Quantification of radicals in aqueous solution by positronium lifetime; An Experiment using a clinical PET scanner

ポジトロニウム寿命による水溶液中のラジカルの定量; 臨床PETスキャナを用いた実験

田久 創大*; 松本 謙一郎*; 平出 哲也  ; 錦戸 文彦*; 赤松 剛*; 田島 英朗*; 高橋 美和子*; 山谷 泰賀*

Takyu, Sodai*; Matsumoto, Kenichiro*; Hirade, Tetsuya; Nishikido, Fumihiko*; Akamatsu, Go*; Tashima, Hideaki*; Takahashi, Miwako*; Yamaya, Taiga*

陽電子と電子は、生体内で結合状態をとることがあり、ポジトロニウム(Ps)と呼ぶ。三重項Ps(ortho-Ps)が消滅するのにかかる時間はortho-Psピックオフ消滅寿命と言い、周囲の電子密度に応じて変化する。この寿命値はPETスキャン情報に新しい生物学的情報を追加できる可能性がある。ortho-Ps寿命による生体内の(フリー)ラジカルの定量化の実現可能性を議論するために、我々は臨床PETシステムを使用してラジカルを含む水溶液中のPs寿命を測定した。結果は、陽電子消滅イベントの計数統計が10イベント以上であれば、数mMオーダーの水溶液中のラジカル濃度の差はoetho-Ps寿命によって定量化できることを示唆した。しかし、この濃度は、生体の生理機能で生成されるラジカル濃度よりも高かった。

Positrons and electrons sometimes exist as a bound state, positronium (Ps), in living organisms. The triplet Ps (ortho-Ps) annihilation time represents the ortho-Ps pick-off annihilation lifetime, and it varies depending on the surrounding electron density. The ortho-Ps lifetime may add new biological information to PET scan information. In order to discuss the feasibility of quantifying (free) radicals in vivo by the ortho-Ps lifetime, we used a clinical PET system to make ortho-Ps lifetime measurements in aqueous solutions containing radicals. The results suggested that differences in radical concentrations in aqueous solutions of the order of a few mM could be quantified by the ortho-Ps lifetime if the counting statistic of the positron annihilation events was more than 10 events. This concentration was higher than the radical concentration generated in the physiological functions of living organisms.