NMR charakterizace konjugátu cyklodextrinu a DO3A s využitím pro kontrastní látky v MRI

• Název práce v češtině: NMR charakterizace konjugátu cyklodextrinu a DO3A s využitím pro kontrastní látky v MRI
• Název v anglickém jazyce: NMR characterisation of cyclodextrin and DO3A conjugate with an application for MRI contrast agents
• Klíčová slova: NMR|MRI|kontrastní látka|relaxace|rotační korelační čas
• Klíčová slova anglicky: NMR|MRI|contrast agent|relaxation|rotational correlation time
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D.
• Řešitel: Vitalina Khomenko - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 06.11.2023
• Datum zadání: 15.11.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 15.11.2023

Zásady pro vypracování

1. Nastudování základů teorie spektroskopie NMR.
2. Seznámení se s ovládáním spektrometru NMR vysokého rozlišení, osvojení si základů pulzních technik NMR pro přiřazování spekter a charakterizaci vzorků s důrazem na měření 13C relaxací (inversion recovery, 1H-13C NOE, CPMG).
3. Literární rešerše o kontrastních látkách na bázi Gd-DOTA.
4. Příprava vzorku.
5. Měření spekter 1H, 13C, 13C - T1,T2,NOE; případně měření ve více různých magnetických polích.
6. Vyhodnocení a interpretace naměřených dat, určení molekulové rotační dynamiky ve škále ps - ns.
8. Sepsání bakalářské práce.

Seznam odborné literatury

1. M. H. Levitt: Spin Dynamics; Basics of Nuclear Magnetic Resonance, John Wiley & Sons, Chichester, 2001
2. C. Pierre, Mattew J. Allen: Contrast Agents for MRI; Experimental methods, Royal Society of Chemistry, 2018
3. J. Kowalewski, L. Maler: Nuclear Spin Relaxation in Liquids: Theory, Experiments, and Applications, Taylor and Francis, New York, 2006
4. H. H. Schild: MRI made easy (... well almost), Schering AG, Berlin, Bergkamen, 1990

Předběžná náplň práce

Kontrastní látky se využívají pro zvýraznění kontrastu různých tkání v obrazech získaných pomocí magneticko-rezonančního zobrazování (MRI). Kontrastní látka se skládá nejčastěji z paramagnetického kationtu lanthanidu a organického ligandu, který zajišťuje bezpečnost a stabilitu kontrastní látky v organismu. Velikost, struktura a další vlastnosti organického ligandu mají významný vliv na funkčnost kontrastní látky, tj. na relaxivitu jader 1H molekul vody v tkáních. Jedním ze základních parametrů je rotační korelační čas molekuly kontrastní látky ve vodném roztoku, který charakterizuje její rotační difúzi ve škále přibližně ps - ns.
V rámci bakalářské práce bude tato rotační difúze prozkoumána na základě měření relaxačních parametrů, stanovených pomocí NMR spektroskopie vysokého rozlišení, pokud to bude možné při alespoň dvou teplotách a magnetických polích. Student se může seznámit i některými kroky chemické syntézy studovaného vzorku a se základy magneticko-rezonančního zobrazování. Práce zahrnuje porozumění teorii NMR spektroskopie, samostatné provádění měření na NMR spektrometru a vyhodnocení získaných dat s využitím jejich fitování na matematický model.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Contrast agents are employed for emphasis of the contrast among different tissues in images obtained by means of magnetic resonance imaging (MRI). A contrast agent is composed of a lanthanide paramagnetic cation and an organic ligand, which ensures safety and stability of the contrast agent in an organism. A size, structure and other properties of the organic ligand affect significantly the contrast agent functionality, i. e. the relaxivity of 1H nuclei of water in tissues. The rotational correlation time of the contrast agent molecule in water solution is one of the basic parameters that describe its rotational diffusion in the scale of ps - ns.
This rotational diffusion will be investigated within this bachelor diploma project trough the measurements of the relaxation parameters determined by means of the high resolution NMR spectroscopy, carried out at at least two temperatures and at two magnetic fields when achievable. The student may also learn some steps of chemical synthesis of the studied sample and practical basis of MRI. The project involves learning some theory of NMR spectroscopy as well as independent measurements on NMR spectrometer and the processing of the acquired data including their fitting to a mathematical model.