LSC Applikationsnote 27 Überarbeitet von Dr. Ronald Edler August 2005

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1 LSC Applikationsnote 27 Überarbeitet von Dr. Ronald Edler August 2005 Anwendungen der Probenverbrennung für Low Level Proben N. L. Bates, J. A. Rice und K. D. Doolittle, Metabolismus Abteilung der Southwest Bio- Labs, Inc. Las Cruces, NM Einleitung Die zunehmende Beachtung von chemischen Zusätzen in Lebensmittelprodukten und der Wasserversorgung führte zu stärkerem Druck auf die chemische Industrie und die Gesundheitsindustrie mit der Forderung nach sowohl in kleinen Mengen effizienten Verbindungen als auch gleichzeitig umweltverträglichen Substanzen. Im Bemühen um ein besseres Verstehen der umweltphysiologischen Zusammenhänge dieser Substanzen fordern FDA (Food and Drug Administration) und EPA (Environmental Protection Agency) mehr Informationen über die Metabolismuspfade dieser Substanzen. Dies führte zu einer Zunahme von Radiotracern in Studien, die mit sehr niedrigen Konzentrationen an Radionukliden an Tieren wie Rindern, Geflügel, Schweinen und Pflanzen durchgeführt wurden. Laboratorien, die metabolische Studien durchführen, benötigen Verbindungen mit höherer spezifischer Aktivität für ihre Arbeiten bei niedrigen Konzentrationen, empfinden aber die hohen Kosten für die Herstellung der radioaktiven Verbindungen hinderlich. Zur Vermeidung hoher Kosten und gleichzeitigem Arbeiten bei niedrigen Aktivitäten begann die Suche nach neuen Methoden mit besserer Empfindlichkeit um die Detektion von Verbindungen bei sehr niedrigen Konzentrationen zu erlauben. Die Einführung der Low Level Szintillationszählung bot gesteigerte Empfindlichkeit die für sehr niedrige Konzentrationen erforderlich war. Das ursprüngliche Packard Modell 2250CA erreichte größere Empfindlichkeit durch Reduktion des s unter Verwendung einer dreidimensionalen Spektrum Analyse, 1) welche zwischen β Szintillationspulsen und nicht quenchbaren Pulsen durch Analyse der Afterpulse unterscheiden kann. Die Kombination der dreidimensionalen Spektrum Analyse mit der Optimierung der Zählregion maximiert die Empfindlichkeit und verbessert den FOM (Figure of Merit = E 2 /B). 2) Daher ist die Low Level Szintillationszählung eine Methode für die Detektion niedrigerer Konzentrationen von Verbindungen, die es in Experimenten erlaubt, Metaboliten in viel niedrigerer Konzentration zu quantifizieren. Die neueste Geräteserie der 3100TR Modelle von PerkinElmer LAS mit Low Level Mode entspricht den Modellen der 2250CA Serie von der Empfindlichkeit. Mit Geräten der Serie 3170TR und dem Quantulus (Super Low Level Counter) sind allerdings mittlerweile Geräte vorhanden, die noch bessere Empfindlichkeiten erlauben. Low Level Szintillationszählungen wurden für verschiedene Anwendungen eingesetzt, wobei Proben direkt gezählt wurden bei denen keine Quenchprobleme auftraten, zum Beispiel für 14 C Altersbestimmungen, Überwachung des 3 H-Gehaltes in Wasserproben, Überwachung von Kernkraftwerken oder der Trennung von mehreren Isotopen in einer Probe. 3) Allerdings erfordern eine Reihe von biomedizinischen Anwendungen die Untersuchung von Proben die nicht direkt in einem Szintillationszähler gemessen werden können. 1

