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Verificare gli studi strutturali dei biopolimeri con il CPMAS Cryoprobe

insights from industryAlia Hassan & Barbara PerroneBruker BioSpin Coporation

In questa intervista, Program Manager, Alia Hassan e lo scienziato Barbara Perrone dell'applicazione, discutono i potenziamenti cacciagione-cambianti della sensibilità raggiunti con il CPMAS CryoProbe - tutti i vantaggi del CryoProbe, ora disponibili per i solidi.

Che cosa sono gli sviluppi più recenti nella tecnologia di CryoProbe a Bruker?

A Bruker, stiamo muovendo velocemente con la tecnologia di CryoProbe. Abbiamo introdotto la prima parte posteriore della tecnologia di CPMAS CryoProbe nel 2018. Un anno più successivamente abbiamo avuti il lancio dei primi biosolids CryoProbe ed ora nel 2020, abbiamo introdotto la tecnologia per la sonda a banda larga.

La prima sonda che appartiene a questa nuova famiglia delle sonde è il BioSolids CPMAS CryoProbe. È una sonda tripla di risonanza per 1la H, 13la C e 15N a 600 megahertz. Questa sonda è una sonda tripla di risonanza, quindi è adatto fare doppio e gli esperimenti e di polarizzazione dell'triplo-incrocio è egualmente possibili per usare questa sonda con un forte protone che disaccoppia l'intensità di campo. Quello significa che avete tutti gli strumenti che sono necessari fare gli esperimenti dei biosolids e potete fare questo alle temperature fisiologiche.

Questo prodotto è stato lanciato indietro nel 2019 alla conferenza di all. Meno di un anno dopo, abbiamo pubblicato un certo lavoro che stiamo facendo con i nostri clienti ed era una sorpresa molto benvenuta per noi che la abbiamo fatta al coperchio di JMR nel gennaio 2020 ed ancora il mese prossimo.

Credito di immagine: Shutterstock/GiroScience

Che cosa sono le caratteristiche fondamentali di nuovo CPMAS CryoProbe?

Il nuovo CPMAS CryoProbe consegna un potenziamento nella sensibilità da un fattore di tre o da più. Ciò piombo ad una riduzione del tempo sperimentale da un ordine di grandezza e da una produttività quindi aumentata.

Per esempio, abbiamo confrontato lo spettro 1-DCP catturato sul CryoProbe e su una sonda convenzionale della st. Abbiamo trovato il potenziamento di quattro-fattore tre nella sensibilità sul CryoProbe che, se lo traducete, riduce il tempo sperimentale di un fattore di nove - 16.

La progettazione di rf di questo CryoProbe è fatta specificamente in moda da poterla resistere ai requisiti provocatori di RMN semi conduttore, che significa che le tasse che sono richieste di mantenere una radiazione sui multi nuclei ed esperimenti come il CP o doppio CP e alto potere che disaccoppiano possono essere fatte senza alcun problema su questo CryoProbe.

Come questo miglioramento nel potenziamento della sensibilità è raggiunto?

Sulla base degli stessi principi usati per l'altro Bruker Hagen CryoProbes: criogenico raffreddiamo la spirale, girare intorno della rf ed i preamplificatori, che piombo ad una spinta nel rapporto segnale-rumore. Un appello importante di questa tecnologia è che mentre stiamo raffreddando tutti questi elementi, particolarmente con la spirale ed i circuiti di rf, il campione stesso, soggiorni in sua composizione originale, alla temperatura desiderata e con la sua riga larghezza naturale.

Come il cryoprobe è progettato ed usato?

Il campione si siede in una bottiglia speciale con un diametro esterno da 3,2 millimetri e può essere girato fino a 20 chilocicli. Il CryoProbe stesso egualmente ha una progettazione speciale che è differente dai sui predecessori per RMN e MRI liquidi.

Una delle considerazioni che principali quella piombo a questa progettazione era che per cambiare il campione, abbiamo dovuto catturare la sonda dal magnete. Di conseguenza, le due parti della sonda, una di loro quale è dalla destra ed ha il preamplificatore freddo, che resta fuori del magnete e l'altra parte che ha la spirale di rf ed il rotore ed il distanziatore come pure un BANCOMAT integrato per sintonizzare ed abbinare. Ciò va dentro del magnete. Ciò è la parte che elimineremo e dentro fare il cambiamento del rotore.

