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Testando os estudos estruturais dos Biopolymers com o CPMAS Cryoprobe

insights from industryAlia Hassan & Barbara PerroneBruker BioSpin Coporation

Nesta entrevista, o gestor de programa, Alia Hassan e o cientista Barbara Perrone da aplicação, discutem os realces jogo-em mudança da sensibilidade conseguidos com o CPMAS CryoProbe - todos os benefícios do CryoProbe, agora disponíveis para sólidos.

Que são as revelações as mais recentes na tecnologia de CryoProbe em Bruker?

Em Bruker, nós temo-nos movido rapidamente com tecnologia de CryoProbe. Nós introduzimos a primeira parte traseira da tecnologia de CPMAS CryoProbe em 2018. Um ano mais tarde nós tivemos o lançamento dos primeiros biosolids CryoProbe, e agora em 2020, nós introduzimos a tecnologia para a ponta de prova de faixa larga.

A primeira ponta de prova que pertence a esta família nova das pontas de prova é o BioSolids CPMAS CryoProbe. É uma ponta de prova tripla da ressonância para 1H, 13C e 15N em 600 megahertz. Esta ponta de prova é uma ponta de prova tripla da ressonância, conseqüentemente é apropriado fazer dobro e as experiências e da polarização da triplo-cruz são igualmente possíveis para usar esta ponta de prova com um protão forte que decupla a força de campo. Isso significa que você tem todas as ferramentas que são necessários fazer experiências dos biosolids, e você pode fazer este em temperaturas fisiológicos.

Este produto foi lançado para trás em 2019 na conferência do ENC. Menos de um ano após, nós publicamos algum trabalho que nós temos feito com nossos clientes e era uma surpresa muito bem-vinda para nós que nós a fizemos à tampa de JMR em janeiro de 2020, e outra vez o mês próximo.

Crédito de imagem: Shutterstock/GiroScience

Que são as características chaves do CPMAS novo CryoProbe?

O CPMAS novo CryoProbe entrega um realce na sensibilidade por um factor de três ou por mais. Isto conduz a uma redução do tempo experimental por um ordem de grandeza e por uma produtividade daqui aumentada.

Por exemplo, nós comparamos o espectro 1-DCP tomado no CryoProbe e em uma ponta de prova convencional do ST. Nós encontramos o realce do quatro-factor três na sensibilidade no CryoProbe que, se você o traduz, reduz o tempo experimental por um factor de nove a 16.

O projecto do RF deste CryoProbe é feito especificamente de modo que possa suportar as exigências desafiantes para NMR de circuito integrado, que significa que as taxas que são exigidas manter uma radiação nos multi núcleos e experiências como o PC ou o dobro-PC e o poder superior que decuplam podem ser feitas sem nenhum problema neste CryoProbe.

Como esta melhoria no realce da sensibilidade é conseguida?

Baseado nos mesmos princípios usados para o outro Bruker Hagen CryoProbes: nós refrigeramos criogênica a bobina, o circuito do RF e os pré-amplificadores, que conduz a um impulso na relação de relação sinal-ruído. Uma apelação principal desta tecnologia é que quando nós refrigerarmos todos estes elementos, especialmente com a bobina e os circuitos do RF, a amostra própria, estadas em sua composição original, na temperatura desejada, e com sua linha largura natural.

Como o cryoprobe é projectado e usado?

A amostra senta-se em uma garrafa especial com um diâmetro exterior de 3,2 milímetros e pode-se ser girada até 20 quilohertz. O CryoProbe próprio igualmente tem um projecto especial que seja diferente de seus antecessores para NMR e MRI líquidos.

Uma das considerações que principais aquela conduziu a este projecto era que a fim mudar a amostra, nós tivemos que tomar a ponta de prova fora do ímã. Conseqüentemente, as duas partes da ponta de prova, um delas qual está no lado direito e tem o pré-amplificador frio, que fica fora do ímã, e a outra parte que tem a bobina do RF e o rotor e o espaçador assim como um ATM integrado ajustar e combinar. Isto vai dentro do ímã. Esta é a peça que nós estaremos removendo e para fazer dentro a mudança do rotor.