2 Dies kann am Farbquench und/oder chemischem Quench liegen, oder weil Fällung oder Absorption auftritt. Es wurden eine Reihe von Techniken entwickelt um die Probleme bei der Untersuchung von Geweben, Blut oder Exkrementen zu umgehen, vor allem die Solubilization (Auflösung der Probe durch Zersetzung mit geeigneten Lösungsmitteln), die Extraktion oder die Verbrennung von Proben. Die Probenoxidation (Verbrennung) hat gezeigt, dass sie in der Lage ist die Probleme mit dem Quench und der Löslichkeit von Proben zu eliminieren. Speziell die schlechte Löslichkeit von Proben kann zu Selbstabsorption in der Probe und damit zu Problemen bei der Messgeometrie führen. 4) Zu Problemen bei der Messgeometrie siehe auch Applikationsnote 2, Messung von Filtern und Membranen im Szintillationszähler. 5) Ein anderer Vorteil der Probenoxidation ist die Tatsache, dass größere Probenmengen verarbeitet werden können, was vor allem bei sehr niedrigen Konzentrationen von Metaboliten erforderlich ist. Der PerkinElmer LAS Oxidizer 306 bietet eine einfache Methode zur Vorbereitung von festen oder unlöslichen Proben für die Flüssigszintillationsmessung ( 3 H, 14 C oder doppelt markiert). Das aktuelle Modell von PerkinElmer ist der Oxidizer 307, die vorliegende Untersuchung wurde jedoch mit dem Modell 306 durchgeführt. Das Prinzip des Oxidizers ist in Abbildung 1 zu sehen. Abb. 1: Funktionsprinzip des PerkinElmer LAS Oxidizers 307 Das bei der Verbrennung entstehende [ 14 C]-CO 2 wird mit Carbo-Sorb (PerkinElmer LAS) gebunden. Carbo-Sorb enthält ein primäres Amin (2- Methoxyethlyamin) welches mit CO 2 zunächst unter Bildung der Carbamidsäure reagiert, die normalerweise aber nicht stabil ist und wieder CO 2 abspaltet.. CH 3 O CH 2 CH 2 NH COO Η + (Carbamidsäure) Unter den Bedingungen im Oxidizer können sich jedoch aus der starken Base (weiteres primäres Amin) und der Säure das Salz der Carbamidsäure, die Carbamate bilden. 2

3 Tritium wird bei der Verbrennung in Wasser ( 3 H 2 O) umgewandelt, kondensiert und in Monophase S als Cocktail aufgenommen. Für die Carbamate wird PermaFluor E als Cocktail eingesetzt. Für weitere Informationen über die große Cocktailauswahl von PerkinElmer LAS bitte auch Applikationsnote 16 lesen. 6) Obgleich die Probenverbrennung die Variabilität im Probenquench und die Unlöslichkeit von Proben eliminiert, so führt die Probenverbrennung doch einen starken chemischen Quencher ein (Carbo- Sorb), welcher die Probenspektren zu niederen Energien verschiebt. Daher führt die Kombination aus Low Level Szintillationsmessung (mit Energiefensteroptimierung) und Probenverbrennung (mit Einführung eines starken Quenchers) zu Problemen mit dieser Methode. Es wurden verschiedene Quenchkurven aus verbrannten Pads erstellt und mit verschiedenen Zählmodi und verschiedenen Fenstereinstellungen analysiert um den Nutzen des Low Level Modus für die Probenverbrennung zu untersuchen. Methoden und Material Ein PerkinElmer LAS Verbrennungsautomat 306 wurde für die Proben verwendet. Es wurden zwei Minuten Verbrennungscyclen mit 7 ml Cabro-Sorb zum Binden des entstehenden [ 14 C]-CO 2 verwendet. Die normale Gewebemasse in den Experimenten betrug 500 mg, was einem ungefähren Carbo-Sorb Volumen von 7 ml entspricht. 