一个连续流生物反应器系统,用于高通量超极化代谢流量分析

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 代谢成像 - 代谢成像
• 核磁共振光谱学 核磁共振光谱学

背景情况:

• 超极化碳-13 (C) 化合物对于医学成像和光谱学的实时代谢监测至关重要.
• 虽然放射性生物标志物越来越受欢迎,但活检仍然是许多诊断的黄金标准.
• 生物反应器提供了一个可控的环境,用于ex vivo活检分析,这对于监测治疗反应至关重要.

研究的目的:

• 提出一个概念验证的生物反应器和微线圈阵列,用于同时进行多个活检样本的ex vivo代谢NMR光谱.
• 为了证明这种设置对超极化C实验和代谢速率常数提取的实用性.
• 评估生物反应器对细胞和组织样本的保存能力.

主要方法:

• 开发一种具有微线圈接收阵列的新型生物反应器系统,可同时分析多达三个活检样本.
• 在ML-1白血病细胞的代谢性NMR光谱学实验中利用高极化[1-¹³C]pyruvate.
• 对酸盐转化为乳酸盐的动力分析和对样本随时间的保存情况的评估.

主要成果:

• 该系统成功地进行了具有高可重现性 (CV) 的多样本碳-13超极化实验.
• 该设置显示了区分乳酸生产30-40%变化的统计能力,表明了治疗效应.
• 在生物反应器中,ML-1白血病细胞保存了至少6小时,大鼠大脑组织片至少1小时.

结论:

• 开发的生物反应器系统提供了一个强大的和用户友好的平台,用于高通量ex vivo代谢研究,使用超极化C NMR光谱学.
• 这项技术有助于精确监测细胞代谢和各种组织类型的治疗疗效.
• 该设置为个性化医学和药物开发领域的先进研究奠定了基础.