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Prueba de los estudios estructurales de biopolímeros con el CPMAS Cryoprobe

insights from industryAlia Hassan & Barbara PerroneBruker BioSpin Coporation

En esta entrevista, el program manager, Alia Hassan y el científico Barbara Perrone del uso, discuten los aumentos juego-cambiantes de la sensibilidad logrados con el CPMAS CryoProbe - todas las ventajas del CryoProbe, ahora disponibles para los macizo.

¿Cuáles son la mayoría de los recientes desarrollos en la tecnología de CryoProbe en Bruker?

En Bruker, nos hemos estado moviendo rápidamente con la tecnología de CryoProbe. Introdujimos el primer dorso de la tecnología de CPMAS CryoProbe en 2018. Un año más tarde teníamos el lanzamiento de los primeros biosolids CryoProbe, y ahora en 2020, introdujimos la tecnología para la antena de banda ancha.

La primera antena que pertenece a esta nueva familia de antenas es el BioSolids CPMAS CryoProbe. Es una antena triple de la resonancia para 1H, 13C y 15N en 600 megaciclos. Esta antena es una antena triple de la resonancia, por lo tanto es conveniente hacer doble y los experimentos y la polarización de la triple-cruz es también posibles utilizar esta antena con un protón fuerte que desempareja fuerza de campo. Eso significa que usted tiene todas las herramientas que son necesarias hacer experimentos de los biosolids, y usted puede hacer esto en las temperaturas fisiológicas.

Este producto fue lanzado detrás en 2019 en la conferencia del ENC. Menos de un año después de, publicamos un cierto trabajo que hemos estado haciendo con nuestros clientes y era una sorpresa muy agradable para nosotros que la hicimos a la tapa de JMR en enero de 2020, y otra vez el mes pr'oximo.

Haber de imagen: Shutterstock/GiroScience

¿Cuáles son las características dominantes del nuevo CPMAS CryoProbe?

El nuevo CPMAS CryoProbe entrega un aumento en sensibilidad por un factor de tres o más. Esto lleva a una reducción del tiempo experimental por un orden de magnitud y una productividad por lo tanto creciente.

Por ejemplo, comparamos el espectro 1-DCP tomado en el CryoProbe y en una antena convencional del ST. Encontramos el aumento del cuatro-factor tres en la sensibilidad en el CryoProbe que, si usted lo traduce, reduce el tiempo experimental por un factor de nueve a 16.

El diseño del RF de este CryoProbe se hace específicamente de modo que pueda soportar los requisitos desafiadores para el RMN de estado sólido, que significa que las tarifas que se requieren mantener una radiación en los núcleos y los experimentos multi como el CP o doble-CP y poder más elevado que desempareja se pueden hacer sin ningún problema en este CryoProbe.

¿Cómo esta mejoría en el aumento de la sensibilidad se logra?

De acuerdo con los mismos principios usados para el otro Bruker Hagen CryoProbes: criogénico enfriamos la bobina, circular del RF y los preamplificadores, que lleva a un alza en ratio señal/ruido. Una súplica importante de esta tecnología es que mientras que estamos enfriando todos estos elementos, especialmente con la bobina y el conjunto de circuitos del RF, la muestra sí mismo, los retenes en su composición original, en la temperatura deseada, y con su línea anchura natural.

¿Cómo se diseña y se utiliza el cryoprobe?

La muestra se sienta en una botella especial con un diámetro exterior de 3,2 milímetros y se puede girar hasta 20 kilociclos. El CryoProbe sí mismo también tiene un diseño especial que sea diferente de sus precursores para el líquido RMN y MRI.

Una de las consideraciones principales que ésa llevó a este diseño era que para cambiar la muestra, tuvimos que sacar la antena del imán. Por lo tanto, las dos partes de la antena, la una de ellas cuál está en el derecho y tiene el preamplificador frío, que tirante fuera del imán, y la otra parte que tiene la bobina del RF y el rotor y el espaciador así como una atmósfera integrada para sintonizar y a igualar. Esto va dentro del imán. Ésta es la pieza que sacaremos y hacia adentro hacer el cambio del rotor.

