便携式核磁共振光谱装置可能在地平线上
核磁共振(NMR)是一种分析工具的广泛应用,包括磁共振成像用于医学诊断。然而,核磁共振经常需要产生强大的磁场,这限制了其使用的范围。Gutenberg大学的研究人员在美因茨(一起进行)和亥姆霍兹研究所(他)已经发现了潜在的新方法来减少相应设备的大小和可能的相关风险通过消除需要很强的磁场。这是通过所谓的“零- ultralow-field NMR结合特殊的超极化技术。“这个激动人心的新方法是基于一个创新的概念。它打开了一系列的机遇,克服了以前的缺点,”博士说Danila Barskiy,奖学金拨款奖得主一直工作在相关学科自2020年以来和他一起进行。
新方法使测量没有强大的磁场
目前的核磁共振设备——因为磁铁极其沉重的和昂贵的。另一个复杂因素是目前短缺的液氦作为冷却剂。”与我们新技术逐渐ZULF NMR对完全magnet-free的地位,但是我们仍然有许多要克服的挑战,“Barskiy。
使磁铁冗余在这种背景下,Barskiy相结合的理念提出了零- ultralow-field核磁共振(ZULF NMR)和一个特殊的技术,使得它可以超极化原子核。ZULF NMR本身就是一种最近开发的光谱学提供丰富的分析结果不需要大的磁场。轨迹NMR另一个优势是它的信号也可以容易发现的导电材料,如金属。传感器用于ZULF NMR,通常光泵磁力仪,高度敏感,易于使用,他们已经商业化。因此,相对简单的组装ZULF NMR谱仪。
SABRE-Relay:自旋转移订单像接力棒
但是,生成的核磁共振信号是需要解决的问题。日期的方法被用来生成信号的分析只适合选择有限的化学物质或者其他与高昂的成本。出于这个原因,Barskiy已经决定利用超极化技术SABRE,允许调整大量的核自旋的解决方案。有很多这样的技术,将产生一个信号满足检测ZULF条件。在这些SABRE,短信号放大的可逆的交换,已被证明是特别适合。SABRE的核心技术是一个调和的铱金属络合物的转移自旋从仲氢基质。Barskiy设法避开缺点造成样品的临时绑定到复杂采用SABRE-Relay, SABRE的最近的改进技术。在这种情况下,SABRE用于诱导极化,然后传送到次要的衬底。
自旋化学物理和化学的接口
在他们的论文题为“零场核磁共振传递超极化”发表在科学的进步第一作者,博士Danila Barskiy埃里克·范·戴克和他们的合作者如何报告他们能够检测信号对甲醇和乙醇从样本中提取的伏特加。”这个简单的例子演示了如何我们能够延长ZULF核磁共振的应用范围的帮助下一个廉价、快速、多功能超极化的方法,“总结Barskiy。“我们希望我们设法有点接近我们的目标的可行的发展紧凑、便携设备,可用于分析液体如血液和尿液和在未来,可能赋予歧视特定的化学物质如葡萄糖和氨基酸。”
Danila Barskiy赢得奖学金拨款2020年亚历山大•冯•洪堡基金会奖,结果将从加州大学伯克利分校美因茨,他开始德米特里•Budker教授的研究小组一起进行物理研究所和他。Barskiy活跃领域的物理化学和领导着一个研究小组专注于核磁共振的可能应用在化学,生物学和医学。
参考:范戴克等,Eills J, Picazo-Frutos R, ET al。零场核磁共振传递超极化。Sci睡觉。2022;8 (29):eabp9242。doi:10.1126 / sciadv.abp9242
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