تردد خلط الماسح الكشف المغناطيسي لتصوير الجزيئات المغناطيسية في عينات مستو

وقد وجدت النانوية المغناطيسية (MNP) تطبيقات على نطاق واسع في علم الأحياء الجزيئي والطب، أي للتلاعب من الجزيئات الحيوية والخلايا ^{واحدة 1،} لوصفها بشكل انتقائي الكيانات المستهدفة للكشف، ^{2، 3} لتعديل الكروماتين، ⁴ ولعزل مرنا وعلاج السرطان ⁵ نظرا لخصائصها مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic، فهي مفيدة بشكل خاص للتصوير الطبي. ويمكن أن تستخدم، على سبيل المثال، وعوامل التباين أو استشفاف التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أو التصوير قابلية استخدام فائق التوصيل الكم تدخل الجهاز (الحبار) للكشف عن ^{2 و 6} النانوية مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic العائد على النقيض من جيد إلى الأنسجة المختلفة للإنسان الهيئة التي هي عبر؛ بطريق أو متوازي المغنطيسية. ⁷ وهكذا، فإن الجسيمات يمكن بسهولة أن تستخدم للحصول على الصور الطبية من أجزاء جسم الإنسان مع القرار المكانية جيد نسبيا وحساسية. ⁸

خيمة "> والتصوير الجسيمات المغناطيسية (MPI) تقنية عرضته GLEICH وWeizenecker ⁹ يستفيد من استقامة من مغنطة الجسيم. وفي الصفر أو ضعف التحيز المجال المغناطيسي، واستجابة لحركة الأشخاص الطبيعيين إلى الإثارة المتردد التردد و قوية نظرا ل قابليتها الكبيرة على وجه الخصوص، مغنطة غير الخطية الجسيم يثير توليد التوافقيات ن · و، مع ن = 2، 3، 4 … في ارتفاع التحيز المجال المغناطيسي، واستجابة التوافقية تصبح ضعيفة لأن الجزيئات المشبعة مغناطيسيا. وفي تقنية MPI، وممغنط العينة تماما باستثناء خط خالية من الميدان (FFL) أو نقطة خالية من الميدان (برنامج المسافر المتميز). جسيمات فقط تقع بالقرب من هذا الخط أو نقطة ستساهم في استجابة غير خطية من العينة. ومع حركة لبرنامج المسافر المتميز والعمل لفائف استقبال مناسبة، GLEICH وWeizenecker الحصول على الصور MPI مع القرار المكانية من 1 ملم.

لكيالحصول على معلومات عن التوزيع المكاني لحركة الأشخاص الطبيعيين، واستخدمت طريقتين عادة، والحركة الميكانيكية للاستشعار فيما يتعلق عينة، أو حركة FFL / برنامج المسافر المتميز عن طريق الكهربائي. ^{2، 3} وفي الحالة الأخيرة، وتقنيات الصورة اعادة الاعمار مثل التوافقي الفضاء MPI ³ أو X-الفضاء MPI ^{10، 11، 12} مطلوبة. يتم تحديد القرار المكانية من معهد ماكس بلانك من خصائص الإلتواء من الإثارة والكشف عن ملفات فضلا عن خصائص التدرج المجال المغناطيسي. وهذا يسمح خوارزميات صورة إعادة الإعمار للحصول على تحسين القرار على القرار الأصلي، والتي يتم تحديدها حسب الحجم والمسافة بين لفائف صغيرة فضلا عن توزيع المجال المغناطيسي تحكمها معادلات ماكسويل.