12 ml Permaflour V wurde als Szintillationscocktail verwendet. In den aktuellen Oxidizern wird Permaflour E + verwendet. Es wurde eine Quenchkurve mit konstanten Mengen an 14 C markiertem Spec-Check (18134 DPM) und einer steigenden Zahl an Verbrennungs-Pads mit jeweils einem Verbrennungshütchen erstellt. Alle Materialien stammen von PerkinElmer LAS. Um E 2 /B zu bestimmen, wurden Proben für individuelle Quenchproben erstellt, zum Beispiel aus einem Verbrennungshütchen, einem Verbrennungs-Pad (von null bis sechs) aber ohne 14 C markierter Substanz. Dann wurde 14 C Aktivität quantitativ in jedes Szintillations Vial mit einem Verbrennungshütchen und einer steigenden Zahl an Pads gegeben. Die Zahl der Pads betrug null bis sechs, da bei mehr als sechs Pads Sättigung des Carbo-Sorb auftrat und Phasentrennung im Cocktail beobachtet wurde. Die Verbrennungszeit wurde nach der größten Probe eingestellt. Es zeigte sich, dass eine Verbrennungszeit von zwei Minuten erforderlich war um die Probe mit den sechs Pads vollständig zu verbrennen. Jede Probe wurde daraufhin in zwei Minuten verbrannt und mit 7 ml Carbo- Sorb gebunden und danach automatisch in 12 ml Permafluor gelöst. Die Szintillations Vials wurden mit Methanol gereinigt und über Nacht im Dunkeln belassen damit Chemilumineszenz abklingen konnte. Probenoxidation von Gewebeproben Es wurde Muskelgewebe von unbehandelten und mit radiomarkierten Substanzen behandelten Tieren entnommen. Es wurden zwei verschiedene Gruppen mit unterschiedlichen zu erwartenden Aktivitäten untersucht um die verschiedenen Messmodi mit den unterschiedlichen Mengen an Aktivität untersuchen zu können. Die Gewebeproben wurden mit einer bekannten Menge Wasser sorgfältig homogenisiert. Zwölf Aliquots der Kontrollgewebe (Gruppe A und B) und vier Aliquots des behandelten Gewebes (Gruppe A und B) wurden in zwei Minuten verbrannt. Die Szintillations Vials wurden mit Methanol gereinigt und über Nacht im Dunkeln belassen um die Chemilumineszenz abklingen zu lassen. Flüssigszintillationsmessung Die Proben wurden in einem 2250CA Flüssigszintillationszähler von Packard (heute PerkinElmer LAS) sowohl im Low Level als auch im Normal Count Modus gemessen. Dem Modell 2250CA entspricht von der Empfindlichkeit heute das Modell 2900TR oder 3100TR mit Low Level Modus. Die Quenchkurve wurde zunächst im Normal Count Modus mit denen im Gerät voreingestellten Energiefenstern für 14 C (0 156 KeV) untersucht. 3

4 Die Proben für die Quenchkurve wurden 20 Minuten oder bis zum Erreichen eines 2σ% Wertes von 0,1 gemessen. Als Quenchindikator wurde der /AEC sowohl im Normal als auch im Low Level Count Modus verwendet. Zu Details über die Quenchparameter bitte auch die weiterführende Literatur beachten. 7,8) Die Quenchkurve wurde dann mit dem Low Level Modus untersucht, wobei die Fenster mit der am wenigsten gequenchten Probe mit den Sample Priostat Funktionen Optimize Region gefolgt von Reverse Region Compensation optimiert wurden. Zu näheren Informationen über die Möglichkeiten der aktuellen QuantaSmart Software bitte auch die Applikationsnoten 18 bis 22 lesen. 