自由基是具有非偶電子的基團(tuán)或原子，它具有非常強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。在生物體內(nèi)，自由基高度的化學(xué)活性使得它可以與各類(lèi)生物大分子反應(yīng)使其變性，這使它成為了把生物體的“雙刃劍”：在炎癥反應(yīng)中自由基可以攻擊外來(lái)病原體來(lái)保護(hù)生物體自身，而過(guò)度的自由基又會(huì)導(dǎo)致DNA變性甚至細(xì)胞壞死和凋亡。因此檢測(cè)自由基的含量，尤其是在體內(nèi)檢測(cè)尤為重要。

    以氧化氮為代表的自由基藥物直是藥物學(xué)研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的藥代動(dòng)力學(xué)自由基測(cè)量，需要從生物體的不同部位提取體液，然后再使用電子順磁共振波譜儀（electron paramagnetic resonance，EPR）來(lái)測(cè)量體液樣品內(nèi)的自由基含量。然而如何在生物體內(nèi)定點(diǎn)、定時(shí)、定量地檢測(cè)釋放自由基藥物，以及如何在時(shí)間、空間、劑量上測(cè)量生物體內(nèi)的自由基藥物，直是藥代動(dòng)力學(xué)域的難題。

    波蘭Novilet公司新推出的小動(dòng)物活體自由基檢測(cè)系統(tǒng)ERI TM 600，是款可對(duì)小鼠與大鼠等動(dòng)物進(jìn)行活體順磁成像的商業(yè)化儀器。ERI TM 600突破了傳統(tǒng)電子順磁共振波譜儀僅能對(duì)體外提取物進(jìn)行定量分析的局限，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小鼠體內(nèi)的自由基藥物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的3D/2D實(shí)時(shí)成像觀測(cè)。同時(shí)ERI TM 600配置了溫度控制與呼吸監(jiān)測(cè)儀，有效保證小動(dòng)物在成像時(shí)維系正常的生理活動(dòng)。

ERI TM 600成像原理圖

    ERI TM 600成像非常簡(jiǎn)單，僅需將小鼠麻醉之后，對(duì)荷瘤小鼠與對(duì)照小鼠注射OX063自旋探針即可。ERI TM 600在2分鐘內(nèi)可對(duì)小鼠進(jìn)行255個(gè)投影掃描（25 cm²，精度500 μm），獲得系列的2D圖像，然后通過(guò)軟件對(duì)這些2D圖像進(jìn)行重構(gòu)，獲得小鼠的實(shí)時(shí)3D圖像。

ERI TM 600成像結(jié)果

    近期發(fā)表于J. Phys. Chem.C的工作“Dynamic Electron Paramagnetic Resonance Imaging: Modern Technique for Biodistribution and Pharmacokinetic Imaging”表明與荷瘤小鼠相比，對(duì)照組小鼠探針（尤其在腫瘤部位）分布均勻。荷瘤小鼠探針的信號(hào)強(qiáng)度、峰值時(shí)間、流入流出比等藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)與對(duì)照小鼠差異明顯。將3D成像圖與小鼠體表照片相擬合，可以明顯觀察到腫瘤部位的ERI探針成像表征的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)異常。ERI TM 600所得3D圖像可以更加直觀、準(zhǔn)確、長(zhǎng)時(shí)間地展現(xiàn)自由基藥物在小鼠體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)分布。

    作為中國(guó)與進(jìn)行進(jìn)技術(shù)、進(jìn)儀器交流的重要橋頭堡，Quantum Design中國(guó)于2020年初引進(jìn)了波蘭Novilet公司的進(jìn)產(chǎn)品小動(dòng)物活體自由基檢測(cè)系統(tǒng)——ERI TM 600，歡迎感興趣的老師咨詢！

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