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Application of 15N2-Diazirines as a Versatile Platform for Hyperpolarization of Biological Molecules by d-DNP.
Bioconjugate Chemistry ( IF 4.0 ) Pub Date : 2020-02-05 , DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.0c00028 Hyejin Park 1 , Guannan Zhang 1 , Junu Bae 1 , Thomas Theis 1 , Warren S Warren 1, 2 , Qiu Wang 1
Bioconjugate Chemistry ( IF 4.0 ) Pub Date : 2020-02-05 , DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.0c00028 Hyejin Park 1 , Guannan Zhang 1 , Junu Bae 1 , Thomas Theis 1 , Warren S Warren 1, 2 , Qiu Wang 1
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15N2-Diazirines represent an attractive class of imaging tags for hyperpolarized magnetic resonance imaging (HP-MRI), offering desirable biocompatibility, ease of incorporation into a variety of molecules, and ability to deliver long-lasting polarization. We have recently established hyperpolarization of 15N2-diazirines in organic solvents using SABRE-Shield Enables Alignment Transfer to Heteronuclei (SABRE-SHEATH). Yet, the current challenge of SABRE-SHEATH in water, specifically poor polarization efficiency, presents a barrier in examining the practical use of 15N2-diazirines for HP-MRI. Herein, we show that efficient polarization of diverse 15N2-diazirine-labeled molecules in water can be readily achieved by dissolution dynamic nuclear polarization (d-DNP), a hyperpolarization technique used in clinical practice. Hyperpolarization by d-DNP also demonstrates greater enhancement for long-lasting 15N signals, in comparison with SABRE-SHEATH. Various biologically important molecules are studied in this work, including amino acid, sugar, and drug compounds, demonstrating the great potential of 15N2-diazirines as molecular tags in broad biomedical and clinical applications.
中文翻译：
15 N 2-二嗪类作为d-DNP对生物分子超极化的多功能平台的应用。
15N2-二嗪啉代表超极化磁共振成像（HP-MRI）的一类有吸引力的成像标签，具有理想的生物相容性，易于掺入各种分子中以及提供持久极化的能力。最近，我们使用SABRE-Shield在有机溶剂中建立了15N2-重氮的超极化作用，可将比对转移至异核素（SABRE-SHEATH）。然而，目前SABRE-SHEATH在水中的挑战，特别是极化效率差，在检验15N2-重氮在HP-MRI的实际使用中提出了障碍。在这里，我们表明，水中的15N2-二氮杂标记分子的有效极化可以通过溶解动态核极化（d-DNP）（一种在临床实践中使用的超极化技术）轻松实现。与SABRE-SHEATH相比，d-DNP的超极化还显示出对15N持久信号的更大增强。在这项工作中研究了各种生物学上重要的分子，包括氨基酸，糖和药物化合物，证明了15N2-重氮作为分子标记在广泛的生物医学和临床应用中的巨大潜力。
更新日期：2020-02-17
中文翻译：
15 N 2-二嗪类作为d-DNP对生物分子超极化的多功能平台的应用。
15N2-二嗪啉代表超极化磁共振成像（HP-MRI）的一类有吸引力的成像标签，具有理想的生物相容性，易于掺入各种分子中以及提供持久极化的能力。最近，我们使用SABRE-Shield在有机溶剂中建立了15N2-重氮的超极化作用，可将比对转移至异核素（SABRE-SHEATH）。然而，目前SABRE-SHEATH在水中的挑战，特别是极化效率差，在检验15N2-重氮在HP-MRI的实际使用中提出了障碍。在这里，我们表明，水中的15N2-二氮杂标记分子的有效极化可以通过溶解动态核极化（d-DNP）（一种在临床实践中使用的超极化技术）轻松实现。与SABRE-SHEATH相比，d-DNP的超极化还显示出对15N持久信号的更大增强。在这项工作中研究了各种生物学上重要的分子，包括氨基酸，糖和药物化合物，证明了15N2-重氮作为分子标记在广泛的生物医学和临床应用中的巨大潜力。
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