9-13) Die Probe (ohne 14 C) und die am wenigsten gequenchte Probe (mit sechs Pads) wurden bis zu einem statistischen 2σ%-Wert von 0,5 gemessen, wozu 103 Minuten beim und 12 Minuten für die am wenigsten gequenchte Probe erforderlich waren. Der PerkinElmer LAS Szintillationszähler druckt die optimierten Einstellungen für das untere und obere Energiefenster basierend auf dem und der am wenigsten gequenchten Probe (Probe mit sechs Pads) mit Hilfe der Priostat Funktion aus. Mit diesen Einstellungen und dem /AEC als Quenchindikator wurde die Quenchkurve 20 Minuten oder bis zu einer statistischen Sicherheit von einem 2σ% Wert von 0,1 gemessen. Ergebnisse und Diskussion Viele biomedizinische Proben können nicht direkt in einem Szintillationszähler gemessen werden, sondern erfordern eine besondere Probenvorbereitung damit geeignete Proben für die Szintillationsmessung erhalten werden. Die Probenverbrennung bietet eine schnelle und automatisierte Prozedur, die häufig beobachtete Probleme mit Geweben oder Exkrementen beseitigt, oder doch zumindest verringert. Allerdings produziert die Probenverbrennung Proben, die durch das Carbo-Sorb auch stark gequencht sein können. Der chemische Quencher Carbo- Sorb verschiebt das Energiespektrum des β Emitters zu niederen Energien, wodurch häufiger niederenergetische Ereignisse auftreten. Die Optimierung der Energiefenster im Low Level Modus, die zu einer Erhöhung der unteren Grenze und einer Absenkung der oberen Grenze der Energiefenster führt, könnte Probleme mit stark gequenchten Proben verursachen, die bereits stark zu niederen Energien verschoben sind. Um den Effekt der Probenverbrennung im Low Level Modus und Normal Count Modus untersuchen zu können, wurde deshalb ein Vergleich der Quenchkurven im Normal Count Modus und Low Level Count Modus mit verschiedenen Fenstereinstellungen durchgeführt. Weil verbrannte Gewebeproben einen niedrigen aber relativ konstanten - Wert zeigen ( ), wurde eine Quenchkurve erstellt, um diesen Teil der experimentellen Proben abzudecken. Die Quenchkurve wurde mit Verbrennungs- Pads (null bis sechs) als Kohlenstoffquelle erstellt, da diese durch die Veränderung des Carbo-Sorb/Carbamat Verhältnisses direkt den Quench beeinflussen. In dem Maße wie Carbo-Sorb CO 2 aus dem Gewebe bindet, entsteht Carbamat welches kein so starker Quencher ist wie Carbo- Sorb. Deshalb ist der Quench vom Verhältnis Carbo-Sorb/Carbamat abhängig und sinkt mit der Zunahme der Pads in der Probe. Normal Count Mode Unter Verwendung des Normal Count Modus mit den voreingestellten Energiefenstern für 14 C (0-156 KeV) war der beobachtete (siehe Tabelle 1) hoch (31,15 CPM mit einem Pad; 36,70 CPM mit sechs Pads) während der E 2 /B- Wert niedrig war (203 mit vier Pads, 214 mit einem Pad). Die Zählausbeute schwankte zwischen 86,44% und 80,63%. Der -Wert der Proben schwankte zwischen 217 (mit sechs Pads) und 170 (mit einem Pad), was auf starken Quench hinwies. Der PerkinElmer LAS versiegelte hatte einen -Wert von

5 % Zählausbeute CPM E 2 /B Proben 6 pads 86,44 36, pads 84, pads 82,94 33, pads 82, pads 81, pad 80,69 31, Kein cone, 80, kein pad Versiegelter 29, * 895 * Der E 2 /B-Wert des versiegelten s wurde mit der Zählausbeute der Probe mit den 6 Pads berechnet. Tabelle 1: Normaler Count Mode Low Level Count Modus ohne Optimierung der Zählregion. Um die Low Level Zählperformance ohne Optimierung der Fenstereinstellungen zu beurteilen, wurde die Quenchkurve mit den 14 C Fenstereinstellungen KeV im Low Level Modus gemessen. Die Counts waren nur von der dreidimensionalen Spektrenanalyse abhängig ohne die normalerweise übliche weitere Optimierung durch