利用核磁共振（NMR）的一个微小的蛋白质的分子结构检测目前需要两件事情：百万美元的机器的大小，一个庞大的SUV和大样本下研究蛋白质。
现在，从麻省理工学院比特和原子中心的研究人员报告了一个完全不同的方法，以核磁共振的发展。新的高度敏感的技术，这使得利用一个微小的探测器，降低了几个数量级，所需蛋白质的数量来衡量的分子结构。
这项新技术可能最终导致在每一个研究实验室和医疗办公室的桌面核磁共振设备的扩散。除其他外，这种装置可以证明在诊断多种疾病的宝贵。
作者和麻省理工学院的生物工程中心副主任张曙光说，“这是革命性的，”。 “这不只是增量的进展。”
该研究小组的报告在5月14日在国家科学院的论文集在线和印刷版的工作。主要作者，作者：Yael马奎尔，前麻省理工学院的研究生，谁赢得了他的博士学位这项工作，将在第七欧洲蛋白质研讨会在斯德哥尔摩5月16日谈。
核磁共振，X射线晶体学，通常是用于确定蛋白质和其他分子的结构。核磁共振探头通常由一个线圈，围绕正在研究的样本。线圈产生磁场与样品中的原子的核自旋相互作用，并揭示这些相互作用的原子连接。
目前的核磁共振机，则需要约1017（超过百万亿美元），以确定其分子结构的一种蛋白质分子。一些研究人员曾试图弥补微小的线圈研究较小的样品，但它已被证明非常困难的规模以下小尺寸的小样本进行分析，并建立高通量的方法。
相反，原本旨在提高量子计算的研究领导的麻省理工学院的研究人员根据指导波完全不同的方法。
“我们试图摆脱线圈和看到，如果我们能够找到一种新的方式来看待它，”马奎尔说，现在在麻省理工学院和剑桥的ThingMagic公司的首席技术官的客座研究员。
新的方法与类似的技术在笔记本电脑中发现的Wi - Fi天线开始。这些天线组成一个扁平的金属带。 MIT的研究小组使用的激光，在这样一个进行结构的微观缺陷（槽），作为一个带状线。在该位置一点的磁场泄漏的路线，建立一个统一的，集中的磁场。该字段允许槽NMR探头，在线圈的地方。
在美国国家科学院院刊的文章中描述该探测器是一个约三分之一的信用卡大小的塑料卡片，很容易和廉价的生产。要获得的结构信息，新的探测器仍然必须被放置在一个庞大的机器住房超导磁体，就像线圈探头。然而，麻省理工学院的研究人员预计，微型槽的小样本量将允许开发小得多的桌面分光计。
张说，如核磁共振装置，可以证明在错误折叠的蛋白质所造成诊断的疾病，如阿尔茨海默氏病和亨廷顿氏，或像Cruetzfeld - Jakob病的朊病毒疾病，尤其是有价值的。它也可以使早期发现青光眼和白内障，这可能是诊断测试一个单一的泪滴。 “你可以检测到它，这么早将成为可治疗，”张说。
这项新技术可以大大提高生物医学研究的速度，因为它可以采取最多一年获得一个核磁共振使用的线圈探测器的研究足够的材料，说的合著者教授尼尔Gershenfeld，麻省理工学院的位和原子中心主任。这是“一个重大的限制步骤在药物发现和研究生物途径，”他说。
探针也可以用来诊断或土壤分析的便携设备。张说，因为更小的设备便宜，他们应该甚至在发展中国家提供负担得起的核磁共振机现在非常少见。
张谈话，问他什么样的新设备将使生物学中最大的影响后，马奎尔得到了该项目的想法。对于张，答案是直接提高了核磁共振。
张说，阐明结构生物学家极为重要的，因为结构决定功能。该项目的目标是创建一个核磁共振检测敏感，可以探测当场就采用了双向凝胶电泳（约1014分子）使用量的蛋白质的结构信息。
现在的任务是艰巨的。 “在他们的头脑清醒，没有人会尝试从该凝胶的一个地方，从它那里得到的分子结构，”张说。
然而，张说，他认为，在确定的DNA双螺旋结构的詹姆斯沃森，富有传奇色彩的生物学家克里克所表达的情绪：你要问的大问题，以获得大的答案。
张补充说，该项目可能永远不会有没有跨学科的合作与协调的情况：“生物学家永远不会想到有这种类型的机器，但从来没有一个物理学家会问的问题，”他说。
在开始这个项目之前，马奎尔和Gershenfeld，与共同作者艾萨克庄，已经用核磁共振创建初的量子计算机。 Gershenfeld说，“他们的努力，提高计算能力竟然是出奇地相关检测的分子结构，一个”意想不到的副产品。
“我们并没有在所有有关生物学的思想，但事实证明，这正是需要提高生物敏感性，Gershenfeld说。”
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