Perfusão cerebral e análise individual automatizada utilizando SPECT em uma população com transtorno obsessivo-compulsivo

Objective: To make individual assessments using automated quantification methodology in order to screen for perfusion abnormalities in cerebral SPECT examinations among a sample of subjects with OCD. Methods: Statistical parametric mapping (SPM) was used to compare 26 brain SPECT images from patients with OCD individually with an image bank of 32 normal subjects, using the statistical threshold of p < 0.05 (corrected for multiple comparisons at the level of individual voxels or clusters). The maps were analyzed, and regions presenting voxels that remained above this threshold were sought. results: Six patients from a sample of 26 OCD images showed abnormalities at cluster or voxel level, considering the criteria described above, which represented 23.07%. However, seven images from the normal group of 32 were also indicated as cases of perfusional abnormality, representing 21.8% of the sample. Conclusion: The automated quantification method was not considered to be a useful tool for clinical practice, for analyses complementary to visual inspection.

Synthese, Radioiodierung und Evaluierung von neuen MGMT-Inhibitoren und ihren Glucose-Konjugaten

Eine häufige Art der Chemotherapie ist die Behandlung von Tumoren mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika, die eine Alkylierung von Guanin in der DNA verursachen. Daraus resultieren eine Blockierung der DNA-Synthese und ein Rückgang im Tumorwachstum. Das Enzym O6-Methylguanin-DNA-methyltransferase (MGMT) ist in der Lage, solche Schäden zu reparieren. Da MGMT auch in verschiedenen Tumorarten exprimiert wird, eine Tatsache, die therapeutische Effekte verringern könnte, wird zur Zeit die Gabe von Inhibitoren der MGMT, wie O6-Benzylguanin, vor der eigentlichen Chemotherapie untersucht. Um möglicher Weise die Selektivität dieser Verbindungen für Tumor- vs. gesundem Gewebe und auch die in vivo-Eigenschaften zu verbessern, wurden glycosylierte Inhibitoren vorgeschlagen. Für eine Entwicklung neuer MGMT-Inhibitoren wäre es hilfreich, die in vivo Bioverteilung in Tier und Mensch durch eine Markierung mit geeigneten Isotopen verfolgen zu können. Im Moment existiert keine Möglichkeit, den MGMT-Status eines Tumors nicht-invasiv zu visualisieren. Diese Information kann sehr wichtig für die Planung einer Chemotherapie mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika sein. Mit Methoden wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder der Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie (SPECT) ist eine nicht-invasive Quantifizierung von biochemischen Prozessen prinzipiell möglich. Hierfür wurden verschiedenen MGMT-Inhibitoren bereits mit Isotopen wie Fluor-18, Kohlenstoff-11 un Iod-131 markiert, aber sie waren aus unterschiedlichen Gründen nicht geeignet. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von neuen O6-derivatisierten Guaninen, die über einen C8-Spacer an der N9-Position des Guanins mit einer Glucose-Einheit konjugiert werden sollten, geeigneten Markierungsvorläufern und Radioiodierungs-Methoden. Durch Wahl eines geeigneten Radioiodisotops für die Markierung des Restes an der O6-Position des Guanins kann die ex vivo-Bioverteilung dieser Verbindungen in tumortragenden Nacktmäusen (Iod-131) und die Untersuchung der in vivo-Verteilung (Iod-123) durchgeführt werden. Daher wurden O6-(5-Iodothenyl)- (ITG) und O6-(3-Iodbenzyl)guanin-Derivate (IBG) sowie ihre Glucose-Konjugate ITGG und IBGG synthetisiert. Von diesen inaktiven Standard-Verbindungen wurden die IC50-Werte zur MGMT bestimmt. Da sie alle im nM-Bereich lagen, schienen die Verbindungen für weitere Untersuchungen geeignet zu sein. Die Radiomarkierung der Inhibitoren mit Iod-131 bzw. Iod-123 wurde durch Umsetzung der Trialkyl-stannylierten Markierungsvorläufer mit der Chloramin T-Methode in mittleren (Iod-123) bis hohen (Iod-131) radiochemischen Ausbeuten und mit hohen radiochemischen Reinheiten durchgeführt. Mit den 131I-iodierten Verbindungen wurde die spezifische Bindung zur MGMT nachgewiesen, eine Eigenschaft, die essentiell für eine weitere Verwendung dieser Derivate ist. Sie wurden auch zur Bestimmung der ex vivo-Tumor- und Organverteilung in tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-), Glioblastom) verwendet. In allen Fällen war die Tumoraufnahme der nicht-konjugierten Guanin-Derivate höher als die der entsprechenden Glucose-Konjugate. Das Tumor-Blut-Verhältnis, das sehr wichtig für einen potentiellen Einsatz der Verbindungen als Tracer des MGMT-Status eines Tumors ist, variierte abhängig von der Kinetik. Zu allen Zeitpunkten war die in vivo-Deiodierung der Glucose-Konjugate deutlich geringer als die von ITG oder IBG. Unter Verwendung von [131I]IBG und [131I]IBGG wurde die Biodistribution nach Inhibition der Natrium-abhängigen Glucose-Transporter, die zumindests teilweise für die Aufnahme der MGMT-Inhibitoren in Zellen verantwortlich sind, durch Phloretin untersucht. Einen Unterschied in der Tumoraufnahme zwischen den mit Phloretin behandelten und den unbehandelten Mäusen konnte nicht beobachtet werden, wahrscheinlich weil die Akkumulation im Tumor generell niedrig war. Mit den 123I-iodierten Verbindungen [123I]IBG und [123I]IBGG wurden in vivo-Scans an tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-)) mit einer Kleintier-SPECT-Kamera durchgeführt. In beiden Fällen wurde eine geringe Akkumulation in den Tumoren im Vergleich zu anderen Organen beobachtet, was die ex vivo-Biodistributionsdaten bestätigte.

