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Contrôle des études structurelles des biopolymères avec le CPMAS Cryoprobe

insights from industryAlia Hassan & Barbara PerroneBruker BioSpin Coporation

Dans cette entrevue, le gestionnaire de programme, l'Alia Hassan et le scientifique Barbara Perrone d'application, discutent les améliorations jeu-changeantes de sensibilité réalisées avec le CPMAS CryoProbe - tous les avantages du CryoProbe, maintenant procurables pour des solides.

Quels sont les la plupart des développements récents en technologie de CryoProbe chez Bruker ?

Chez Bruker, nous avions déménagé rapidement avec la technologie de CryoProbe. Nous avons introduit la première arrière de technologie de CPMAS CryoProbe en 2018. Un an après nous avons eu le lancement des premiers biosolids CryoProbe, et maintenant en 2020, nous avons introduit la technologie pour la sonde à bande large.

La première sonde qui appartient à cette famille neuve des sondes est le BioSolids CPMAS CryoProbe. C'est une sonde triple de résonance pour 1H, 13C et 15N à 600 mhz. Cette sonde est une sonde triple de résonance, pour cette raison elle convient pour faire double et les expériences et lui de polarisation de triple-croix est également possible pour employer cette sonde avec un proton intense découplant l'intensité de champ. Cela signifie que vous avez tous les outils qui sont nécessaires pour faire des expériences de biosolids, et vous pouvez faire ceci aux températures physiologiques.

Ce produit a été lancé de retour en 2019 à la conférence de P.J. Moins d'un an après, nous publiés un certain travail que nous avions effectué avec nos propriétaires et c'était une surprise très bienvenue pour nous que nous l'avons effectuée au panneau de JMR en janvier 2020, et de nouveau le mois prochain.

Crédit d'image : Shutterstock/GiroScience

Quelles sont les fonctionnalités clé du CPMAS neuf CryoProbe ?

Le CPMAS neuf CryoProbe fournit une amélioration dans la sensibilité par un facteur de trois ou plus. Ceci mène à une réduction du temps expérimental par un ordre de grandeur et par conséquent la productivité accrue.

Par exemple, nous comparés le spectre 1-DCP pris sur le CryoProbe et sur une sonde conventionnelle de St. Nous avons trouvé l'amélioration du quatre-facteur trois dans la sensibilité sur le CryoProbe qui, si vous le traduisez, réduit le temps expérimental par un facteur de neuf à 16.

Le modèle de RF de ce CryoProbe est effectué particulièrement de sorte qu'il puisse supporter les conditions provocantes pour RMN semi-conducteur, qui signifie que les redevances qui sont exigées pour mettre à jour une radiothérapie sur les noyaux et les expériences multi comme le découplage de CP ou de double-CP et de haute énergie peuvent être faites sans problème sur ce CryoProbe.

Comment cette amélioration d'amélioration de sensibilité est-elle réalisée ?

Basé selon les mêmes principes utilisés pour l'autre Bruker Hagen CryoProbes : nous refroidissons cryogénique la bobine, circuiter du RF et les préamplificateurs, qui mène à une poussée dans le rapport signal/bruit. Un appel important de cette technologie est que tandis que nous refroidissons tous ces éléments, particulièrement avec la bobine et les circuits de RF, l'échantillon lui-même, des séjours en sa composition originelle, à la température désirée, et avec sa ligne largeur naturelle.

Comment est-ce que le cryoprobe est conçu et employé ?

L'échantillon se repose dans une bouteille spéciale avec un diamètre extérieur de 3,2 mm et peut être tourné jusqu'à 20 kilohertz. Le CryoProbe lui-même a également un modèle spécial qui est différent de ses prédécesseurs pour RMN et l'IRM liquides.

Une des considérations principales que cela a menées à ce modèle était qu'afin de changer l'échantillon, nous avons dû prendre la sonde hors de l'aimant. Par conséquent, les deux parties de la sonde, une d'entre elles ce qui est du côté droit et a le préamplificateur froid, qui reste en dehors de l'aimant, et l'autre partie qui a la bobine de RF et le rotor et l'espaceur ainsi qu'un ATM intégré pour ajuster et s'assortir. Ceci va à l'intérieur de l'aimant. C'est la pièce que nous sortirons et faire dedans la modification de rotor.