Para hacer esto, desarrollamos una fuerza ascensional que se controla automáticamente, y que hará esta operación de cambio del rotor fácil y segura. Una herramienta especial se utiliza para extraer el primer rotor y entonces el nuevo rotor apenas se inserta.

Una vez que se ha cambiado la muestra, estamos listos para mover hacia atrás la antena en el imán otra vez. Clavando la parte inferior, la fuerza ascensional mueve automáticamente la antena hacia arriba y entonces se inserta en el imán. En el extremo, es fija y puesta el seguro en el lugar.

Después de insertar la antena, procedemos a ajustar el ángulo métrico. El rotor está mintiendo en principio a lo largo del eje métrico del ángulo. Sin embargo, para compensar cualquier desalineación, inclinaremos la antena alrededor del eje0 de B por una parte de grado. Un dedo motorizado nos ayuda a lograr este movimiento de la antena dentro del imán.

¿Cómo usted confirmó que esta aproximación trabaja?

Primero probamos este método con una muestra del KBr. Ajustamos el ángulo métrico, sacamos la antena del imán, lo pusimos detrás otra vez y entonces podíamos reproducir el mismo espectro del KBr otra vez.

También hemos probado los reglajes de ángulo métricos en otro experimento que es más sensible a las imperfecciones métricas del ángulo. Era un experimento de dos días hecho en el rubidio 87 en un sulfuro del rubidio de la composición modelo.

Ajustamos el ángulo métrico y entonces sacamos la antena y en algunas veces. Paramos y comenzamos la rotación algunas veces, y entonces permitimos el experimento ejecutarse por cerca de 14 horas. En el extremo, encontramos que el reglaje de ángulo métrico estaba muy, muy estable y teníamos reproductibilidad excelente.

¿Cuáles son los usos potenciales para el CPMAS CryoProbe?

El alcance de usos de nuestro CPMAS CryoProbe es extenso. Tenemos algunos ejemplos, y éstos son apenas una pequeña parte de los usos que han sido explorados ya por nuestros clientes.

Las antenas se han utilizado para los estudios estructurales de biopolímeros. Por ejemplo, hemos estado probando esta antena en muestras amiloideas, en los montajes grandes de la proteína, incluso en proteínas en el ambiente nativo o aún más directamente en estudios de la célula.

También hemos estado probando la antena para la investigación de productos naturales. Uno de nuestros clientes pidió que siguiéramos la degradación de la comida causada por enfermedades fungicidas.

También hemos utilizado la antena para caracterizar las ondas portadoras o las drogas nanas que se han incluido en trabajos primeros orgánicos del metal, y también para la caracterización avanzada de ingredientes farmacéuticos.

Este tipo de antena es muy útil cuando se trata de muestras con sensibilidad inferior, ése por ejemplo tiene sistemas del diloid, o está en abundancia natural o presentan un bajo de la etiqueta o cuando se trata de núcleos insensibles.

¿Hay ejemplos específicos?

Un uso obvio para tener una mejoría tan grande de la sensibilidad es ir para un de adquisición de datos más rápido. Por ejemplo, utilizamos una muestra de una proteína del prión y podíamos registrar espectros 13los 2.os13 de una correlación del centímetro cúbico usando DARR que se mezclaba sobre apenas una hora con las únicas exploraciones una por fila. La calidad de la resolución y de la sensibilidad era muy alta.

En vez de ir para una adquisición más rápida, usted podría decidir ganar una dimensión adicional. Por ejemplo, realizamos una correlación tridimensional, CaNCO, en la misma muestra de la proteína en apenas siete horas sin el muestreo no uniforme. Esto trabajada en cuatro exploraciones para cada incremento y usted puede ampliar esto a otra dimensión adicional. Así pues, registramos un 4D CONCaCX y el tardó solamente 5,5 días, que es normalmente el tiempo que usted adquirirá una antena de la temperatura ambiente para detectar un experimento 3D.