die Optimierung der Zählregion. Mit dem Low Level Count Modus (siehe Tabelle 2) sank der der Probe mit sechs Pads von 36,70 auf 30,05 CPM (18% Reduktion). Der E 2 /B-Wert stieg von 204 auf 249 für die Probe mit sechs Pads. Es wurde keine Verringerung der Zählausbeute beobachtet. Der -Wert schwankte zwischen 214 (sechs Pads) und 167 (ein Pad). Die Counts am versiegelten von PerkinElmer LAS sanken von 29,10 auf 20,35 mit einem steigenden E 2 /B-Wert von 257 auf 368. % Zählausbeute CPM E 2 /B Proben 6 pads 86,51 30, pads 84, pads 83,10 29, pads 82, pads 81,94 27, pad 81, Kein cone, 80, kein pad Versiegelter 20, * 895 * Der E 2 /B-Wert des versiegelten s wurde mit der Zählausbeute der Probe mit den 6 Pads berechnet. Tabelle 2: Low Level Count Mode ohne Optimierung der Zählregion 5

6 Low Level Count Modus mit Optimierung der Zählregion. Die Quenchkurve wurde nun mit dem Low Level Count Modus und den optimierten Fenstereinstellungen (über Optimize Region und Reverse Region Compensation) erhalten. Das optimierte Fenster wurde im Bereich von 1,0 bis 33,5 KeV bestimmt. Der SIS-Wert für die Probe mit den sechs Pads wurde zu 39,3 bestimmt, was dem optimierten oberen Energiefenster sehr nahe kommt. Unter Verwendung dieser optimierten Einstellungen von 1-33,5 KeV wurde mit der Reverse Region Compensation eine äquivalente Fenstereinstellung für die ungequenchte Probe von 3,2 bis 110,2 KeV bestimmt. In Tabelle 3 wurde die Quenchkurve mit Low Level Count Modus und optimierten Fenstereinstellungen von 3,2-110 KeV untersucht. Die Fensteroptimierung und Reverse Region Compensation reduzierten die Zählrate in der Probe mit den sechs Pads von 30,05 auf 27,50 CPM. Dies ist im Vergleich zur Messung im Normal Count Modus (27,50 CPM gegen 36,70 CPM) eine Reduktion von 25%. Der E 2 /B-Wert stieg von 204 auf 263. Es wurde keine Abnahme der Zählausbeute beobachtet. Die Zählrate des versiegelten Standards sank auf 16,50 CPM und der E 2 /B-Wert stieg auf 438. % Zählausbeute CPM E 2 /B Proben 6 pads 85,06 27, pads 83, pads 81,95 26, pads 81, pads 81,09 24, pad 80, Kein cone, 79, kein pad Versiegelter 16,50 438* 895 * Der E 2 /B-Wert des versiegelten s wurde mit der Zählausbeute der Probe mit den 6 Pads berechnet. Tabelle 3: Low Level Count Mode mit Optimierung der Zählregion Manuelle Verfeinerung der optimierten Fenstereinstellungen im Low Level Count Modus. Es wurde ein Versuch unternommen den E 2 /B-Wert durch schrittweise Erhöhung der unteren Fenstergrenze gefolgt von einer schrittweisen Absenkung der oberen Fenstergrenze zu optimieren. Die Energiefenster vom Quenchstandard mit drei Pads und der, welche für Gewebeproben besonders repräsentativ waren, wurden an der unteren Begrenzung manuell von 3 bis 17 KeV eingestellt und die obere Begrenzung danach von 110 auf 100 KeV in jeweils 1 KeV Schritten gesenkt (Daten nicht in den Tabellen). Die Zählausbeuten variierten von 81,3% bis 62,3%, während der von 20,6 auf 13,9 CPM sank. Der höchste E 2 /B- Wert wurde für das Energiefenster von 12,2 bis 100 KeV beobachtet. Es wurde dann eine Quenchkurve mit den manuell ermittelten Fenstereinstellungen von KeV untersucht (siehe Daten in Tabelle 4). Die Zählrate der probe mit sechs Pads sank auf 19,0 CPM (von 36,70 im Normal Count Modus; 30,05 CPM im nicht optimierten Low Level Modus), was einer Reduktion des s um 48% entspricht. Die Zählausbeute des Standards mit sechs Pads sank von 86,44% im Normal Count Modus auf 72,53%, das heißt die Zählausbeute sank um 16%. 6