90 Nb: potential radionuclide for application in immuno-PET : development of appropriate production strategy and first in vivo evaluation of 90 Nb-labeled monoclonal antibody

Die Nuklearmedizin ist ein modernes und effektives Werkzeug zur Erkennung und Behandlung von onkologischen Erkrankungen. Molekulare Bildgebung, die auf dem Einsatz von Radiopharmaka basiert, beinhaltet die Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie (SPECT) und Positronenemissions¬tomographie (PET) und ermöglicht die nicht-invasive Visualisierung von Tumoren auf nano-und picomolarer Ebene.rnDerzeit werden viele neue Tracer für die genauere Lokalisierung von kleinen Tumoren und Metastasen eingeführt und hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Die meisten von ihnen sind Protein-basierte Biomoleküle, die die Natur selbst als Antigene für die Tumorzellen produziert. Dabei spielen Antikörper und Antikörper-Fragmente eine wichtige Rolle in der Tumor-Diagnostik und Behandlung. Die PET-Bildgebung mit Antikörpern und Antikörperfragmenten bezeichnet man als immuno-PET. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist, dass entsprechende Radiopharmaka benötigt werden, deren Halbwertszeit mit der Halbwertszeit der Biomoleküle korreliert ist.rnIn neueren Arbeiten wird 90Nb als potenzieller Kandidat für die Anwendung in der immuno-PET vorgeschlagen. Seine Halbwertszeit von 14,6 Stunden ist geeignet für die Anwendung mit Antikörperfragmenten und einige intakten Antikörpern. 90Nb hat eine relativ hohen Anteil an Positronenemission von 53% und eine optimale Energie für die β+-Emission von 0,35 MeV, die sowohl eine hohe Qualität der Bildgebung als auch eine niedrige Aktivitätsmenge des Radionuklids ermöglicht.rnErsten grundlegende Untersuchungen zeigten: i) dass 90Nb in ausreichender Menge und Reinheit durch Protonen-Bombardierung des natürlichen Zirkonium Targets produziert, ii) aus dem Targetmaterial in entsprechender radiochemischer Reinheit isoliert und iii) zur Markierung des monoklonalen Antikörpers (Rituximab) verwendet werden kann und iv) dieser 90Nb-markierte mAb eine hohe in vitro Stabilität besitzt. Desweiteren wurde eine alternative und schnelle Abtrennungsmethode entwickelt, die es erlaubt 90Nb, mit einer geeigneten radiochemischen und radionuklidischen Reinheit für eine anschließende Markierung von Biomolekülen in einer Stunde zu aufzureinigen. Schließlich wurden erstmals 90Nb-markierte Biomolekülen in vivo untersucht. Desweiteren wurden auch Experimente durchgeführt, um den optimalen bifunktionellen Chelatbildner (BFC) für 90Niob zu finden. Mehrere BFC wurden hinsichtlich Komplexbildung mit NbV untersucht. Desferrioxamin (Df) erwies sich als geeignetster Chelator für 90Nb. Der monoklonale Antikörper Bevacizumab (Avastin®) wurde mit 90Nb markiert und eine Biodistributionsstudie und eine PET-Untersuchung durchgeführt. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass 90Nb ein vielversprechendes Radionuklid für die Immuno-PET ist, welches sogar für weitere kommerzielle Anwendungen in der klinischen Routine geeignet zu sein scheint.rn

