New Classes of Electron Paramagnetic Resonance Imaging Probes With High-Spin Metal Complexes
具有高自旋金属配合物的新型电子顺磁共振成像探针
基本信息
- 批准号:10712009
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
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项目摘要
Project Summary/Abstract
The focus of the Zadrozny laboratory is the design of metal complexes for noninvasive sensing
of physiological chemistry. The broader goal of the effort is to make molecular probes that
overcome inherent challenges in electron paramagnetic resonance imaging (EPRI), the unpaired
electron analog to conventional 1H MRI. EPRI can sense local chemistry and could produce
comprehensive chemical and anatomical maps of the body if merged with 1H MRI. Modern EPRI
molecular imaging probes are organic radicals which require dangerous high-energy microwaves
for use in the large magnetic field of an MRI scanner. Hence, the two techniques remain
disconnected. For EPRI to enable imaging of physiological chemistry by integration with MRI, new
probes must be developed to avoid high frequency microwaves at high magnetic fields. The next
five years of the Zadrozny lab’s work involve exploring high-spin metal complexes as an
alternative platform to radicals for molecular probes in EPRI. A key inherent advantage of metal
ions is that the unique electronic feature of large zero-field splitting enables the possibility of safe,
low-frequency microwave use at high magnetic field. Hence, metal complexes with this feature
could provide a completely new set of EPRI molecular imaging probes with capabilities
unmatched by organic radicals. However, all of the basic EPR spectral properties of metal
complexes with low frequency microwaves are unmapped. The Zadrozny lab will amend this
knowledge gap. The work will use synthetic inorganic chemistry and spectroscopic analyses to
(1) understand how to target the frequency/field of the resonance to match the magnetic fields of
MRI scanners with low-frequency microwaves (2) understand how to control the linewidth of the
low-frequency EPR resonances to enhance resolution, and (3) how to merge radical/metal
chemistry in hybrid molecules to gain the advantages of both metals and radicals for a single
molecular probe system. Meeting these objectives will provide a new class of imaging probe
capable of mapping physiological chemistry in a conventional MRI scanner.
项目概要/摘要
扎德罗兹尼实验室的重点是用于非侵入式传感的金属配合物的设计
这项工作的更广泛目标是制造能够满足生理化学要求的分子探针。
克服电子顺磁共振成像(EPRI)的固有挑战,不成对
与传统 1H EPRI 的电子模拟可以感知局部化学并可以产生。
与 1H MRI 合并后可得到全面的身体化学和解剖图。
分子成像探针是有机自由基,需要危险的高能微波
因此,这两种技术仍然存在。
对于 EPRI 而言,通过与 MRI 集成实现生理化学成像是新的。
必须开发探针以避免高磁场下的高频微波。
Zadrozny 实验室五年的工作涉及探索高自旋金属配合物作为
EPRI 中分子探针自由基的替代平台是金属的一个关键固有优势。
离子的独特之处在于大零场分裂的独特电子特性使得安全、
低频微波在高磁场下使用因此,金属配合物具有这种特性。
可以提供一套全新的 EPRI 分子成像探针
然而,金属的所有基本 EPR 光谱特性是有机自由基无法比拟的。
低频微波复合物尚未绘制出来,扎德罗兹尼实验室将对此进行修改。
这项工作将利用合成无机化学和光谱分析来解决知识差距。
(1) 了解如何确定共振频率/磁场以匹配磁场
具有低频微波的 MRI 扫描仪 (2) 了解如何控制线宽
低频 EPR 共振以提高分辨率,以及 (3) 如何合并自由基/金属
杂化分子中的化学,以获得单一金属和自由基的优点
分子探针系统的实现将提供一类新型的成像探针。
能够在传统的 MRI 扫描仪中绘制生理化学图。
项目成果
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