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L'ultima tecnologia di spettroscopia di risonanza (EPR) paramagnetica di elettrone

insights from industryDr. Kalina Ranguelova EPR Applications ScientistBruker BioSpin Corporation

Nell'ottobre 2019, Bruker ha annunciato l'acquisizione dell'affare di Magnettech EPR dagli strumenti di Freiberg e dall'istituzione di un'associazione relativa e a lungo termine dell'offerta di EPR con loro. Di conseguenza, il nuovo portafoglio di EPR del benchtop ora è rappresentato da tre sistemi di EPR del benchtop: microESR, Magnettech ESR5000 e EMXnano.

In questa intervista, Kalina Ranguelova, scienziato senior dell'applicazione di EPR a Bruker BioSpin, discute il più nuovo membro della famiglia degli spettrometri del benchtop ENV, il Magnettech ESR5000.

Che cosa sono le caratteristiche tecniche chiave del Magnettech ESR5000?

Il Magnettech ESR5000 offre le applicazioni sia ai clienti accademici che industriali come pure alla dosimetria dell'alanina. Sotto sono le caratteristiche tecniche.

  • Funziona a frequenza di banda x
  • La potenza di microonda può essere variata da un microwatt a cento milliwatt
  • La sensibilità di 5 x di 1010 fila per millitesla o 5 x 109 filano per gauss
  • Una sensibilità di concentrazione di 50 picomolar
  • L'omogeneità del campo è milligauss del ± 50 all'interno della regione del campione e la stabilità del campo è 10 milligauss all'ora
  • La risoluzione massima di spazzata è più di 125.000 punti e l'intervallo del campo magnetico diverso zero - 6500 gauss.
  • La frequenza di modulazione fra 10 kilohertz e cento kilohertz.
  • Lo strumento ha una dimensione molto compatta, pesante 45 chili con le dimensioni dei millimetri di 397x 262x192.

Che tipo di campioni possono essere usati con la piattaforma?

Il Magnettech ESR5000 funziona con una vasta gamma di capillari e di tubi del campione che permettono alle misure ottimali di ampia classe di campioni. Lo strumento viene con un supporto speciale del campione del teflon che permette l'allineamento adeguato dei tubi del quarzo. C'è egualmente un tubo della protezione del quarzo che impedisce la contaminazione del risuonatore.

Il volume attivo nella direzione verticale del risuonatore di Magnettech ESR5000 è di 23 millimetri. Sopra questi 23 millimetri, l'intensità di EPR segue la distribuzione gaussiana. Ciò significa che l'intensità massima è al centro del risuonatore. Il segnale poi diminuisce e definitivo scompare come la distanza dagli aumenti concentrare. Un modo conveniente eliminare la dipendenza dalla lente e dal posizionamento del campione è di preparare i campioni che sono più lunghi della lente del risuonatore. Se questo non è possibile, l'utente deve assicurarsi che il campione sia posizionato assolutamente al centro del risuonatore.

Le celle del tessuto sono uno dei molti campioni che il Magnettech ESR5000 può analizzare. Credito di immagine: Shutterstock/MriMan

Che cosa altre applicazioni particolari il Magnettech ESR5000 offre?

Per il campione che tratta oltre ai capillari ed ai tubi standard del quarzo, il Magnettech ESR5000 offre una cella piana, una cella del tessuto, un goniometro automatizzato e uno scaffale per l'orientamento orizzontale.

Quando si tratta dei trattamenti differenti del campione, lo strumento viene con un dewar della barretta dell'azoto liquido. Per gli esperimenti a 77 Kelvin, c'è un'unità di temperatura variabile dell'azoto liquido che funziona ad una gamma di temperature fra 93 e 473 Kelvin, un sistema dell'indicatore luminoso di UVV, un regolatore di biotemperature e una campionatrice automatica.

  • Celle piane

Le celle piane sono usate per i campioni liquidi che sono in solventi polari, quali l'acqua, gli acidi e gli alcool. La distribuzione di campione ideale del risuonatore piombo ad un'più alta intensità di 2 - 2,5 volte confrontata ai capillari da 50 microliter.