Does intravenous Δ9-tetrahydrocannabinol increase dopamine release? A SPET study

Intravenous (IV) Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) induces transient psychotic symptoms in healthy subjects and in schizophrenic patients, but the psychotomimetic mechanism is unknown. One possibility is that THC stimulates dopamine (DA) release in the striatum. In this study we tested whether IV THC led to an increase in striatal DA release compared to placebo. We also investigated whether DA release and positive psychotic symptoms were related. Eleven healthy male volunteers completed two 123I-iodobenzamide ([123I]IBZM) single photon emission tomography (SPET) sessions and received IV THC (2.5 mg) or placebo in a randomized counterbalanced order, under double-blind conditions. Analysable data were obtained from nine participants. The Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS) was used to rate psychotomimetic effects. Striatal binding index values were calculated using the occipital cortex as a reference region. Both the PANSS positive and general symptoms increased significantly at 30 min following IV THC. There were no significant differences in binding index in the caudate or putamen under THC compared to placebo conditions. Positive psychotic symptoms and DA release were unrelated. THC did not lead to a significant increase in DA release even though the dose was sufficient for participants to have psychotic symptoms. These findings do not support a central role for striatal DA in THC-elicited psychosis.

The role of 3D fusion imaging in sentinel lymphadenectomy for vulvar cancer

OBJECTIVES: To evaluate the feasibility of fusion imaging compound tomography (FICT) of CT/MRI and single photon emission tomography (SPECT) versus planar scintigraphy only (plSc) in pre-surgical staging for vulvar cancer. MATERIALS AND METHODS: Analysis of consecutive patients with vulvar cancer who preoperatively underwent sentinel scintigraphy (planar and 3D-SPECT imaging) and CT or MRI. Body markers were used for exact anatomical co-registration and fusion datasets were reconstructed using SPECT and CT/MRI. The number and localisation of all intraoperatively identified and resected sentinel lymph nodes (SLN) were compared between planar and 3D fusion imaging. RESULTS: Twenty six SLN were localized on planar scintigraphy. Twelve additional SLN were identified after SPECT and CT/MRI reconstruction, all of them were confirmed intraoperatively. In seven cases where single foci were identified at plSc, fusion imaging revealed grouped individual nodes and five additional localisations were discovered at fusion imaging. In seven patients both methods identified SLN contra lateral to the primary tumor site, but only fusion imaging allowed to localise iliac SLN in four patients. All SLN predicted on fusion imaging could be localised and resected during surgery. CONCLUSIONS: Fusion imaging using SPECT and CT/MRI can detect SLN in vulvar cancer more precisely than planar imaging regarding number and anatomical localisation. FICT revealed additional information in seven out of ten cases (70%).

Glucagon-like peptide-1 receptor imaging for the localisation of insulinomas: a prospective multicentre imaging study

BACKGROUND Small benign insulinomas are hard to localise, leading to difficulties in planning of surgical interventions. We aimed to prospectively assess the insulinoma detection rate of single-photon emission CT in combination with CT (SPECT/CT) with a glucagon-like peptide-1 receptor avid radiotracer, and compare detection rates with conventional CT/MRI techniques. METHODS In our prospective imaging study, we enrolled adults aged 25-81 years at centres in Germany, Switzerland, and the UK. Eligible patients had proven clinical and biochemical endogenous hyperinsulinaemic hypoglycaemia and no evidence for metastatic disease on conventional imaging. CT/MRI imaging was done at referring centres according to standard protocols. At three tertiary nuclear medicine centres, we used whole body planar images and SPECT/CT of the abdomen up to 168 h after injection of (111)In-[Lys40(Ahx-DTPA-(111)In)NH2]-exendin-4 ((111)In-DTPA-exendin-4) to identify insulinomas. Consenting patients underwent surgery and imaging findings were confirmed histologically. FINDINGS Between Oct 1, 2008, and Dec 31, 2011, we recruited 30 patients. All patients underwent (111)In-DTPA-exendin-4 imaging, 25 patients underwent surgery (with histological analysis), and 27 patients were assessed with CT/MRI. (111)In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT correctly detected 19 insulinomas and four additional positive lesions (two islet-cell hyperplasia and two uncharacterised lesions) resulting in a positive predictive value of 83% (95% CI 62-94). One true negative (islet-cell hyperplasia) and one false negative (malignant insulinoma) result was identified in separate patients by (111)In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT. Seven patients (23%) were referred to surgery on the basis of (111)In-DTPA-exendin-4 imaging alone. For 23 assessable patients, (111)In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT had a higher sensitivity (95% [95% CI 74-100]) than did CT/MRI (47% [27-68]; p=0·011). INTERPRETATION (111)In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT could provide a good second-line imaging strategy for patients with negative results on initial imaging with CT/MRI. FUNDING Oncosuisse, the Swiss National Science Foundation, and UK Department of Health.

