Suchen

Magnetresonanztomographie

Bioimaging: MRT-Kontrastmittel in biologischem Gewebe visualisieren

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Untersuchung

Für die MALDI-MS Imaging-Messungen sind die 10 µm dicken Probenschnitte auf ein Indium-Zinnoxid (ITO) Slide aufgebracht worden. Die benötigte MALDI-Matrix, in diesem Fall α-Cyano-4-hydroxyzimt­säure (CHCA), wurde mithilfe des Imlayers von Shimadzu auf dem ­Slide und der Probe appliziert. Dies nahm 20 min in Anspruch. Das Auftragen der Matrix erfolgt hierbei durch das Sublimations-Verfahren. Anschließend wurden die Proben mit 500 µl bidestilliertem Wasser und 50 µl Methanol für 2,5 min rekristallisiert.

Das ICPMS-2030 von Shimadzu ist für die LA-ICP-MS-Analyse mit einem Tygon Tubing zum Laser-Ablation-System LSX-213 G2+ ­(Teledyne Cetac) gekoppelt. Die Ausstattung des Laser-Ablation-Systems LSX-213 G2+ beinhaltet eine Helex-II-Zelle und einen Nd-YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 213 nm. Als Spül- und Transportgas für die Ablationszelle findet hier Helium Verwendung. Das ICP-MS 2030 ist mit einem Nickel-Sampler und Skimmer bestückt. Die Messungen an dem ICPMS-2030 wurden im Kollisionsgas-Modus durchgeführt. Als Integrationszeit wurden 100 ms für 31P, 57Fe, 66Zn, 158Gd und 160Gd gewählt. Die zehn Konzentrationslevel zur Kalibrierung wurden mit denselben Parameter-Einstellungen wie die Proben analysiert (s. Tab. 1).

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Die MALDI-MS-Experimente wurden am Imscope Trio von Shimadzu durchgeführt. Dieses System für die bildgebende Massenspektrometrie (MS-Imaging) ist ausgestattet mit einem optischen Mikroskop, einem Hybridmassenspektrometer und dem Imlayer (System zur Aufbringung der Matrix). Als Massenanalysator findet sich hier eine Ionenfalle in Verbindung mit einem Time-of-Flight-Massenanalysator. Zur Analyse ist der positive Modus und ein Massenbereich von 700 bis 1200 m/z gewählt worden. Zusätzliche Bedingungen des Experiments sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Ergebnisse

Sowohl die Messungen auf elementarer Ebene mittels ICP-MS als auch die Analysen auf molekularer Ebene durch das Imscope ergaben sehr gute Resultate. Die externe Kalibrierung mit matrixangepassten Standards zeigt eine lineare Korrelation für einen Konzentrationsbereich bis zu 5000 µg/g mit einem Korrelationskoeffizienten von R2 = 0,997. Für die genutzte Spotgröße von 15 µm konnte ein Detektionslimit (limit of detection = LOD) von 43 ng/g Gd basierend auf 158Gd bestimmt werden. Das Quantifizierungslimit (limit of quantification = LOQ), basierend auf dem gleichen Isotop, liegt bei 140 ng/g Gd (Berechnung nach Boumans [1]). Sowohl die Hämatoxylin- als auch die Eosinfärbung ist zur Identifizierung der Flächen des Myokardinalinfarktes (markiert mit schwarzer Linie) auf einer parallel dünnen Sektion durchgeführt worden; dargestellt in Abbildung 1.

Abbildung 3 zeigt die mikroskopischen Aufnahmen (a und b) der zwei analysierten dünnen Sektionen. Mittels der LA-ICP-MS (c) konnte eine homogene Verteilung von Gd im gesunden Herzmuskelgewebe mit einer Durchschnittskonzentration von etwa 50 µg/g detektiert werden. Die Infarkt-Region beinhaltet die doppelte Menge an Gd-Konzentration von etwa 110 µg/g mit Maximalwerten bis zu 370 µg/g.

Während der intravenösen Verabreichung des Kontrastmittels können höhere Gd-Konzentrationen ebenfalls in den Ventrikeln gefunden werden. Diese Verteilung lässt sich durch MALDI-MS-Imaging verifizieren (d). In diesem Experiment wurde lediglich der protonierte Ligand des Gadofluorine P detektiert, statt des intakten Komplexes (e). Das Hauptsignal (m/z 1168.39) wurde zur Erstellung des Images verwendet, welches eine gute Korrelation zur Gd-Verteilung aufweist, die mittels LA-ICP-MS bestimmt wurde. Höchste Intensitäten der molekularen Prüfung wurden in Myokardinfarkt- und den Ventrikelregionen gefunden, dagegen weist das gesunde Myokard niedrige und homogene Intensitäten auf.

Fazit

Diese Applikation zeigt, dass die Kombination einer elementselektiven (LA-ICP-MS) und einer molekularselektiven (MALDI-MS) Imaging-Technik ein sehr kraftvolles Tool ist. Sie ermöglicht die Visualisierung der Verteilung spezifischer gadoliniumbasierender Kontrastmittel in Geweben von Mausherzen nach einem Myokardinfarkt. Erreicht wurde sowohl eine hohe Ortsauflösung als auch eine Quantifizierung mittels LA-ICP-MS sowie die Bestätigung der Verteilung auf molekularer Ebene durch MALDI-MS.

Literatur:

[1] P.W.J.M. Boumans, Spectrochimica Acta 1991, 46 B, 641-665

* J. Elm: Shimadzu Deutschland GmbH, 47269 Duisburg, Tel. +49-203-76870

* *R. Buchholz: Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Universität Münster, 48149 Münster

* **Dr. F. Lohöfer: Institut für Radiologie, TU München, 81675 München ***Dr. M. Sperling: European Virtual Institute for Speciation Analysis (EVISA), 48149 Münster

* ****Prof. Dr. M. Wildgruber: Institut für Klinische Radiologie, Universitätsklinikum Münster, 48149 Münster

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45990517)