I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno sviluppato un dispositivo da tavolo basato su laser per misurare il carbonio-14 (radiocarbonio).

Nei sistemi biologici, carbonio-14 ( ¹⁴ C ) può essere utilizzato come tracciante biochimico per tracciare micro-dosi di nutrienti, tossine e agenti terapeutici nell'uomo e negli animali. Per esempio, il ¹⁴ C può essere attaccato a una vitamina. Quando un essere umano ingerisce la vitamina, i ricercatori possono monitorare quanta vitamina metabolizza e quanta viene escreta attraverso l'analisi delle urine.

Per gli studi sui traccianti nei sistemi biochimici, ¹⁴ Le concentrazioni di C devono essere misurate con precisione in corrispondenza e al di sopra dell'abbondanza naturale. Nel passato, questo è stato tipicamente fatto con la spettrometria di massa con acceleratore (AMS). AMS ha aperto nuovi regimi di sperimentazione come gli studi sui farmaci in fase umana utilizzando dosi subterapeutiche. Però, La complessità e il costo di AMS hanno limitato questo metodo di misurazione e altre tecniche derivate. A causa dei limiti di AMS, I ricercatori di Livermore hanno sviluppato un nuovo dispositivo per gli studi sui traccianti biologici.

La spettroscopia ad anello-giù della cavità (CRDS) è emersa come un metodo basato su laser in grado di ¹⁴ misurazioni C. Gli scienziati di Livermore hanno sviluppato uno spettrometro CRDS in grado di misurare il carbonio-14 per studi biologici. "Abbiamo sviluppato un ¹⁴ Spettrometro C che bilancia complessità e sensibilità per il biologico ¹⁴ misurazioni C, " ha detto Daniel McCartt, capofila del progetto. "Utilizza robusto, hardware maturo, adatto per un'operazione chiavi in ​​mano."

Il Centro per la spettrometria di massa (CAMS) del laboratorio ha collaborato con Picarro Inc. Il nuovo sistema basato su laser integra l'acceleratore a sorgente ionica con un più accessibile, dispositivo da tavolo, che è stato brevettato la scorsa settimana.

I campioni biologici devono essere omogeneizzati, essiccato e poi bruciato ad anidride carbonica sia per AMS che per CRDS. Per l'AMS tradizionale, l'anidride carbonica viene poi ridotta a grafite. Ciò richiede circa 12 ore. Il sistema CRDS misura il ¹⁴ contenuto di C dell'anidride carbonica combusta, e un campione può essere preparato in pochi minuti.

Per un caso di studio farmacocinetico, gli scienziati hanno utilizzato cavie come organismo modello e il contenuto di carbonio-14 dei campioni è stato misurato con CRDS e confrontato con i risultati dell'AMS. Ai porcellini d'India sono stati somministrati 100 mg di un riattivatore dell'ossima acetiltransferasi, e campioni di tessuto e plasma sono stati prelevati in una serie temporale geometrica. Lo studio del caso CRDS cavia ha riprodotto accuratamente i risultati AMS utilizzando un hardware relativamente semplice, e zero adeguamenti quotidiani al sistema ottico CRDS.