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  5. Rapid hyperpolarization and purification of the metabolite fumarate in aqueous solution
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Rapid hyperpolarization and purification of the metabolite fumarate in aqueous solution

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TUDa URI
tuda/10744
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-242216
DOI
10.26083/tuprints-00024221
Autor:innen
Knecht, Stephan
Blanchard, John W. ORCID 0000-0002-1621-6637
Barskiy, Danila
Cavallari, Eleonora
Dagys, Laurynas
Dyke, Erik Van
Tsukanov, Maksim ORCID 0000-0002-6237-9496
Bliemel, Bea
Münnemann, Kerstin ORCID 0000-0001-5247-8856
Aime, Silvio
Reineri, Francesca ORCID 0000-0002-3318-8367
Levitt, Malcolm H. ORCID 0000-0001-9878-1180
Buntkowsky, Gerd ORCID 0000-0003-1304-9762
Pines, Alexander ORCID 0000-0002-5113-7715
Blümler, Peter ORCID 0000-0002-0412-7549
Budker, Dmitry ORCID 0000-0002-7356-4814
Eills, James ORCID 0000-0001-8468-6860
Kurzbeschreibung (Abstract)

Hyperpolarized fumarate is a promising biosensor for carbon-13 magnetic resonance metabolic imaging. Such molecular imaging applications require nuclear hyperpolarization to attain sufficient signal strength. Dissolution dynamic nuclear polarization is the current state-of-the-art methodology for hyperpolarizing fumarate, but this is expensive and relatively slow. Alternatively, this important biomolecule can be hyperpolarized in a cheap and convenient manner using parahydrogen-induced polarization. However, this process requires a chemical reaction, and the resulting solutions are contaminated with the catalyst, unreacted reagents, and reaction side-product molecules, and are hence unsuitable for use in vivo. In this work we show that the hyperpolarized fumarate can be purified from these contaminants by acid precipitation as a pure solid, and later redissolved to a desired concentration in a clean aqueous solvent. Significant advances in the reaction conditions and reactor equipment allow for formation of hyperpolarized fumarate at ¹³C polarization levels of 30–45%.

Freie Schlagworte

hyperpolarization

parahydrogen

metabolism

MRI

biomarker

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : PNAS
Jahrgang der Zeitschrift
118
Heftnummer der Zeitschrift
13
ISSN
1091-6490
Verlag
National Academy of Sciences
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1073/pnas.2025383118
PPN
512010064
Artikel-ID
e2025383118

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