A fim fazer este, nós desenvolvemos um elevador que fossem controlados automaticamente, e que fizesse esta operação da mudança do rotor fácil e segura. Uma ferramenta especial é usada para extrair o primeiro rotor e o rotor novo é introduzido então apenas.

Uma vez que a amostra foi mudada, nós estamos prontos para mover a ponta de prova no ímã outra vez. Pressionando na parte inferior, o elevador move automaticamente a ponta de prova para cima e é introduzido então no ímã. Na extremidade, é no lugar fixo e fechado.

Após ter introduzido a ponta de prova, nós continuamos ajustar o ângulo métrico. O rotor está encontrando-se em princípio ao longo da linha central métrica do ângulo. Contudo, para compensar todos os desalinhamento, nós inclinaremos a ponta de prova em torno da linha central0 de B por uma fracção do grau. Um dedo motorizado ajuda-nos a conseguir este movimento da ponta de prova dentro do ímã.

Como você confirmou que esta aproximação trabalha?

Nós testamos primeiramente este método com uma amostra do KBr. Nós ajustamos o ângulo métrico, nós tomamos a ponta de prova fora do ímã, nós pusemo-lo para trás outra vez e então nós podíamos reproduzir outra vez o mesmo espectro do KBr.

Nós igualmente testamos os ajustes de ângulo métricos em uma outra experiência que fosse mais sensível às imperfeições métricas do ângulo. Era uma experiência de dois dias feita no rubídio 87 em um sulfureto do rubídio do composto modelo.

Nós ajustamos o ângulo métrico e então nós removemos a ponta de prova e em algumas vezes. Nós paramos e começamos a rotação algumas vezes, e então nós deixamos a experiência ser executado por aproximadamente 14 horas. Na extremidade, nós encontramos que o ajuste de ângulo métrico era muito, muito estável e nós tivemos a reprodutibilidade excelente.

Que são os pedidos potenciais para o CPMAS CryoProbe?

A escala de aplicações de nosso CPMAS CryoProbe é vasta. Nós temos alguns exemplos, e estas são apenas uma fracção pequena das aplicações que têm sido exploradas já por nossos clientes.

As pontas de prova foram usadas para estudos estruturais dos biopolymers. Por exemplo, nós temos testado esta ponta de prova em amostras do amyloid, nos grandes conjuntos da proteína, mesmo nas proteínas no ambiente nativo ou mesmo mais directamente em estudos da pilha.

Nós temos testado igualmente a ponta de prova para a investigação de produtos naturais. Um de nossos clientes pediu que nós seguissem a degradação do alimento causada por doenças fungosas.

Nós igualmente usamos a ponta de prova para caracterizar os portadores ou as drogas nano que foram incluídos em trabalhos principais orgânicos do metal, e igualmente para caracterização avançada de ingredientes farmacêuticos.

Este tipo de ponta de prova é muito útil quando se trata das amostras com baixa sensibilidade, aquele tem por exemplo sistemas do diloid, ou está na abundância natural ou apresentam um de baixo nível da rotulagem ou quando se trata dos núcleos insensíveis.

Há algum exemplo específico?

Uma aplicação óbvia para ter uma melhoria tão grande da sensibilidade é ir para um por aquisição de dados mais rápido. Por exemplo, nós usamos uma amostra de uma proteína do prião e nós podíamos gravar espectros 132D13 de uma correlação do centímetro cúbico usando DARR que mistura em apenas uma hora com as únicas varreduras uma pela fileira. A qualidade da definição e da sensibilidade era muito alta.

Em vez de ir para uma aquisição mais rápida, você poderia decidir ganhar uma dimensão adicional. Por exemplo, nós executamos uma correlação tridimensional, CaNCO, na mesma amostra da proteína em apenas sete horas sem a amostra do não-uniforme. Isto trabalhado em quatro varreduras para cada incremento e você pode estender este a uma outra dimensão adicional. Assim, nós gravamos um 4D CONCaCX e este tomou somente 5,5 dias, que é normalmente o tempo que você tomará em uma ponta de prova da temperatura ambiente para adquirir uma experiência 3D.

