Rapid Scan Biomedical EPR Spectroscopy and Imaging

快速扫描生物医学 EPR 光谱和成像

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): A new and innovative electron paramagnetic resonance (EPR) methodology will be developed for in vivo spectroscopy, imaging and biomedical research. A partnership of engineers, research scientists, clinicians, and industry propose to design and build rapid-scan EPR systems operating at 250 MHz and at L-band (ca. 1.2 GHz). The emphasis is on careful engineering of the spectrometer systems, including magnet, scan coils, resonator, and data acquisition to optimize physiological EPR signal acquisition for in vivo spectroscopy and imaging at the low RF frequencies that are accepted as the best compromises between penetration depth and signal to noise for in vivo animal studies. Rapid-scan EPR encompasses the regime in which the magnetic field sweep is fast relative to relaxation times, which is a newly developed intermediate regime between CW and pulsed EPR. Direct-detection rapid-scan EPR signals provide the absorption lineshape directly, reveal electron spin relaxation times without requiring high incident power, and provide accurate relative amplitudes of peaks in rapidly decaying signals. The Specific Aims are: (1) Build a dedicated rapid-scan spectrometer at L-band (ca. 1.2 GHz) with scan rates optimized for biomedical, in vivo, and imaging experiments. (2) At 250 MHz build improved resonators, rapid-scan coils and drivers, and optimize the rapid-scan bridge. (3) Build a 250 MHz rapid-scan bridge, resonator, and magnetic field scan coil unit at the University of Denver and install it at the University of Chicago Center for In Vivo Imaging of Physiology, where it will be used to image oxygen concentrations in animal tumors. The benefits of traditional CW imaging, pulsed EPR imaging, and rapid-scan imaging for oximetry and oncology will be compared. (4) Design, build and test hardware/software systems for acquisition of the rapid-scan signal and post-processing of spectral information that will be used at 250 MHz and at L-band.
描述(由申请人提供):将开发一种新的创新电子顺磁共振(EPR)方法,用于体内光谱、成像和生物医学研究。工程师、研究科学家、临床医生和业界合作提议设计和构建在 250 MHz 和 L 频段(约 1.2 GHz)运行的快速扫描 EPR 系统。重点是对光谱仪系统进行精心设计,包括磁体、扫描线圈、谐振器和数据采集,以优化低 RF 频率下体内光谱和成像的生理 EPR 信号采集,这被认为是穿透深度和穿透深度之间的最佳折衷方案。用于体内动物研究的信噪比。快速扫描 EPR 涵盖磁场扫描相对于弛豫时间较快的状态,这是一种新开发的介于 CW 和脉冲 EPR 之间的中间状态。直接检测快速扫描 EPR 信号直接提供吸收线形,无需高入射功率即可揭示电子自旋弛豫时间,并提供快速衰减信号中峰值的准确相对振幅。具体目标是: (1) 构建专用的 L 波段(约 1.2 GHz)快速扫描光谱仪,其扫描速率针对生物医学、体内和成像实验进行了优化。 (2) 在 250 MHz 下构建改进的谐振器、快速扫描线圈和驱动器,并优化快速扫描桥。 (3) 在丹佛大学建造250 MHz快速扫描电桥、谐振器和磁场扫描线圈单元,并将其安装在芝加哥大学生理学体内成像中心,用于对氧浓度进行成像在动物肿瘤中。将比较传统 CW 成像、脉冲 EPR 成像和快速扫描成像在血氧测定和肿瘤学方面的优势。 (4) 设计、构建和测试硬件/软件系统,用于采集将在 250 MHz 和 L 波段使用的快速扫描信号和光谱信息的后处理。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rapid-Scan EPR of Nitroxide Spin Labels and Semiquinones.
  • DOI:
    10.1016/bs.mie.2015.06.027
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Eaton SS;Eaton GR
  • 通讯作者:
    Eaton GR
Comparison of Continuous Wave, Spin Echo, and Rapid Scan EPR of Irradiated Fused Quartz.
  • DOI:
    10.1016/j.radmeas.2011.03.035
  • 发表时间:
    2011-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Mitchell DG;Quine RW;Tseitlin M;Meyer V;Eaton SS;Eaton GR
  • 通讯作者:
    Eaton GR
Uncertainty analysis for absorption and first-derivative EPR spectra.
  • DOI:
    10.1002/cmr.a.21248
  • 发表时间:
    2012-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Tseitlin, Mark;Eaton, Sandra S.;Eaton, Gareth R.
  • 通讯作者:
    Eaton, Gareth R.
Use of polyphase continuous excitation based on the Frank sequence in EPR.
  • DOI:
    10.1016/j.jmr.2011.06.005
  • 发表时间:
    2011-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Tseitlin, Mark;Quine, Richard W.;Eaton, Sandra S.;Eaton, Gareth R.
  • 通讯作者:
    Eaton, Gareth R.
Rapid-scan EPR of immobilized nitroxides.
固定化硝基氧的快速扫描 EPR。
  • DOI:
    10.1016/j.jmr.2014.08.008
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu,Zhelin;Quine,RichardW;Rinard,GeorgeA;Tseitlin,Mark;Elajaili,Hanan;Kathirvelu,Velavan;Clouston,LauraJ;Boratyński,PrzemysławJ;Rajca,Andrzej;Stein,Richard;Mchaourab,Hassane;Eaton,SandraS;Eaton,GarethR
  • 通讯作者:
    Eaton,GarethR
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  • 作者:
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Gareth R Eaton其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Rhia M Martin;Samantha Diaz;Martin Poncelet;B. Driesschaert;Eugene Barth;M. Kotecha;B. Epel;Gareth R Eaton;J. R. Biller
  • 通讯作者:
    J. R. Biller

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