Afin de faire ceci, nous avons développé un levage qui est automatiquement réglé, et qui rendra ce fonctionnement de la modification de rotor facile et sûr. Un outil spécial est employé pour extraire le premier rotor et alors le rotor neuf est juste inséré.

Une fois que l'échantillon a été changé, nous sommes prêts à écarter la sonde dans l'aimant de nouveau. Enfonçant le bas, le levage déménage automatiquement la sonde vers le haut et alors il est inséré dans l'aimant. À l'extrémité, il est fixe et verrouillé en place.

Après insertion de la sonde, nous effectuons pour régler la cornière métrique. Le rotor se trouve en principe le long de l'axe métrique de cornière. Cependant, pour compenser tous les mauvais alignements, nous inclinerons la sonde autour de l'axe0 de B par une fraction de degré. Un doigt motorisé nous aide à réaliser ce mouvement de la sonde à l'intérieur de l'aimant.

Comment avez-vous confirmé que cette approche fonctionne ?

Nous avons vérifié la première fois cette méthode avec un échantillon de KBr. Nous avons réglé la cornière métrique, nous avons pris la sonde hors de l'aimant, nous l'avons remis de nouveau et alors nous pouvions reproduire le même spectre de KBr de nouveau.

Nous avons également vérifié les réglages d'angle métriques sur une autre expérience qui est plus sensible aux imperfections métriques de cornière. C'était une expérience de deux jours faite sur le rubidium 87 dans un sulfure de rubidium de composé modèle.

Nous avons réglé la cornière métrique et alors nous avons enlevé la sonde et en plusieurs fois. Nous avons arrêté et avons commencé la rotation plusieurs fois, et alors nous avons laissé l'expérience fonctionner pendant environ 14 heures. À l'extrémité, nous avons constaté que le réglage d'angle métrique était très, très stable et nous avons eu l'excellente reproductibilité.

Quelles sont les applications possibles pour le CPMAS CryoProbe ?

La gamme d'applications de notre CPMAS CryoProbe est vaste. Nous avons quelques exemples, et ce sont juste une petite part d'applications qui ont été déjà explorées par nos propriétaires.

Les sondes ont été employées pour des études structurelles des biopolymères. Par exemple, nous avions vérifié cette sonde sur les échantillons amyloïdes, de grands ensembles de protéine, même en protéines dans l'environnement indigène ou même plus directement dans des études de cellules.

Nous avions également vérifié la sonde pour l'enquête sur les produits naturels. Un de nos propriétaires nous a demandé de suivre la dégradation de la nourriture provoquée par les maladies fongiques.

Nous avons également employé la sonde pour caractériser les transporteurs ou les médicaments nanos qui ont été compris dans les travaux principaux organiques en métal, et également pour la caractérisation avancée des ingrédients pharmaceutiques.

Ce type de sonde est très utile quand il s'agit d'échantillons avec la sensibilité inférieure, cela ont par exemple des systèmes de diloid, ou sont dans l'abondance naturelle ou ils présentent un à basse altitude du marquage ou quand il s'agit de noyaux peu sensibles.

Y a-t-il des cas spécifiques ?

Une application évidente pour avoir une si grande amélioration de sensibilité est d'aller pour une acquisition de données plus rapide. Par exemple, nous avons employé un échantillon d'une protéine de prion et nous pouvions enregistrer les 2D 13spectres13 d'une corrélation de cc utilisant DARR se mélangeant dans juste une heure aux échographies une uniques selon la rangée. La qualité de la définition et de la sensibilité était très élevée.

Au lieu d'aller pour une acquisition plus rapide, vous pourriez décider de gagner une cote complémentaire. Par exemple, nous avons exécuté une corrélation en trois dimensions, CaNCO, sur le même échantillon de protéine en juste sept heures sans échantillonnage non-uniforme. Ceci travaillé à quatre échographies pour chaque échelon et vous peut étendre ceci à une autre cote complémentaire. Ainsi, nous avons enregistré un 4D CONCaCX et ceci a pris seulement 5,5 jours, qui est normalement le temps que vous prendrez une sonde de température ambiante pour acquérir une expérience 3D.

