自由基是具有非偶電子的基團(tuán)或原子，它具有非常強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。在生物體內(nèi)，自由基高度的化學(xué)活性使得它可以與各類生物大分子反應(yīng)使其變性，這使它成為了把生物體的“雙刃劍”：在炎癥反應(yīng)中自由基可以攻擊外來病原體來保護(hù)生物體自身，而過度的自由基又會導(dǎo)致DNA變性甚至細(xì)胞壞死和凋亡。因此檢測自由基的含量，尤其是在體內(nèi)檢測尤為重要。

    以氧化氮為代表的自由基藥物直是藥物學(xué)研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的藥代動力學(xué)自由基測量，需要從生物體的不同部位提取體液，然后再使用電子順磁共振波譜儀（electron paramagnetic resonance，EPR）來測量體液樣品內(nèi)的自由基含量。然而如何在生物體內(nèi)定點(diǎn)、定時、定量地檢測釋放自由基藥物，以及如何在時間、空間、劑量上測量生物體內(nèi)的自由基藥物，直是藥代動力學(xué)域的難題。

    波蘭Novilet公司新推出的小動物活體自由基檢測系統(tǒng)ERI TM 600，是款可對小鼠與大鼠等動物進(jìn)行活體順磁成像的商業(yè)化儀器。ERI TM 600突破了傳統(tǒng)電子順磁共振波譜儀僅能對體外提取物進(jìn)行定量分析的局限，實(shí)現(xiàn)了對小鼠體內(nèi)的自由基藥物進(jìn)行長時間的3D/2D實(shí)時成像觀測。同時ERI TM 600配置了溫度控制與呼吸監(jiān)測儀，有效保證小動物在成像時維系正常的生理活動。

ERI TM 600成像原理圖

    ERI TM 600成像非常簡單，僅需將小鼠麻醉之后，對荷瘤小鼠與對照小鼠注射OX063自旋探針即可。ERI TM 600在2分鐘內(nèi)可對小鼠進(jìn)行255個投影掃描（25 cm²，精度500 μm），獲得系列的2D圖像，然后通過軟件對這些2D圖像進(jìn)行重構(gòu)，獲得小鼠的實(shí)時3D圖像。

ERI TM 600成像結(jié)果

    近期發(fā)表于J. Phys. Chem.C的工作“Dynamic Electron Paramagnetic Resonance Imaging: Modern Technique for Biodistribution and Pharmacokinetic Imaging”表明與荷瘤小鼠相比，對照組小鼠探針（尤其在腫瘤部位）分布均勻。荷瘤小鼠探針的信號強(qiáng)度、峰值時間、流入流出比等藥代動力學(xué)參數(shù)與對照小鼠差異明顯。將3D成像圖與小鼠體表照片相擬合，可以明顯觀察到腫瘤部位的ERI探針成像表征的藥代動力學(xué)參數(shù)異常。ERI TM 600所得3D圖像可以更加直觀、準(zhǔn)確、長時間地展現(xiàn)自由基藥物在小鼠體內(nèi)的藥代動力學(xué)分布。

    作為中國與進(jìn)行進(jìn)技術(shù)、進(jìn)儀器交流的重要橋頭堡，Quantum Design中國于2020年初引進(jìn)了波蘭Novilet公司的進(jìn)產(chǎn)品小動物活體自由基檢測系統(tǒng)——ERI TM 600，歡迎感興趣的老師咨詢！

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