Dispositivo y procedimiento para producir una muestra de RMN hiperpolarizada.

Dispositivo para producir una muestra hiperpolarizada fundida,

comprendiendo dicho dispositivo:

a) un criostato capaz de recibir un recipiente de retención de muestras para retener una muestra sólida polarizable;

b) un sistema de polarización nuclear dinámica para hiperpolarizar dicha muestra sólida a una temperatura del orden de 0,1 a 10 K, comprendiendo dicho sistema de polarización nuclear dinámica un imán para generar un campo magnético con una intensidad de campo de 1-25 Teslas o más dentro de dicho dispositivo y un montaje de microondas para irradiar dicha muestra;

c) medios para fundir dicha muestra sólida hiperpolarizada (4, 8) en una escala de tiempo de T1 o menor para el espín nuclear, mientras que dicho recipiente de retención de muestras se encuentra dentro de dicho criostato y dentro de dicho campo magnético y

d) un dispositivo de análisis por RMN que comprende bobinas (31-31'') para el análisis espectroscópico por resonancia magnética nuclear de dicha muestra fundida.

Dispositivo y procedimiento para producir una muestra de RMN hiperpolarizada Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos y procedimientos para fundir muestras sólidas polarizadas a la vez que se retiene un elevado nivel de polarización.

Estado de la técnica anterior

La presente invención se refiere al análisis de resonancia magnética nuclear (RMN), concretamente a la obtención de imágenes por resonancia magnética nuclear (IRMN) y a espectrometría analítica de alta resolución por RMN. La IRMN es una técnica diagnóstica que se ha convertido en particularmente atractiva para los médicos ya que no es invasiva y no implica exponer al paciente sometido a estudio a radiación potencialmente dañina, tal como rayos X. La espectrometría analítica de alta resolución por RMN se utiliza rutinariamente en la determinación de la estructura molecular.

La espectrometría por IRMN y RMN carece de sensibilidad debido a la polarización normalmente muy baja de los espines nucleares de las muestras utilizadas. Existe una variedad de técnicas para mejorar la polarización de los espines nucleares en fase sólida. Estas técnicas se conocen como técnicas de hiperpolarización y conducen a un aumento de la sensibilidad. Sin embargo, con el fin de explotar la señal de RMN para obtención de imágenes médicas en vivo la muestra polarizada tiene que ser disuelta antes de ser introducida en el objeto sometido a análisis de imagen. Además, para espectrometría analítica por RMN in vitro, puede ser ventajoso a menudo disolverla muestra sólida polarizada. Existe un problema ya que la muestra sólida polarizada tiene que ser disuelta y transferida al imán de RMN con una pérdida de polarización mínima. La solicitud de patente N.°: WO 993558 menciona un procedimiento para disolver una muestra sólida polarizada. En este procedimiento, la muestra polarizada se extrajo manualmente del criostato y en un segundo se disolvió en óxido de deuterio a 4 °C a la vez que se sometía a un campo magnético de ,4 T. Este procedimiento mejoró la polarización en un factor de hasta 21 en comparación con otros procedimientos para producir una solución conteniendo muestra polarizada. Sin embargo este procedimiento presenta la desventaja de que como la muestra se mueve manualmente es difícil obtener resultados reproducibles. Esto es debido a que la polarización se ve afectada por la velocidad y la suavidad con la que se extrae la muestra polarizada del criostato y es muy difícil que diferentes operarios garanticen que levantan la muestra polarizada con la misma velocidad y con un movimiento fluido.

Los tres documentos: Ishol et al., "Nuclear Spin-Lattice Relaxation in Solid and Liquid 15N2 and 14N2*", JMR, 23, 313-32, 1976;

Borisov B. F. et al., "Solidification and melting of mercury in a porous glass as studied by NMR and acoustictechniques", Phys. Rev. B. no 9, 1998, pp. 5329-5335; y

Bruker Almanac 1996, noviembre 1995, p. 14, 15, 26, 27

dan a conocer espectrómetros de RMN ordinarios. Los dispositivos dados a conocer en estos documentos no satisfacen los requerimientos de un dispositivo necesario para la presente invención. Con el fin de disolver una muestra sólida polarizada con una pérdida mínima de polarización se necesita un dispositivo en el que la muestra se funda mientras está dentro del dispositivo en el que se polarizó. Los documentos anteriores dan a conocer espectrómetros de RMN que no contienen medios de polarización nuclear dinámica que comprenden medios de producción de un campo magnético y medios para fundir la muestra polarizada DNP mientras está dentro de un criostato y dentro de un campo magnético.

El documento WO-A-23797 describe polarización nuclear dinámica de 129Xe. Un dispositivo contiene un refrigerador de dilución de carga superior y un sistema de imán con una cámara de dedo frío que contiene en el orificio la muestra de 129Xe. Se expone que se emplea un montaje de microondas para DNP, sin embargo este montaje de microondas no es parte del dispositivo que se describe en el ejemplo. Además no se describe que el dispositivo del ejemplo 1 contenga ningún medio de fusión. El xenón se puede calentar pero no fundir aislándolo térmicamente de la "cámara de mezclado", aparentemente una cámara en la que se mezclan xenón y oxígeno (sin DNP). Además se describe la licuefacción del xenón, aunque el dispositivo aparentemente no contiene tales medios de licuefacción.

El propósito de la presente invención es proporcionar procedimientos y dispositivos para mejorar el procedimiento del estado de la técnica anterior para producir una muestra polarizada con un elevado nivel de polarización.