Nous avons également employé cette sonde pour explorer les systèmes dilués. Nous avons exploré un grand ensemble de protéine fait de 349 protéines de résidu dans un composé avec une protéine non étiquetée. Le montant total de matériau de façon isotopique liquide était environ 9% sur ces échantillons. Nous avons fait deux expériences en trois dimensions, NCACX et NCOCX.

Ces deux expériences ont pris environ cinq jours pour le premier et environ six jours pour le deuxième. Il est très intéressant de noter que les auteurs avaient comparé ces résultats aux résultats qu'ils ont obtenus sur leur sonde de température ambiante de 3,2 mm et cela leur a pris 15 et 19 jours, respectivement, pour effectuer la même expérience mais à l'échantillonnage non-uniforme.

Un autre propriétaire est venu chez nous avec un problème pharmaceutique. Ils ont voulu connaître ce qui était le destin d'un composé chimique, le lansoprazole, qui a été inséré dans une modification - un cadre métallo-organique utilisé pour la distribution de médicament. 15De N notre le propriétaire pouvait déterminer que le médicament est déprotéiné une fois il est chargé dans la modification

Le même propriétaire a fait une comparaison entre les rendements de notre sonde et leur sonde de température ambiante. Ils ont constaté qu'ils étaient assimilés de la qualité, mais avec le CryoProbe a été enregistré en seulement 44 mn. Tandis que les spectres qui a été enregistrée avec la sonde de température ambiante avaient besoin des trois moitiés de jours et de l'acquisition.

Crédit d'image : Shutterstock/Rost9

Quels résultats avez-vous obtenus avec la sonde à bande large neuve ?

Dans une expérience, nous avons atteint un éventail du bi-dimensionnel MQMAS d'oxygen-17 sur un échantillon de glucose marqué avec du dopant qui est effectué pour améliorer la période de relaxation de l'oxygène, qui dans ce genre de composé sera normalement très longue. Nous sommes parvenus à enregistrer les spectres en juste 2,2 jours utilisant 80 kilohertz de découplage de proton. Il vaut de mentionner que l'auteur derrière cette étude nous dit qu'il aurait pris 11 jours d'acquisition pour enregistrer les spectres assimilés sur une sonde de température ambiante.

À une autre occasion, nous avons effectué deux expériences : un avec du titane et un avec du soufre. L'expérience titanique était une expérience du bi-dimensionnel MQMAS, effectuée sur un échantillon de minerais d'anatase.

Cela nous a pris 14 heures pour enregistrer le spectre sur un échantillon d'abondance naturelle. Il vaut de noter que ce genre d'expérience ne donnait aucun signe après qu'un laps de temps raisonnable sur une sonde de température ambiante.

Le même était vrai pour le deuxième composé - une expérience de soufre sur les échantillons en caoutchouc vulcanisés, partiellement marqué avec l'enrichissement environ 33de 5-8% S. Nous pourrions finalement voir un certain signe après juste 13 heures. Il vaut de mentionner que du soufre est connu pour être extrêmement difficile dans la spectrographie parce qu'elle a la sensibilité inférieure, l'abondance naturelle inférieure, et les lignes normalement très grandes sur une gamme très étendue des déplacements chimiques.

Au sujet d'Alia Hassan

M. Alia Hassan a étudié la physique à l'université américaine de Beyrouth avant d'obtenir son Ph.D. de NHMFL/FSU à Tallahassee Etats-Unis. Il est actuel responsable du développement de la famille de produits neuve du BMS CryoProbe.

Au sujet de Barbara Perrone

M. Barbara Perrone a reçu son PhD en physico-chimie (RMN semi-conducteur) de l'université de Strasbourg.

Suivre, il a complété un Goujon-Doc. en solution et RMN semi-conducteur au département de chimie à l'université de Padoue. Il a joint Bruker en 2004 en tant que scientifique d'application, où il est maintenant le chef de produit des sondes de CPMAS CryoProbes et de HRMAS.

Citations

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2020, April 28). Contrôle des études structurelles des biopolymères avec le CPMAS Cryoprobe. News-Medical. Retrieved on August 15, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200428/Testing-the-Structural-Studies-Of-Biopolymers-with-the-CPMAS-Cryoprobe.aspx.

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