7 Allerdings stieg dabei der E 2 /B-Wert von 204 auf 277. Eine große Steigerung im E 2 /B-Wert wurde mit dem versiegelten Standard beobachtet und zwar von 257 im Normal Count Modus auf 634 im manuell optimierten Low Level Modus. % Zählausbeute CPM E 2 /B Proben 6 pads 72,53 19, pads 72,00 18, pads 71,88 3 pads 70,03 17, pads 70,54 17, pad 80,41 17, Kein cone, 68,79 14, kein pad Versiegelter 16,50 634* 902 * Der E 2 /B-Wert des versiegelten s wurde mit der Zählausbeute der Probe mit den 6 Pads berechnet. Tabelle 4: Low Level Count Mode mit manueller Anpassung der optimierten Regionen Vergleich von Gewebeproben gemessen im Normal Count Modus und Low Level Count Modus. Frisches Muskelgewebe (Kontrollgewebe und behandeltes Gewebe) wurde im Normal Count Modus (0-156 KeV) und im Low Level Count Modus ( KeV) untersucht, um biologische Proben unter Verwendung von zwei Quenchkurven zu vergleichen. Herstellung der Quenchkurven erfolgte wie oben beschrieben. Rinder Muskelgewebe von Kontrolltieren und behandelten Tieren (denen geringe spezifische Aktivitäten verabreicht wurden) wurde homogenisiert und dann verbrannt. Gewebe wurde von zwei Gruppen entnommen, eine Gruppe die sehr geringe Aktivitäten enthalten sollte und eine Gruppe mit zwei- bis dreifach höherer Aktivität, um die beiden Count Modi miteinander vergleichen zu können. Im Normal Count Modus (0-156 KeV) war die mittlere Zählrate von Kontrolle A und B des Gewebes 33,1 CPM und 30,9 CPM (Tabelle 5). Der E 2 /B-Wert betrug 216 (84,6% Zählausbeute) für Kontrolle A und 228 (83,9% Zählausbeute) für Kontrolle B (Daten nicht in der Tabelle). Im Low Level Count Modus ( KeV) sank die Zählrate auf 21.5 CPM für Kontrolle A (71,7% Zählausbeute) und 20,4 CPM für Kontrolle B (71,4% Zählausbeute). Der E 2 /B-Wert stieg auf 239 und 250 im Low Level Modus. In der Gruppe mit dem höheren Gehalt an Radioaktivität (Gruppe A) wurde kein Unterschied der DPM-Werte von Normal Count Modus und Low Level Count Modus gefunden, wie das Verhältnis von nahe 1 anzeigt. Wenn allerdings Proben untersucht wurden die näher am lagen (Gruppe B), so wurde ein Verhältnis gefunden, welches zwar nur leicht aber doch beständig höher lag. Der Low Level Modus schien bei der Untersuchung von Proben nahe dem geringfügig besser zu sein als der Normal Count Modus. Bei Proben oberhalb von etwa 100 CPM dagegen scheint die Performance beider Count Modi etwa gleich zu sein. Um die Technik der Probenverbrennung mit der konventionellen Methode der Gewebeauflösung und anschließender Messung im Szintillationszähler vergleichen zu können, wurden die minimalen Detektionsgrenzen (MDL) bei einem 2σ Vertrauensbereich nach der Formel auf der folgenden Seite ermittelt. 7