Resumen de la invención

De acuerdo con la presente invención, por lo menos algunos de los problemas con el estado de la técnica anterior se

resuelven mediante un dispositivo que tiene las características de la reivindicación independiente 1 y procedimientos que tienen las características mencionadas en la reivindicación 5. En concreto, la presente invención proporciona un procedimiento y medios para fundir una muestra sólida polarizada a partir de una unidad de polarización con una pérdida mínima de polarización. Se describen dispositivos y procedimientos para producir muestras fundidas (hiper)polarizadas, 5 por ejemplo, sustancias de contraste o muestras analíticas.

Dispositivos y procedimientos mejorados adicionalmente tienen las características mencionadas en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato de polarización con medios para fundir una muestra polarizada por el aparato de polarización, es decir, la muestra sólida polarizada se funde mientras está dentro del 1 dispositivo en el que se polarizó. En un modo de realización preferido de la invención, la cámara de polarización de la unidad de polarización y la cámara de fusión se combinan en una única cámara. De acuerdo con la invención, el dispositivo para producir una muestra fundida hiperpolarizada contiene un dispositivo de análisis por RMN que comprende bobinas para el análisis espectrográfico por resonancia magnética nuclear de dicha muestra fundida. De acuerdo con la presente invención, la polarización se puede conseguir, entre otros, mediante el uso de una sustancia de polarización, por 15 ejemplo un compuesto que comprende radicales libres orgánicos paramagnéticos. Los datos de RMN obtenidos mediante el uso de dispositivos y procedimientos de acuerdo con la presente invención pueden ser datos de imágenes de RMN y/o datos de espectrometría por RMN.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un primer modo de realización de un dispositivo de acuerdo con la 2 presente Invención;

la figura 2 muestra un modo de realización de un recipiente de retención de muestras de acuerdo con la presente Invención;

la figura 3 muestra esquemáticamente un modo de realización de un circuito de medición de resonancia magnética.

Descripción detallada de modos de realización que ilustran la invención

En procedimientos y dispositivos de acuerdo con la presente invención, se puede polarizar una muestra sólida de la muestra que se va a polarizar mientras se encuentra todavía en la fase sólida mediante cualquier procedimiento adecuado conocido, por ejemplo polarización por fuerza bruta, polarización nuclear dinámica o el procedimiento del refrigerador de espín, mientras se mantiene a una temperatura baja (por ejemplo, por debajo de 1 K) en un campo magnético fuerte (por ejemplo, 1-25 T). Una vez que la muestra sólida se ha polarizado, se funde con una pérdida mínima de polarización. 3 En lo que sigue la expresión "medios de fusión" se considerará con el siguiente significado: un dispositivo capaz de proporcionar suficiente energía a la muestra sólida polarizada para fundirla.

De acuerdo con la presente invención, la fusión tiene lugar en un dispositivo combinado de polarización, fusión y análisis de RMN.

La ventaja de la invención descrita es que proporciona medios para disolver una muestra sólida polarizada con una 35 pérdida mínima de polarización de un modo repetible. Esto es crucial para el uso de técnicas de hiperpolarización en estado sólido en obtención de imágenes médicas y análisis de espectrometría por RMN in vitro de alta resolución. En solución, las líneas de RMN son estrechas. Esto mejora considerablemente la relación señal a ruido y la resolución espectral y ofrece asimismo ventajas técnicas ya que las muestras no tienen que ser giradas como en relación con muestras sólidas.

Para la mayoría de las muestras sólidas, la tasa de relajación... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para producir una muestra hiperpolarizada fundida, comprendiendo dicho dispositivo:

a) un criostato capaz de recibir un recipiente de retención de muestras para retener una muestra sólida polarizable;

b) un sistema de polarización nuclear dinámica para hiperpolarizar dicha muestra sólida a una temperatura del orden de ,1 a 1 K, comprendiendo dicho sistema de polarización nuclear dinámica un imán para generar un campo magnético con una intensidad de campo de 1-25 Teslas o más dentro de dicho dispositivo y un montaje de microondas para irradiar dicha muestra;

c) medios para fundir dicha muestra sólida hiperpolarizada (4, 8) en una escala de tiempo de Ti o menor para el espín nuclear, mientras que dicho recipiente de retención de muestras se encuentra dentro de dicho criostato y dentro de dicho campo magnético y

d) un dispositivo de análisis por RMN que comprende bobinas (31-31") para el análisis espectroscópico por resonancia magnética nuclear de dicha muestra fundida.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos medios para fundir dicha muestra sólida hiperpolarizada y dichas bobinas (31-31") están adaptados de tal modo que la fusión de dicha muestra hiperpolarizada puede tener lugar en la misma área que el análisis de dicha muestra fundida hiperpolarizada.

3. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que los medios para fundir dicha muestra sólida hiperpolarizada son ultrasonidos, calentamiento por microondas, irradiación láser, radiación o conducción.

4. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en el que el recipiente de retención de muestras es un soporte de múltiples muestras y diversas muestras sólidas polarizables se pueden hiperpolarizar a la vez o secuencialmente.

5. Procedimiento para producir una muestra fundida hiperpolarizada que comprende las etapas de:

a) introducir una muestra en un recipiente de retención de muestras en el criostato de un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

b) hiperpolarizar dicha muestra dentro de dicho criostato de dicho dispositivo por medio del sistema de polarización nuclear dinámica de dicho dispositivo;

c) fundir dicha muestra hiperpolarizada en una escala de tiempos de Ti o menor para el espín nuclear mientras se encuentra dentro de dicho criostato (2) y dentro del campo magnético producido por los medios de producción de campo magnético de dicho dispositivo;

y

d) realizar un análisis espectroscópico por resonancia magnética nuclear de dicha muestra fundida hiperpolarizada con las bobinas (31-31") para el mencionado análisis de dicha muestra fundida hiperpolarizada de dicho dispositivo.