Per fare questo, abbiamo sviluppato un ascensore che è gestito automaticamente e che renderà questa operazione del cambiamento del rotore facile e sicura. Un utensile speciale è utilizzato per estrarre il primo rotore e poi il nuovo rotore è inserito appena.

Una volta che il campione è stato cambiato, siamo pronti a spost indietroare la sonda nel magnete ancora. Introducendo il fondo, l'ascensore muove automaticamente la sonda verso l'alto e poi è inserito nel magnete. All'estremità, è sul posto fisso e bloccato.

Dopo l'inserimento della sonda, continuiamo a regolare l'angolo metrico. Il rotore sta trovandosi in linea di principio lungo l'asse metrico di angolo. Tuttavia, per compensare tutti i cattivi allineamenti, inclineremo la sonda intorno all'asse0 di B da una frazione del grado. Una barretta motorizzata ci aiuta a raggiungere questo movimento della sonda dentro il magnete.

Come avete confermato che questo approccio funziona?

In primo luogo abbiamo verificato questo metodo con un campione del KBr. Abbiamo regolato l'angolo metrico, abbiamo catturato la sonda dal magnete, lo abbiamo rimesso ancora e poi potevamo riprodurre ancora lo stesso spettro del KBr.

Egualmente abbiamo verificato le regolazioni dell'angolo metriche su un altro esperimento che è più sensibile alle imperfezioni metriche di angolo. Era un esperimento di due giorni fatto su rubidio 87 in un solfuro del rubidio del composto di modello.

Abbiamo regolato l'angolo metrico e poi abbiamo eliminato la sonda ed in alcune volte. Abbiamo fermato ed iniziato la rotazione alcune volte e poi abbiamo lasciato l'esperimento funzionare per circa 14 ore. All'estremità, abbiamo trovato che la regolazione dell'angolo metrica era molto, molto stabile ed abbiamo avuti riproducibilità eccellente.

Che cosa sono le domande potenziali di CPMAS CryoProbe?

L'intervallo delle applicazioni del nostro CPMAS CryoProbe è vasto. Abbiamo alcuni esempi e queste sono appena una piccola frazione di applicazioni che già sono state esplorate dai nostri clienti.

Le sonde sono state usate per gli studi strutturali dei biopolimeri. Per esempio, stiamo verificando questa sonda sui campioni dell'amiloide, di grandi installazioni della proteina, anche in proteine nell'ambiente indigeno o persino più direttamente negli studi delle cellule.

Egualmente stiamo verificando la sonda ad indagine sui prodotti naturali. Uno dei nostri clienti ci ha chiesto di seguire la degradazione di alimento causata dalle malattie fungose.

Egualmente abbiamo usato la sonda per caratterizzare i portafili nani o le droghe che sono stati inclusi negli impianti principali organici del metallo ed anche per la caratterizzazione avanzata degli ingredienti farmaceutici.

Questo tipo di sonda è molto utile quando si tratta dei campioni con la sensibilità bassa, quello per esempio ha sistemi del diloid, o è nell'abbondanza naturale o presentano un a basso livello di contrassegno o quando si tratta dei nuclei insensibili.

C'è degli esempi specifici?

L'un'applicazione ovvia per avere così grande miglioramento della sensibilità è di andare per dell'acquisizione dei dati più veloce. Per esempio, abbiamo usato un campione di una proteina del prione e potevamo registrare spettri 13i 2D13 di una correlazione di cc facendo uso di DARR che si mescola in appena un'ora con le singole scansioni una per riga. La qualità della risoluzione e della sensibilità era molto alta.

Invece di andare per l'acquisizione più veloce, potreste decidere di guadagnare una dimensione supplementare. Per esempio, abbiamo eseguito una correlazione tridimensionale, CaNCO, sullo stesso campione della proteina in appena sette ore senza campionatura non uniforme. Ciò lavorata a quattro scansioni per ogni incremento e voi può estendere questa fino un'altra dimensione supplementare. Così, abbiamo registrato un 4D CONCaCX e questo ha richiesto i soltanto 5,5 giorni, che è normalmente il tempo che intraprenderete una sonda di temperatura ambiente per acquistare un esperimento 3D.

