Laser spor terapi, næringsstoffer, toksiner

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere har udviklet en laser-baseret bordplade enhed til at måle kulstof-14 (radiocarbon).

I biologiske systemer, kulstof-14 ( ¹⁴ C) kan bruges som et biokemisk sporstof til at spore mikrodoser af næringsstoffer, toksiner og terapeutika hos mennesker og dyr. For eksempel, det ¹⁴ C kan bindes til et vitamin. Når et menneske indtager vitaminet, forskere kan spore, hvor meget af vitaminet der metaboliseres, og hvor meget der udskilles gennem urinanalyse.

Til sporstofundersøgelser i biokemiske systemer, ¹⁴ C-koncentrationer skal måles nøjagtigt ved og over den naturlige forekomst. I fortiden, dette blev typisk gjort med accelerator massespektrometri (AMS). AMS åbnede nye forsøgsregimer såsom lægemiddelforsøg i human fase ved brug af subterapeutiske doser. Imidlertid, AMS' kompleksitet og omkostninger har begrænset denne målemetode og andre afledte teknikker. På grund af AMS' begrænsninger, Livermore-forskere udviklede en ny enhed til undersøgelser af biologiske sporstoffer.

Cavity ring-down spektroskopi (CRDS) er dukket op som en laserbaseret metode, der kan ¹⁴ C mål. Livermore-forskere udviklede et CRDS-spektrometer, der er i stand til at måle kulstof-14 til biologiske undersøgelser. "Vi har udviklet en ¹⁴ C-spektrometer, der balancerer kompleksitet og følsomhed for biologisk ¹⁴ C målinger, " sagde Daniel McCartt, leder af projektet. "Den bruger robuste, moden hardware, velegnet til nøglefærdig operation."

Laboratoriets Center for Massespektrometri (CAMS) samarbejdede med Picarro Inc. Det nye laserbaserede system supplerer ionkildeacceleratoren med en mere tilgængelig, bordplade enhed, som blev patenteret i sidste uge.

Biologiske prøver skal homogeniseres, tørret og derefter forbrændt til kuldioxid for både AMS og CRDS. For traditionel AMS, kuldioxiden reduceres derefter til grafit. Dette kræver cirka 12 timer. CRDS-systemet måler ¹⁴ C indholdet af den forbrændte kuldioxid, og en prøve kan fremstilles på få minutter.

For et farmakokinetisk casestudie, forskere brugte marsvin som modelorganisme, og kulstof-14-indholdet i prøver blev målt med CRDS og sammenlignet med AMS-resultater. Marsvin blev doseret med 100 mg af en oxim-acetyltransferase-reaktivator, og vævs- og plasmaprøver blev taget i en geometrisk tidsserie. Marsvins-CRDS-casestudiet reproducerede nøjagtigt AMS-resultaterne ved hjælp af relativt simpel hardware, og nul daglige justeringer af det optiske CRDS-system.