8 4,66 R0T MDL = 2,22 E M T mit: R 0 = Nulleffekt in CPM T = Messzeit in Minuten E = Zählausbeute M = Masse der Probe in Gramm Zu einer genaueren Betrachtung der Zählstatistik und der Berechnung von wichtigen Kenngrößen wie zum Beispiel der Nachweisgröße bitte auch die weiterführende Literatur lesen. 8,14) Mit Gewebeproben die durch die Methode der Probenauflösung aus 50 mg Probe erhalten wurden, erhält man mit einer Zählausbeute von 0,91, einer Messzeit von 20 Minuten und einer Nulleffektzählrate von 36,7 CPM eine Nachweisgrenze von 62,5 pci/g (2,3 Bq/g). Wird der Verbrennungsautomat verwendet, so ergibt sich mit 500 mg Probe, einer Zählausbeute von 0,86 unter sonst gleichen Bedingungen eine Nachweisgrenze von 6,58 pci/g (0,24 Bq/g). Probe KeV KeV KeV KeV DPM mittlere CPM mittlere CPM mittlere DPM mittlere DPM Verhältnis Gruppe A Kontrolle A 21,5 33,1 30,1 39,2 1,3 Behandelt-3A 86,0 110,7 119,8 130,2 1,1 Behandelt-5A 99,7 121,4 139,0 143,5 1,0 Behandelt-7A 152,8 176,1 207,4 207,4 1,0 Behandelt-9A 153,7 188,5 214,0 223,0 1,0 Gruppe B Kontrolle B 20,4 30,9 28,5 36,6 1,3 Behandelt-4B 34,8 47,9 48,7 57,0 1,2 Behandelt-6B 36,8 50,6 51,5 60,0 1,2 Behandelt-8B 43,1 58,2 60,8 69,7 1,1 Behandelt-10B 43,1 60,4 60,2 71,8 1,2 Tabelle 5: Vergleich von Normal und Low Level Count Mode Die Verwendung des Oxidizers verbesserte die Nachweisgrenze fast um den Faktor 10. Durch Verwendung des Low Level Count Modus kann die Nachweisgrenze weiter auf 2,52 pci/g (0,09 Bq/g) gesenkt werden, falls eine 500 mg Probe 100 Minuten bei einer Zählausbeute von 0,73 und einer Nulleffektzählrate von 19,0 CPM gemessen wird. Die Kombination von Oxiidzer und Low Level Modus kann daher die Empfindlichkeit für Gewebeproben gegenüber dem Normal Count Modus mit Probenauflösung fast um den Faktor 25 verbessern, wie in Abbildung 1 gezeigt wird. Zusammenfassung Die dreidimensionale Spektrenanalyse gekoppelt mit der Optimierung der Zählregion senkt die Nulleffektzählrate und verbessert die Empfindlichkeit des Systems. Die dreidimensionale Spektrenanalyse senkte die Nulleffektzählrate des Normal Count Modus um 18% und verbesserte den E 2 /B- Wert (122%) ohne die Zählausbeute zu ändern. Die Optimierung der Zählregion und die Reverse Region Compensation, die optimierte Fenstereinstellungen bieten, die zu den ungequenchten Einstellungen äquivalent sind, reduzierten den weiter (um 25% gegenüber dem Normal Count Mode) und verbesserten nochmals den E 2 /B-Wert (129%). 8

9 Schrittweise Anpassung der unteren und oberen Fensterbegrenzungen führte zu einer weiteren Reduktion in der Nulleffektzählrate (48% gegenüber dem Normal Count Mode) und einer weiteren Verbesserung des E 2 /B-Wertes 136%). Die Zählausbeute sank um 16% gegenüber dem Normal Count Modus. Obgleich der E 2 /B-Wert stieg, hätte eine größere Reduktion der Nulleffektzählrate den E 2 /B- Wert stärker steigen lassen können. Im Fesnter von KeV zeigte die ungequenchte Zählrate ( = 902) einen Rückgang von 71% gegenüber dem Normal Count Modus (0-156 KeV), während die verbrannte Probe mit sechs Pads nur um 48% sank. Der Unterschied wird vor allem durch das stärker zu niederen Energien komprimierte Spektrum der gequenchten Probe verursacht. Um die Brauchbarkeit des Low Level Modes für biologische Proben zu untersuchen, wurden Muskelproben von behandelten und unbehandelten Tieren mit dem Normal und Low Level Count Modus mit Quenchkurven, die mit verbrannten Pads erstellt wurden, untersucht. In Proben, die CPM enthielten konnte kein oder nur ein geringer Unterschied zwischen dem Normal und Low Level Count Modus gefunden werden. Allerdings war in Gewebeproben mit Zählraten unterhalb von 100 CPM das Verhältnis zwischen dem Normal und Low Level Count Modus