وعادة ما تتألف ماسحة MPI من مغناطيس قوي لمغنطة العينة كلها، وهو نظام لفائف السيطرة عليها لتوجيه وFFL أو برنامج المسافر المتميز عبر العينة، وexcitatio عالية الترددنظام لفائف ن، ونظام لفائف الكشف عن التقاط استجابة غير خطية من العينة. تم نقل FFL / برنامج المسافر المتميز بشكل مستمر من خلال حجم العينة في حين يتم تسجيل استجابة التوافقية من هذه المنطقة عينة غير المشبعة. من أجل تجنب مشكلة تركيب العينة إلى الماسح الضوئي، وقد ثبت ماسح ضوئي MPI من جانب واحد من قبل Gräfe وآخرون. ^13، ولكن على حساب الأداء المنخفض. ويتم الحصول على أفضل النتائج إذا حاصرت عينة من المغناطيس وملفات. لأن عينة لابد من ممغنطة تماما باستثناء المنطقة FFL / برنامج المسافر المتميز، والأسلوب يتطلب المغناطيس كبيرة نسبيا وقوية مع مياه التبريد، مما يؤدي إلى نظام MPI ضخمة نوعا ما، والثقيلة.

ويستند نهجنا على تردد خلط في منحنى مغنطة غير الخطية من الجسيمات مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic ¹⁴ عندما يتعرضون-paramagnets فائقة للمجالات المغناطيسية في ترددين متميزة (و ₁ و f </ م> _2)، الترددات المبلغ يمثل تركيبة خطية م · و ₁ + ن · و ₂ (مع أرقام صحيحة م، ن) يتم إنشاؤها. وقد تبين أن ظهور هذه المكونات هي محددة للغاية للاستقامة من منحنى مغنطة من الجسيمات. ¹⁵ وبعبارة أخرى، عندما يتعرض عينة حركة الأشخاص الطبيعيين في وقت واحد إلى حقل مغناطيسي القيادة في التردد و ₂ وحقل التحقيق في التردد و _1، وجزيئات تولد حقلا ردا على التردد و ₁ + 2 · و _2. ان هذا التردد المبلغ لن تكون موجودة بدون عينة غير الخطية مغناطيسيا، وبالتالي فإن خصوصية عالية للغاية. نحن استدعاء هذا الأسلوب "تردد خلط الكشف المغناطيسي" (FMMD). يتم التحقق من التجربة أن تقنية الغلة مجموعة ديناميكية من أكثر من أربعة أوامر من حجم في تركيز الجسيمات ^(14).

<ص الطبقة = "jove_content"> وعلى النقيض من الأجهزة MPI نموذجي، وتواتر مستو خلط نهج الكشف المغناطيسي (ف FMMD) لا يحتاج إلى جذب العينة قريبة من التشبع لأن جيل من مجموع تردد عنصر و ₁ + 2 · و ₂ هو الحد الأقصى عند مستوى الصفر الحقل التحيز ثابت. ^{14 لذلك،} والتخفيف من الحاجة إلى مغناطيس قوي وضخمة. في الواقع، فإن الأبعاد الخارجية للرئيس القياس فقط 77 مم × 68 مم × 29 مم. وعلى سبيل المقارنة، الاجهزة MPI وعادة ما تكون متر الحجم ⁷ العيب، ومع ذلك، هو أن هذه التقنية يقتصر على عينات مستو مع سمك الحد الأقصى من 2 ملم في الإعداد الحالي. لابد من فحصها نسبيا في الرأس قياس ذات وجهين العينة. وإعادة البناء والسماح للعينات سمكا هو ممكن، ولكن لابد من التعامل بها لفقدان القرار المكانية.

وبناء على هذه التقنية FMMD، نقدم نوع خاص من معهد ماكس بلانك DETECتور للعينات مستو، ما يسمى ب "تردد مستو خلط الكشف المغناطيسي" (ص-FMMD) الماسح الضوئي. مبدأ تم نشره مؤخرا. ¹⁷ في هذا العمل، ونحن نركز على منهجية تقنية والبروتوكولات الحالية كيفية إعداد مثل هذا الماسح الضوئي وكيفية القيام بمسح. وقد تبين أن MPI يمكن تطبيقها للأغراض الطبية التشخيصية مثل التصوير القلب والأوعية الدموية أو السرطان. ^{16، 18، 19 لذلك} فإننا نعتقد أن الماسح الضوئي MPI جديدة يمكن استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، على سبيل المثال، لقياس الجسيمات المغناطيسية توزيع في شرائح الأنسجة.