Egualmente abbiamo usato questa sonda per esplorare i sistemi diluiti. Abbiamo esplorato una grande installazione della proteina fatta di 349 proteine del residuo in un complesso con una proteina adenoida. La somma totale di materiale isotopico liquido era circa 9% su questi campioni. Abbiamo fatto due esperimenti tridimensionali, NCACX e NCOCX.

Questi due esperimenti hanno richiesto i circa cinque giorni per quello primo ed i circa sei giorni per i secondi. È molto interessante notare che gli autori stanno paragonando questi risultati ai risultati che hanno ottenuto sulla loro sonda di temperatura ambiente di 3,2 millimetri ed ha richiesto loro i 15 e 19 giorni, rispettivamente, per eseguire lo stesso esperimento ma alla campionatura non uniforme.

Un altro cliente è venuto a noi con un problema farmaceutico. Hanno voluto conoscere che cosa era il destino di un composto chimico, lansoprazole, che è stato inserito in una matrice - una struttura metallorganica usata per la consegna della droga. 15Da N nostro il cliente poteva determinare che la droga è deproteinizzata una volta è caricata nella matrice

Lo stesso cliente ha fatto un confronto fra le prestazioni della nostra sonda e la loro sonda di temperatura ambiente. Hanno trovato che erano simili nella qualità, ma con il CryoProbe è stato registrato in soltanto 44 minuti. Mentre gli spettri che è stata registrata con la sonda di temperatura ambiente hanno avuto bisogno delle tre metà e di giorni di acquisizione.

Credito di immagine: Shutterstock/Rost9

Che risultati avete ottenuto con la nuova sonda a banda larga?

In un esperimento, abbiamo raggiunto una gamma bidimensionale di MQMAS di oxygen-17 su un campione di glucosio contrassegnato con un certo dopant che è fatto per migliorare il periodo di rilassamento di ossigeno, che in questo genere di composto sarà normalmente molto lungo. Siamo riuscito a registrare gli spettri in appena 2,2 giorni facendo uso di 80 chilocicli del disaccoppiamento del protone. Vale la pena di citare che l'autore dietro questo studio ci dice che avrebbe catturato il 11 giorno di acquisizione per registrare i simili spettri su una sonda di temperatura ambiente.

In un'altra occasione, abbiamo effettuato due esperimenti: uno con il titanio ed uno con zolfo. L'esperimento di titanio era un esperimento bidimensionale di MQMAS, eseguito su un campione dei minerali di anatase.

Ci ha richiesto 14 ore per registrare lo spettro su un campione dell'abbondanza naturale. Vale la pena di notare che questo genere di esperimento non stava dando alcun segnale dopo che un lasso di tempo ragionevole su una sonda di temperatura ambiente.

Lo stesso era vero per il secondo composto - un esperimento dello zolfo sull'campioni di gomma vulcanizzati, parzialmente contrassegnato con arricchimento in intorno 335-8% S. Potremmo definitivo vedere un certo segnale dopo appena 13 ore. Vale la pena di citare che lo zolfo è conosciuto per essere estremamente difficile nella spettrografia perché ha la sensibilità bassa, l'abbondanza naturale bassa e righe normalmente molto generali sopra un intervallo molto vasto degli spostamenti chimici.

Circa Alia Hassan

Il Dott. Alia Hassan ha studiato la fisica all'American University di Beirut prima di ottenere il suo Ph.D. da NHMFL/FSU a Tallahassee U.S.A. È corrente responsabile dello sviluppo di nuova famiglia di prodotto di MAS CryoProbe.

Circa Barbara Perrone

Il Dott. Barbara Perrone ha ricevuto il suo PhD in chimica fisica (RMN semi conduttore) dall'università di Strasburgo.

Seguire, ha completato un Post-Documento in soluzione e RMN semi conduttore nel dipartimento di chimica all'università di Padova. Ha unito Bruker nel 2004 come scienziato dell'applicazione, in cui ora è Product Manager delle sonde di CPMAS CryoProbes e di HRMAS.

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2020, April 28). Verificare gli studi strutturali dei biopolimeri con il CPMAS Cryoprobe. News-Medical. Retrieved on November 30, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200428/Testing-the-Structural-Studies-Of-Biopolymers-with-the-CPMAS-Cryoprobe.aspx.

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