geringfügig höher. Daher ist der Low Level Count Modus für Proben mit mehr als 100 CPM genauso gut geeignet wie der Normal Count Modus, für Proben mit weniger als 100 CPM ist er etwas besser geeignet. Weil ständig neue Verbindungen mit niedrigeren Aktivitäten auf biologische Effekte hin untersucht werden, steigen die Anforderungen an die Empfindlichkeit der Detektionssysteme. Weitere Verbesserungen des E 2 /B-Wertes und der Empfindlichkeit könnten durch eine weitere Reduktion der Nulleffektzählrate erhalten werden. Die Höhenlage und die geographische Situation des Labors beeinflussen ebenfalls die Nulleffektzählrate. Die Nulleffektzählraten in dieser Applikationsnote sind höher als in Laboren in niedriger Höhenlage außerhalb von bergigen Bereichen. Allerdings kann der auch durch die Verwendung der TriCarb Serie 3170 mit BGO (Bismuthgermanat) surround TR- LSC Technologie weiter verbessert werden. Nachweisgrenze Bq/g 2,5 2 1,5 1 0,5 0 LSC/Gewebelöser LSC/Oxidizer Low Level LSC/Oxidizer Art der Probenvorbereitung Abb. 1: Nachweisgrenzen für Verfahren zur Messung von Geweben. 9

10 Literatur: 1.) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 15, TR-LSC mit Delay before Burst, September ) M. Kessler, S. van Cauter; Hidden Dimensions in Liquid Scintillation Analysis, Application Bulletin No. 015, Packard Instrument Co., ) D. Tait und A. Wiechen; PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 28, LSC Messungen für die schnelle Bestimmung von 89 Sr und 90 Sr in der Milch, Juni ) Liquid Scintillation Analysis, Science and Technology, (M. Kessler, ed.), Packard Instrument Co. 7-1, ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 2, Messung von Filtern und Membranen im Szintillationszähler, Juli ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 16, Cocktails für die Messungen im Szintillationszähler, Dezember ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 33, Die unterschiedlichen Quenchparameter in TriCarb Szintillationszählern von PerkinElmer LAS, August ) R. H. W. Edler; Eine Einführung in die Szintillationstechnik zur Messung von Radionukliden, Bremen 2006 (in Vorbereitung). 9.) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 18, Die SpectraWorks Software 1.0 für die Bearbeitung von Energieverteilungen aus LSC Messungen, April ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 19, Die Enhanced Security Option (21 CFR part 11) für die QuantaSmart Software der TriCarb LSC Serie, Mai ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 20, Die Replay Option für die QuantaSmart Software der TriCarb LSC Serie, Mai ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 21, Die IPA Option zur Kontrolle der Geräteperformance für die QuantaSmart Software der TriCarb LSC Serie, Mai ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 22, Die QuantaSmart Software für Szintillationszähler der TriCarb LSC Serie, Mai ) PerkinElmer LAS (Germany) LSC Applikationsnote 25, Grundlagen der Zählstatistik, Juni Weltweites Hauptquartier: PerkinElmer Life Sciences, Inc., 549 Albany Street, Boston, MA USA (800) Europäisches Hauptquartier: PerkinElmer Life Sciences, Imperiastraat 8, B-1930 Zaventem Belgien Technischer Support: In Europe: in US und im Rest der Welt: Deutschland: Tel:

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