Droplet etching of deep nanoholes for filling with self-aligned complex quantum structures

Strain-free epitaxial quantum dots (QDs) are fabricated by a combination of Al local droplet etching (LDE) of nanoholes in AlGaAs surfaces and subsequent hole filling with GaAs. The whole process is performed in a conventional molecular beam epitaxy (MBE) chamber. Autocorrelation measurements establish single-photon emission from LDE QDs with a very small correlation function g (2)(0)≃ 0.01 of the exciton emission. Here, we focus on the influence of the initial hole depth on the QD optical properties with the goal to create deep holes suited for filling with more complex nanostructures like quantum dot molecules (QDM). The depth of droplet etched nanoholes is controlled by the droplet material coverage and the process temperature, where a higher coverage or temperature yields deeper holes. The requirements of high quantum dot uniformity and narrow luminescence linewidth, which are often found in applications, set limits to the process temperature. At high temperatures, the hole depths become inhomogeneous and the linewidth rapidly increases beyond 640 °C. With the present process technique, we identify an upper limit of 40-nm hole depth if the linewidth has to remain below 100 μeV. Furthermore, we study the exciton fine-structure splitting which is increased from 4.6 μeV in 15-nm-deep to 7.9 μeV in 35-nm-deep holes. As an example for the functionalization of deep nanoholes, self-aligned vertically stacked GaAs QD pairs are fabricated by filling of holes with 35 nm depth. Exciton peaks from stacked dots show linewidths below 100 μeV which is close to that from single QDs.

Generation of extended light-sheets for single and multi-photon fluorescence microscopy

We theoretically propose and computationally demonstrate the generation of extended light-sheet for fluorescence microscopy. This is made possible by the introduction of a specially designed double-window spatial filter that allows the light to pass through the periphery and center of a cylindrical lens. When illuminated with a plane wave, the proposed filter results in an extended depth-of-focus along with side-lobes which are due to other interferences in the transverse focal plane. Computational studies show a maximum extension of light-sheet by 3.38 times for single photon excitation and 3.68 times for multiphoton excitation as compared to state-of-art single plane illumination microscopy system. This technique may facilitate the study of large biological specimens (such as Zebrafish embryo and tissue) with high spatial resolution and reduced photobleaching. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

Antibunching and blinking from a single colloidal CdSe quantum dot

We have investigated the optical properties of single CdSe/ZnS nanocrystals by conducting combinations of experiments on antibunching and photoluminescence intermittence under different experimental conditions. Based on photoluminescence in an antibunching experiment, we analyzed the emission lifetime of QDs by using stretched exponentials. The difference between the parameters obtained from average lifetimes and stretched exponents were analyzed by considering the effect of nonradiative emission. An Auger-assisted tunneling model was used to explain the power law exponents of off time distribution. The power law exponent under high excitation power was correlated with a higher Auger ionization rate. Using the parameters obtained from stretched exponential function and power law, the antibunching phenomena at different time and under different excitation intensity were analyzed.

Experimental study on K alpha X-ray emission from intense femtosecond laser-solid interactions

The characteristics of K alpha X-ray sources generated by p-polarized femtosecond laser-solid interactions are experimentally studied in the relativistic regime. By use of knife-edge image technique and a single-photon-counting X-ray CCD camera, we obtaine the source size, the spectrum and the conversion efficiency of the Ka X-ray sources. The experimental results show that the conversion efficiency of Ka photons reaches an optimum value of 7.08 x 10(-6)/sr at the laser intensity of 1.6 x 10(18) W/cm(2), which is different from the Reich's simulation results (Reich et al., 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4846). We find that about 10% of laser energy is converted into the forward hot electrons at the laser intensity of 1.6 x 10(18) W/cm(2).