Il punto cruciale quando usando una cella piana è l'orientamento della sezione piana, della posizione verticale e del volume del campo della cella piana. Di conseguenza, raccomandiamo di usando un supporto speciale come sistema per raggiungere il posizionamento coerente del campione. Il supporto egualmente contribuisce a diminuire la rottura.

Uno studio pubblicato un paio di anni fa ha esaminato il ectoine, conosciuto per essere un efficace protectant delle biomolecole contro il riscaldamento. In questo studio, lo spettrometro di Magnettech ESR5000 è stato utilizzato per dimostrare la capacità del ectoine per proteggere il DNA da radiazione UV dovuto i sui beni dell'organismo saprofago del radicale ossidrile e lo spettro è stato registrato facendo uso di uno strumento piano delle cellule.

  • Celle del tessuto

Le celle del tessuto possono essere usate per analizzare le sezioni dell'interfaccia, fette dell'organo, inserimenti ed emulsioni come pure tessuti vegetali e stagnole di conduzione. L'impostazione è la stessa di per uso piano delle cellule. Per esempio, un supporto piano delle cellule egualmente è richiesto.

  • Goniometro automatico

Il goniometro automatico offre lo studio dei campioni anisotropi, quali i monocristalli. Il campione può essere girato fra zero e 360 gradi con una precisione di 0,1 gradi e la rotazione è completamente automatico. Ogni misura di nuovo spettro comincia con unirsi automatico dello spettrometro con quella prestazione di misura.

  • Scaffale orizzontale

Per la manipolazione i campioni e dei tessuti viscosi di media, offriamo uno scaffale per l'orientamento orizzontale dove Magnettech ESR5000 può essere girato da 90 gradi. Per le simili applicazioni, la temperatura deve essere da tenersi ad una temperatura fissa di 77 Kelvin per acquistare lo spettro di EPR. Quale la rilevazione delle specie e dell'ossido di azoto reattivi dell'ossigeno, per esempio.

  • Dewar

Il dewar della barretta caratterizza un volume massimo compatibile di 50 millilitri di azoto liquido, con tre e quattro tubi di O.D. EPR di millimetro, un tempo di immagazzinamento fino a due ore e, dovuto il controllo di frequenza automatica ultraveloce e stabile, lo spettro non ha alcune punte causate bollendo dell'azoto.

In uno studio recente, uno spettrometro di Magnettech ESR5000 fornito di dewar della barretta è stato utilizzato per individuare l'ossido di azoto in celle endoteliali. Gli autori hanno usato la proteina netrin-1 come stimolante per produzione dell'ossido di azoto. È molto chiaro dai dati quantitativi di EPR misurando le ampiezze da picco a picco del complesso fra la trappola della rotazione e la molecola dell'ossido di azoto che c'è una correlazione fra la NESSUN produzione e concentrazione netrin-1.

La progettazione sperimentale qui ha compreso un'incubazione delle sospensioni delle cellule con differenti concentrazioni di trappola della rotazione della proteina netrin-1 e dell'ossido di azoto. Dopo che le celle sono state raccolte delicatamente, rottura-sono state congelate e caricato state nel dewar della barretta per l'analisi di EPR.

Credito di immagine: Shutterstock/paulista

Come è a temperatura controllata?

Per molte applicazioni, una vasta gamma di temperatura è desiderata per studiare gli effetti di temperatura sulle reazioni o sulle specie stessa. L'unità di temperatura variabile dell'azoto usa azoto liquido o gassoso per raffreddare e riscaldare il campione nell'ordine di 93 - 472 Kelvin.

Il sistema digitale compatto del controllo della temperatura usa l'azoto per controllo della temperatura sicuro e stabile. Lo scambio facile e rapido del campione ad ogni temperatura permette l'operazione sicura e un'alta misura di output.

L'unità di temperatura di variabile caratterizza una tabella per il montaggio il controllo della temperatura dal software, un'opzione per dell'acquisizione dei dati automatico per la misura della temperatura, un dewar da 25 litri per stoccaggio dell'azoto liquido, un dewar dell'azoto integrato intercapedine e del sistema facoltativo della purga dell'azoto affinchè il risuonatore impedisca la condensazione.