Nós igualmente usamos esta ponta de prova para explorar sistemas diluídos. Nós exploramos um grande conjunto da proteína feito de 349 proteínas do resíduo em um complexo com uma proteína sem etiqueta. A quantidade total de material isòtopa líquido era aproximadamente 9% nestas amostras. Nós fizemos duas experiências tridimensionais, NCACX e NCOCX.

Estas duas experiências tomaram aproximadamente cinco dias para primeiro e aproximadamente seis dias para os segundos. É muito interessante notar que os autores têm comparado estes resultados com os resultados que obtiveram em sua ponta de prova de uma temperatura ambiente de 3,2 milímetros e lhes tomou 15 e 19 dias, respectivamente, para executar a mesma experiência mas com a amostra do não-uniforme.

Um outro cliente veio-nos com um problema farmacêutico. Quiseram conhecer o que era o destino de um composto químico, o lansoprazole, que foi introduzido em uma matriz - uma estrutura metal-orgânica usada para a entrega da droga. 15De N nosso cliente podia determinar que a droga é deproteinated ele está carregada uma vez na matriz

O mesmo cliente fez uma comparação entre os desempenhos de nossa ponta de prova e sua ponta de prova da temperatura ambiente. Encontraram que eram similares na qualidade, mas com o CryoProbe foi gravado em somente 44 minutos. Quando os espectros que foi gravado com metades de dias necessário da ponta de prova da temperatura ambiente as três e da aquisição.

Crédito de imagem: Shutterstock/Rost9

Que resultados você obteve com a ponta de prova de faixa larga nova?

Em uma experiência, nós alcançamos um espectro bidimensional de MQMAS de oxygen-17 em uma amostra de glicose etiquetada com algum entorpecente que é feito para aumentar a época de abrandamento do oxigênio, que neste tipo do composto será normalmente muito longa. Nós controlamos gravar os espectros em apenas 2,2 dias usando 80 quilohertz da decuplagem do protão. Vale mencionando que o autor atrás deste estudo nos diz que tomaria 11 dias da aquisição para gravar os espectros similares em uma ponta de prova da temperatura ambiente.

Em uma outra ocasião, nós realizamos duas experiências: um com titânio e um com enxofre. A experiência titanium era uma experiência bidimensional de MQMAS, executada em uma amostra de minerais do anatase.

Tomou-nos 14 horas para gravar o espectro em uma amostra de abundância natural. Vale notando que este tipo da experiência não dava nenhum sinal depois que uma quantidade de tempo razoável em uma ponta de prova da temperatura ambiente.

O mesmo era verdadeiro para o segundo composto - uma experiência do enxofre no amostras de borracha vulcanizadas, etiquetado parcialmente com enriquecimento de ao redor 335-8% S. Nós poderíamos finalmente ver algum sinal após apenas 13 horas. Vale mencionando que o enxofre está sabido para ser extremamente difícil no spectrography porque tem a baixa sensibilidade, a baixa abundância natural, e linhas normalmente muito largas sobre uma escala muito grande de SHIFT químicas.

Sobre Alia Hassan

O Dr. Alia Hassan estudou a física na universidade americana de Beirute antes de obter seu Ph.D. de NHMFL/FSU em Tallahassee EUA. É actualmente responsável para a revelação da família de produto nova do MAS CryoProbe.

Sobre Barbara Perrone

O Dr. Barbara Perrone recebeu seu PhD na química física (NMR de circuito integrado) da universidade de Strasbourg.

Seguir, terminou um Cargo-Doc na solução e NMR de circuito integrado no departamento de química na universidade de Padua. Juntou-se a Bruker em 2004 como um cientista da aplicação, onde fosse agora o Director de produto de pontas de prova de CPMAS CryoProbes e de HRMAS.

Citations

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2020, April 28). Testando os estudos estruturais dos Biopolymers com o 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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