Improved fluorescent proteins for single-molecule research in molecular tracking and co-localization

Three promising variants of autofluorescent proteins have been analyzed photophysically for their proposed use in single-molecule microscopy studies in living cells to compare their superiority to other fluorescent proteins previously reported regarding the number of photons emitted. The first variant under investigation the F46L mutant of eYFP has a 10% greater photon emission rate and > 50% slower photobleaching rate on average than the standard eYFP fluorophore. The monomeric red fluorescent protein (mRFP) has a fivefold lower photon emission rate, likely due to the monomeric content, and also a tenfold faster photobleaching rate than the DsRed fluorescent protein. In contrast, the previously reported eqfp611 has a 50% lower emission rate yet photobleaches more than a factor 2 slowly. We conclude that the F46L YFP and the eqfp611 are superior new options for single molecule imaging and tracking studies in living cells. Studies were also performed on the effects of forced quenching of multiple fluorescent proteins in sub-micrometer regions that would show the effects of dimerization at low concentration levels of fluorescent proteins and also indicate corrections to stoichiometry patterns with fluorescent proteins previously in print. We also introduce properties at the single molecule level of new FRET pairs with combinations of fluorescent proteins and artificial fluorophores.

Relação entre achados em neuroimagem, habilidades auditivas e metafonológicas em escolares com dislexia do desenvolvimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Development and optimisation of novel 68 Ga-folates - towards early diagnosis of ovarian cancer

Der Folsäure-basierte Radiotracer Etarfolatide (99mTc-EC 20) hat in der Vergangenheit sehr vielversprechende Ergebnisse im Bereich der frühzeitigen Diagnostik von Ovarialkarzinomen gezeigt. Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT) erlaubt dabei eine Visualisierung der Krankheit in einem sehr frühen Stadium – ermöglicht wird dies durch Folsäure, welche als Target Vektor dient. Um das erfolgreiche Prinzip der Radiofolate auf die Positronen-Emissionstomographie (PET) zu übertragen, welche eine noch höhere räumliche Auflösung ermöglicht, wurden in den letzten fünf Jahren bereits 18F-folate entwickelt. Deren hepatobiliären Exkretionsmuster, verursacht durch die relativ hohe Lipophilie der Strukturen, entsprachen jedoch nicht den Anforderungen. Eine optimierte Bioverteilung der Tracer in vivo kann durch eine generelle Erhöhung der Polarität erfolgen. Die Kombination aus einem polaren 68Ga-Komplex mit Folsäure als Target Vektor stellte den Fokus dieses Projektes dar. Ziel war die Entwicklung eines Radiofolates mit der Tendenz einer raschen renalen Ausscheidung und verringerter hepatobiliärer Anreicherung. Dazu wurde Folsäure regiospezifisch über ihre y-Säure an verschiedene bifunktionelle Chelatoren (BFCs) gekoppelt. Vier verschiedene Reaktionstypen wurden gewählt und durchgeführt: Cu-katalysierte sowie Cu-freie Click Reaktion, Amindbindung und Thioharnstoff Bildung. Es wurden sechs verschiedene Derivate erhalten und mit 68Ga radiomarkiert.

Single-exciton spectroscopy of single Mn doped InAs quantum dots

The optical spectroscopy of a single InAs quantum dot doped with a single Mn atom is studied using a model Hamiltonian that includes the exchange interactions between the spins of the quantum dot electron-hole pair, the Mn atom, and the acceptor hole. Our model permits linking the photoluminescence spectra to the Mn spin states after photon emission. We focus on the relation between the charge state of the Mn, A0 or A−, and the different spectra which result through either band-to-band or band-to-acceptor transitions. We consider both neutral and negatively charged dots. Our model is able to account for recent experimental results on single Mn doped InAs photoluminescence spectra and can be used to account for future experiments in GaAs quantum dots. Similarities and differences with the case of single Mn doped CdTe quantum dots are discussed.

Spin-phonon coupling in single Mn-doped CdTe quantum dot

The spin dynamics of a single Mn atom in a laser driven CdTe quantum dot is addressed theoretically. Recent experimental results [ Gall et al. Phys. Rev. Lett. 102 127402 (2009);  Goryca et al. Phys. Rev. Lett. 103 087401 (2009)  Gall et al. Phys. Rev. B 81 245315 (2010)] show that it is possible to induce Mn spin polarization by means of circularly polarized optical pumping. Pumping is made possible by the faster Mn spin relaxation in the presence of the exciton. Here we discuss different Mn spin-relaxation mechanisms: first, Mn-phonon coupling, which is enhanced in the presence of the exciton; second, phonon induced hole spin relaxation combined with carrier-Mn spin-flip coupling and photon emission results in Mn spin relaxation. We model the Mn spin dynamics under the influence of a pumping laser that injects excitons into the dot, taking into account exciton-Mn exchange and phonon induced spin relaxation of both Mn and holes. Our simulations account for the optically induced Mn spin pumping.