Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben een op laser gebaseerd tafelapparaat ontwikkeld om koolstof-14 (radiokoolstof) te meten.

In biologische systemen, koolstof-14 ( ¹⁴ C ) kan worden gebruikt als een biochemische tracer om microdoses van voedingsstoffen te volgen, toxines en therapieën bij mens en dier. Bijvoorbeeld, de ¹⁴ C kan worden vastgehecht aan een vitamine. Wanneer een mens de vitamine inneemt, onderzoekers kunnen volgen hoeveel van de vitamine wordt gemetaboliseerd en hoeveel wordt uitgescheiden door middel van urine-analyse.

Voor tracerstudies in biochemische systemen, ¹⁴ C-concentraties moeten nauwkeurig worden gemeten op en boven de natuurlijke abundantie. Vroeger, dit werd meestal gedaan met versneller massaspectrometrie (AMS). AMS opende nieuwe regimes van experimenten, zoals geneesmiddelenonderzoeken in de menselijke fase met behulp van subtherapeutische doses. Echter, De complexiteit en kosten van AMS hebben deze meetmethode en andere afgeleide technieken beperkt. Vanwege de beperkingen van AMS, Onderzoekers van Livermore ontwikkelden een nieuw apparaat voor biologische tracerstudies.

Cavity ring-down spectroscopie (CRDS) is naar voren gekomen als een op laser gebaseerde methode die in staat is om: ¹⁴ C-metingen. Wetenschappers van Livermore ontwikkelden een CRDS-spectrometer die koolstof-14 kan meten voor biologische studies. "We hebben een ¹⁴ C-spectrometer die complexiteit en gevoeligheid voor biologische balanceert ¹⁴ C-metingen, " zei Daniel McCartt, leider van het project. "Het maakt gebruik van robuuste, volwassen hardware, geschikt voor een turnkey-operatie."

Het Center for Mass Spectrometry (CAMS) van het Lab werkt samen met Picarro Inc. Het nieuwe lasergebaseerde systeem vult de ionenbronversneller aan met een meer toegankelijke, tafelmodel, die vorige week werd gepatenteerd.

Biologische monsters moeten worden gehomogeniseerd, gedroogd en vervolgens verbrand tot kooldioxide voor zowel AMS als CRDS. Voor traditionele AMS, het kooldioxide wordt vervolgens gereduceerd tot grafiet. Hiervoor is ongeveer 12 uur nodig. Het CRDS-systeem meet de ¹⁴ C-gehalte van het verbrande kooldioxide, en een monster kan binnen enkele minuten worden bereid.

Voor een farmacokinetische case study, wetenschappers gebruikten cavia's als modelorganisme en het koolstof-14-gehalte van monsters werd gemeten met CRDS en vergeleken met AMS-resultaten. Cavia's kregen een dosis van 100 mg van een oxime-acetyltransferase-reactivator, en weefsel- en plasmamonsters werden genomen in een geometrische tijdreeks. De cavia-CRDS-casestudy reproduceerde nauwkeurig de AMS-resultaten met behulp van relatief eenvoudige hardware, en nul dagelijkse aanpassingen aan het CRDS optische systeem.