系统

小动物自由基成像系统

波兰Novilet公司推出的小动物自由基成像系统ERI TM 600,采用突破性的新一代高速电子顺磁共振(EPR)成像技术,能够对小动物体内的自由基、氧分压等指标进行活体成像。具有分辨率高、高敏感度、高采集速度等特点。非常适合监测生物体内的绝对氧分压,氧化还原态,氧化应激和pH等参数,并能够重构出三维图像。


应用领域

+  肿瘤实时监测成像

+  神经退行性疾病诊断

+  脑神经系统疾病氧化还原状态成像 

+  肿瘤氧分压成像  

+  缺氧区域氧浓度监测与缺氧机制研究

+  活性氧成像和氧化应激

ERI TM 600工作原理


向小动物体内注射含未成对电子的自旋探针,小鼠内的生理环境会影响自旋探针的波谱特性,当施加一个磁场时,仪器可检测未成对电子在外加磁场中的跃迁,进而获得探针在每个位置的含量,摄取及排出速率和转化速率等数据并构建图像。


专为活体动物所开发的样品池。

具备温度控制、换气和鼠脑固定装置。


高精度位移台控制装置,

保证测量位置的精确。




ERI TM 600设备参数


灵敏度

(25g小鼠样本体内测量OXO63)

标记物浓度:70 μl( 90 mM, 剂量 0.25 μM/g)

信噪比:112(100 ms 测量时间)

分辨率

数字分辨率:16 bit

磁体分辨率:10 mG

稳定性

磁场噪音:5 mG

磁场稳定性:20 mG

波源

工作频率:575 MHz

最大校准输出功率:500 mW

共鸣器

最大调制幅度: 50 G

调制频率: 1 kHz

相位分辨率:数字 0.01

q因子:最高800

样品腔孔径:34 mm

测量体积: 20 cm3

磁体性能

最大磁场强度:500 G

磁场均匀性: 20 ppm

梯度强度:13 G/cm

磁体和磁体电源有自己的冷却系统

磁场控制器性能

磁场设定分辨率:10 mG

扫描速度:最高 300 000 G / s

磁场范围: 0.01 G – 500 G   for CW and 0.01 G – 50 G for rapid scan

信号通道性能

扫描方法: CW, multiharmonics, rapid scan

光谱测量时间: 1 ms – 10 s

3D图像测量时间: 最快4.5 s (225   projections)


■  监测自由基在体内随时间的分布与药代动力学


■  与CT联用实现对自由基在颅骨表面的共定位


■  小鼠整体3D动态电子共振成像


向小鼠体内注射自旋探针后,仪器检测探针信号强度:探针先散布至全身,随着时间推移在膀胱中聚集。每张三维图像成像间隔4.5 s,由225张投射图像组合而成。


图1  自旋探针在小鼠体内的

空间分布








■   肿瘤氧分压成像


裸鼠植入LNCap(人前列腺癌)12天后,注射自旋探针,整体检测氧分压。肿瘤病灶区域相比其他区域氧分压显著降低。三维图像成像间隔8 min,由8000张投射图像组合而成。



1. Elas, Martyna, et al. "Electron Paramagnetic Resonance Imaging-Solo and Orchestra." Medical Imaging Methods. Springer, Singapore, 2019. 1-42.

2. Gonet, Michal, Boris Epel, and Martyna Elas. "Data processing of 3D and 4D in-vivo electron paramagnetic resonance imaging co-registered with ultrasound. 3D printing as a registration tool." Computers & Electrical Engineering 74 (2019): 130-137.

3. Elas, M. "Martyna Elas, Martyna Krzykawska-Serda, Michał Gonet, Anna Kozińska, and Przemysław M. Płonka." Medical Imaging Methods: Recent Trends (2019): 1

4. Czechowski, T., et al. "Adaptive Modulation Amplitude in 2D Spectral-Spatial EPR Imaging." Acta Physica Polonica A 133.3 (2018): 710-712.

5. Penkala, Krzysztof, et al. "Graphene-based electrochemical biosensing system for medical diagnostics." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.

6. Chlewicki, Wojciech, et al. "Performance of image reconstrucion algorithms in electron paramagnetic resonance tomography with multiharmonic analysis." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.