Come possono gli studi di irradiamento essere intrapresi con il Magnettech ESR5000?

La luce UV può causare la produzione dei radicali liberi in molti materiali. Il sistema che UV di radiazione offriamo con il Magnettech ESR5000 fornisce la capacità di studiare le reazioni radicali fotochimiche o la produzione photophysical degli stati paramagnetici emozionanti.

Caratterizza una sorgente luminosa integrata. Per esempio, supporto di irradiamento per il posizionamento preciso, orientamento diretto al software dello studio dell'esr per i tempi di reazione più veloci. È adatto avviare gli esperimenti cinetici. Viene con un LED ad alta potenza e l'intensità della luce della luce è 100% variabile - 0% come lunghezza d'onda fissa di 365 nanometri.

Un'unità di irradiamento esterno permette l'irrigazione sopra uno spettro continuo. Caratterizza il mercurio, la sorgente luminosa del xeno per irradiamento del campione fino a 200 watt e un supporto per il posizionamento preciso. Funziona con il software dello studio di esr ed egualmente ha un'intensità della luce della luce variabile a partire da 100% a 0% all'interno di intera regione UV da 240 a 400 nanometri.

Credito di immagine: ShutterstockKateryna Kon

Che automazione caratterizza il Magnettech ESR5000 offre?

Il regolatore di biotemperature può essere usato per i campioni biologici quali le celle ed i tessuti per mantenere una temperatura fisiologica centigrado di 37 gradi. La temperatura massima che può essere raggiunta con questo regolatore è di 60 gradi di Celsius, che tiene conto essere usato con alcune altre applicazioni dove la temperatura elevata e l'ossidazione porosa è richiesta.

La campionatrice automatica permette un'inserzione automatica del campione nello spettrometro e fornisce la migliore produttività di misura e della riproducibilità confrontata all'inversione manuale. Il numero massimo dei campioni che possono essere caricati è 26. Funziona con differenti dimensioni dei tubi del campione. C'è egualmente una possibilità per la mescolanza delle componenti all'interno del risuonatore per le seguenti reazioni chimiche e potrebbe combinarsi con il goniometro automatico.

Il software, studio di esr, è facile da usare con ad un'interfaccia utente basata a flusso di lavoro moderna. Caratterizza una selezione dei protocolli basati sulle applicazioni differenti. Lo studio di esr può consentire l'accesso remoto allo spettrometro da qualsiasi parte del mondo via Internet. Il formato standard dell'esportazione è XML che è file ASCII strutturati e può essere usato per le applicazioni che esterne il software permette come pure trattamento dell'informazione.

Per scoprire più, scarichi prego il nostro webinar.

Circa Kalina Ranguelova, PhD

Il Dott. Kalina Ranguelova è uno scienziato delle applicazioni di EPR in Bruker BioSpin Corporation dal 2011. Ha completato il suo Ph.D. all'accademia delle scienze bulgara dove ha ricevuto un Ph.D. con la ricerca messa a fuoco sulla struttura di rame inorganica dei complessi facendo uso della spettroscopia di risonanza paramagnetica (EPR) di elettrone. Dopo due atteggiamenti della ricerca a CUNY e l'istituto nazionale per le scienze ambientali in cui ha studiato l'intrappolamento di biologia del radicale libero e della rotazione di EPR come metodi per la misura delle specie reattive dell'ossigeno (ROS), ha unito Bruker e tiene un ruolo come scienziato delle applicazioni.

Il suo fuoco corrente è rilevazione e l'identificazione dei radicali liberi nei sistemi biologici e dei prodotti farmaceutici facendo uso delle trappole della rotazione e delle sonde della rotazione. Ha pubblicazioni in pubblicazioni come il giornale della biochimica, la biochimica, biologia e medicina del radicale libero, ecc. Ha presentato in molte riunioni internazionali relative alla ricerca del radicale libero in biologia e chimica delle proteine.

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