草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用

本发明属于核磁共振及电子顺磁共振，具体涉及草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用。

背景技术：

1、草酰乙酸是一个非常重要的代谢小分子，它参与多个代谢过程包括tca循环途径、天冬氨酸合成途径以及糖原合成途径等。尤其重要的是，它是tca循环中一个非常重要的中间产物，它是合成柠檬酸的重要前体物质并在tca循环的终端重新生成，起到一个相当于催化的作用。草酰乙酸作为在tca循环里关键的限速物质，其代谢通量影响着整个细胞内的能量流通，亦可反应有机体不同的生理或病理状态。

2、相关文献报道，草酰乙酸可通过提高nad+水平抑制warburg效应从而抑制肿瘤生长。以人体肝癌细胞hepg2细胞、裸鼠肝癌移植瘤和临床肝癌组织原代培养细胞作为三个模型的研究中，发现并证实了草酰乙酸对肝癌细胞增殖有明显的抑制作用并可以诱导肝癌细胞凋亡，因此，研究草酰乙酸在有机体中的代谢通量对于疾病的诊断至关重要，然而对草酰乙酸在有机体内的无损代谢通量检测方向目前并没有十分成熟的方法。

3、溶融动态核极化(ddnp, dissolution dynamic nuclear polarization)，可以将核磁共振的检测灵敏度提高4个数量级，结合nmr在体无损检测的优势，有望实现对草酰乙酸代谢通量的在体检测。然而ddnp技术需要自由基提供电子，目前溶融动态核极化技术中使用到的自由基包括常规的人工合成自由基（如tempol、bdpa以及trityl等）和生物内源性自由基（如丙酮酸以及 α-酮戊二酸等）。无论使用上述哪种自由基，必定会引入新的物质，对草酰乙酸实际的代谢通量会有潜在的影响，增加了分析草酰乙酸代谢过程的复杂性。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用，本发明将草酰乙酸作为自由基极化剂，可产生草酰乙酸自由基并直接进行极化增强，不会引入其他影响生物代谢过程的外源自由基。

2、实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

3、草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用。

4、进一步，所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，将草酰乙酸溶解于乙醇与水的混合溶剂中，乙醇与水的体积比为1~9：9~1，制备成草酰乙酸溶液，草酰乙酸的浓度为0.8~1.2m。

5、进一步，所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，通过光照草酰乙酸溶液产生草酰乙酸自由基，光照条件如下：光源波长范围为280nm-400nm，光照功率为7~40w/cm2，光照时间为100~600s。

6、一种目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，包括如下步骤：

7、将目标代谢小分子和草酰乙酸进行uv光照处理产生草酰乙酸自由基，随后进行溶融动态核极化，最后实时检测溶融动态核极化后的目标代谢小分子的代谢通量。

8、进一步，所述的目标代谢小分子为草酰乙酸自身或其他代谢小分子。

9、进一步，所述的其他代谢小分子为丙酸或其他代谢小分子。

10、与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：

11、1、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，可以使用13c标记的草酰乙酸，通过使用uv光照产生草酰乙酸自由基，同时草酰乙酸自身也可以作为目标代谢探针小分子，超极化后可以注射入活体内，实现草酰乙酸相关疾病代谢途径的实时监测，对于人体相关疾病研究具有十分重要的意义。

12、2、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂的基础上，提出了基于溶融动态核极化增强核磁共振信号的方法实现草酰乙酸在有机体内的无损代谢通量检测。

13、3、本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，可以去极化其他目标代谢探针小分子，目标代谢探针小分子可以选择丙酸等与人体内代谢相关的小分子，超极化后的目标代谢探针分子在溶融过程中，通过uv光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基会淬灭掉，减少目标代谢探针分子转移过程中超极化态的损失，同时草酰乙酸本身作为内源性分子，对人体无害。

技术特征：

1.草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用。

2.根据权利要求1所述的草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用，其特征在于：所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，将草酰乙酸溶解于乙醇与水的混合溶剂中，乙醇与水的体积比为1~9：9~1，制备成草酰乙酸溶液，草酰乙酸的浓度为0.8~1.2m。

3.根据权利要求1所述的草酰乙酸在作为溶融动态核极化自由基极化剂中的应用，其特征在于：所述的草酰乙酸作为自由基极化剂时，通过光照草酰乙酸溶液产生草酰乙酸自由基，光照条件如下：光源波长范围为280nm-400nm，光照功率为7~40w/cm2，光照时间为100~600s。

4.一种目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于：所述的目标代谢小分子为草酰乙酸自身或其他代谢小分子。

6.根据权利要求5所述的目标代谢小分子的实时代谢通量示踪的方法，其特征在于：所述的目标代谢小分子为丙酸或草酰乙酸自身。

技术总结
本发明公开了草酰乙酸在溶融动态核极化中的应用，本发明以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，通过使用UV光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基，同时草酰乙酸自身也可以作为目标代谢探针小分子，超极化后可以注射入活体内，实现草酰乙酸相关疾病代谢途径的实时监测，对于人体相关疾病研究具有十分重要的意义。本发明还可以以草酰乙酸作为溶融动态核极化的自由基极化剂，去极化其他（如丙酸等）与人体内代谢相关的小分子，超极化后的目标代谢探针分子在溶融过程中，通过UV光照草酰乙酸产生的草酰乙酸自由基会淬灭掉，减少目标代谢探针分子转移过程中超极化态的损失，同时草酰乙酸本身作为内源性分子，对人体无害。

技术研发人员：刘朝阳,皮海亚,黄重阳,汪慧娟,陈俊飞,冯继文,刘买利,周欣
受保护的技术使用者：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15