También hemos utilizado esta antena para explorar sistemas diluídos. Exploramos un montaje grande de la proteína hecho de 349 proteínas del residuo en un complejo con una proteína sin etiqueta. La cantidad total de material isotópico líquido era el cerca de 9% en estas muestras. Hicimos dos experimentos tridimensionales, NCACX y NCOCX.

Estos dos experimentos tardaron cerca de cinco días para primer y cerca de seis días para los segundos. Es muy interesante observar que los autores han estado comparando estos resultados con los resultados que obtuvieron en su antena de la temperatura ambiente de 3,2 milímetros y les tardó 15 y 19 días, respectivamente, para realizar el mismo experimento pero con el muestreo no uniforme.

Otro cliente vino a nosotros con un problema farmacéutico. Quisieron conocer cuál era el destino de una composición química, el lansoprazole, que fue insertado en una matriz - un marco metalorgánico usado para el lanzamiento de la droga. 15De N nuestro el cliente podía determinar que la droga es desproteinizada él está cargada una vez en la matriz

El mismo cliente hizo una comparación entre los funcionamientos de nuestra antena y su antena de la temperatura ambiente. Encontraron que eran similares en calidad, pero con el CryoProbe fue registrado en solamente 44 minutos. Mientras que los espectros que fue registrada con la antena de la temperatura ambiente necesitaron tres días y medio de la adquisición.

Haber de imagen: Shutterstock/Rost9

¿Qué resultados usted ha obtenido con la nueva antena de banda ancha?

En un experimento, logramos un espectro bidimensional de MQMAS de oxygen-17 en una muestra de la glucosa etiqueta con algo de dopante que se hace para aumentar la época de relajación del oxígeno, que en esta clase de composición será normalmente muy larga. Manejamos registrar los espectros en apenas 2,2 días usando 80 kilociclos de desemparejamiento del protón. Vale el mencionar de que el autor detrás de este estudio nos informa que él habría tardado 11 días de adquisición para registrar los espectros similares en una antena de la temperatura ambiente.

En otra ocasión, realizamos dos experimentos: uno con el titanio y uno con el azufre. El experimento titanium era un experimento bidimensional de MQMAS, realizado en una muestra de los minerales del anatase.

Nos tardó 14 horas para registrar el espectro en una muestra de la abundancia natural. Vale el observar de que esta clase de experimento no daba ninguna señal después de que un periodo de tiempo razonable en una antena de la temperatura ambiente.

Lo mismo era verdad para la segunda composición - un experimento del azufre en las muestras de goma vulcanizadas, etiqueta parcialmente con el enriquecimiento de alrededor 335-8% S. Podríamos finalmente ver una cierta señal después de apenas 13 horas. Vale el mencionar de que el azufre está sabido para ser extremadamente difícil en espectrografía porque tiene sensibilidad inferior, abundancia natural inferior, y líneas normalmente muy generales sobre un alcance muy grande de movimientos químicos.

Sobre Alia Hassan

El Dr. Alia Hassan estudió la física en la universidad americana de Beirut antes de obtener su Ph.D. de NHMFL/FSU en Tallahassee los E.E.U.U. Ella es actualmente responsable del revelado de la nueva familia de producto del MAS CryoProbe.

Sobre Barbara Perrone

El Dr. Barbara Perrone recibió su doctorado en la química física (RMN de estado sólido) de la universidad de Estrasburgo.

Siguiente, ella terminó un Poste-Doc. en la solución y el RMN de estado sólido en el departamento de la química en la universidad de Padua. Ella ensambló Bruker en 2004 como científico del uso, donde ella ahora está el Director de producto de las antenas de CPMAS CryoProbes y de HRMAS.

Citations

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2020, April 28). Prueba de los estudios estructurales de biopolímeros con el CPMAS Cryoprobe. News-Medical. Retrieved on August 05, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200428/Testing-the-Structural-Studies-Of-Biopolymers-with-the-CPMAS-Cryoprobe.aspx.

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