用于台式光谱仪的超快2D NMR开发

Ultrafast 2D NMR可以在数秒内完成复杂混合物的2D NMR扫描，而不是数小时。这种快速测量时间开启了这项技术的应用领域，如在线反应监测和复杂代谢混合物的快速测定。然而，到目前为止，仍然存在一个障碍——这项技术需要庞大而昂贵的高场核磁共振系统。Patrick Giraudeau通过在一种紧凑而廉价的低场核磁共振系统——Spinsolve上开发这项技术，改变了这一现状。

我们采访了Patrick Giraudeau，谈论了超快2D NMR的能力，它如何在低场系统上运行，以及他在2018年EUROMAR大会上的参与，他的团队成员将在会上展示他们的研究。

超快2D核磁共振与常规核磁共振有何不同?

在传统的2D NMR中，数据是通过多次重复的1D NMR实验记录的，这之间需要等待几秒钟。这个过程是耗时的，可能导致几个小时的实验次数。

这种漫长的等待时间使得传统的2D NMR不适用于高通量分析。对于动态样品尤其如此，在动态样品中，由于生化或化学反应，系统会随着时间的推移而演变，或者在连字符技术中，样品进行物理运动。

相比之下，超快2D NMR可以在几分之一秒内记录整个2D谱。在不同的切片上同时进行不同的实验，而不是顺序地获取数据。这种方法是由Lucio fridman教授在2002年提出的，它依赖于空间编码，并涉及磁共振成像(MRI)的概念。

在过去的十年中，Ultrafast 2D NMR得到了显著的改进，成为一种相对通用的分析工具。Ultrafast 2D NMR已经达到了足够高的成熟度，可以用于实验时间非常关键的应用中。在高领域，这些包括:

• 的在线监测的化学反应
• 的与在线色谱耦合
• 的动态极化耦合这是一种能将核磁共振灵敏度提高几个数量级的技术
• 的高通量定量分析代谢组学中复杂的样本

建立一个超快核磁共振实验涉及到什么?

超快核磁共振需要特定的脉冲序列，这些脉冲序列结合了基本核磁共振实验中找不到的元素。

关键元素是“啁啾”脉冲(频率随时间变化的射频脉冲)和磁场梯度，这需要一个线圈，可以在样品的不同部分产生可变的磁场。这些元素通常用于高场核磁共振光谱仪，但超快核磁共振将它们结合在一起，在一次扫描中生成2D光谱的方式是独特的。

这种独特的扫描行为意味着超快的2D NMR需要特定的处理算法来重新排列和转换数据。主要的超快脉冲序列和处理程序可以从我们的下载网站．

你为什么选择一台通常用于教学的台式光谱仪来做研究?

虽然高场核磁共振光谱仪是我们研究小组的核心工具，但我们在这些非常强大但昂贵的机器上开发的方法受到了限制。特别是，它们不能用于没有高场核磁共振设备的中小型工业和实验室。2020欧洲杯下注官网此外，由于与使用高场NMR光谱仪相关的技术限制，它们不能用于苛刻的环境，如工业生产线。

在此背景下，我相信台式光谱仪不仅在教学领域，而且在研究和工业领域都有巨大的潜力。我也相信，为了最大限度地发挥台式光谱仪的潜力，发展先进的核磁共振方法(如超快2D NMR)是必不可少的。我希望确保我们开发的技术能够惠及所有类型的研究和工业，而不仅仅局限于昂贵的高场系统。

这就是为什么我选择将我的研究重点放在开发台式核磁共振光谱的新方法上。

台式核磁共振系统比高场系统更适合于反应监测。

为了实现超快核磁共振，台式机光谱仪必须做哪些修改?

实现超快核磁共振台式光谱仪在美国，有几个关键因素是必要的。首先，一个强大的梯度线圈是必须的，这是一个功能，这是一个没有在台式光谱仪，当我们开始工作在这个项目。

Magritek被我们的想法所说服，并很高兴为我们实现这个硬件修改，它现在也可以在商业上使用。

另一个非常重要的要求是设计脉冲序列的通用编程接口，这已经是Magritek的情况。这两种特性不仅适用于超快2D NMR，还可实现其他先进的脉冲序列，如用于抑制强溶剂信号的脉冲序列，这是反应监测的非常重要的一点。

来自Magritek的SpinSolve台式核磁共振谱仪

你用Spinsolve解决过哪些化合物和化学物质?

由于上述特性以及我们能够实现和优化的方法，我们已经能够针对化学中的不同应用。

在与我们研究所的有机化学家(François-Xavier Felpin教授和Mireia Rodriguez-Zubiri博士)的合作中，我们证明了在台式光谱仪上的超快核磁共振可以用于在线和实时监测钯催化反应。

我们与来自鲁昂的一个有机化学小组(Julien Legros博士)合作，展示了台式核磁共振波谱可以作为一个在线检测器来监测化学战剂(如芥子气)的破坏。其他几个令人兴奋的应用目前正在实验室中进行研究!

台式核磁共振允许你与大分子一起工作吗?

虽然我们还没有调查这一领域，但已经有几个小组显示了台式核磁共振在这一领域的巨大潜力，特别是在聚合物研究方面。早期的工作报道台式核磁共振可用于研究聚合反应。最近，来自亚琛的Bernhard Blümich教授和他的同事强调了台式核磁共振波谱技术在生橡胶质量控制方面的潜力。

我认为，这些概念验证将为未来几年在该领域的大量开发和应用铺平道路。

您是如何使用Spinsolve进行食品质量控制研究的?

最近，我们展示了台式核磁共振，特别是我们开发的超快2D核磁共振方法，在食用油的质量控制方面有很大的潜力。研究了两种应用最近的一篇论文:鉴别这些油的植物来源，以及检测榛果油是否掺假。

我们的研究结果表明，利用超快2D NMR结合化学计量学可以最大限度地发挥台式核磁共振在这一领域的潜力。我相信这项工作可以在食品工业的高通量质量控制中开辟有趣的应用。

台式核磁共振系统可用于识别食品欺诈，如在高价值橄榄油市场遇到的欺诈。图片来源:shutterstock.com/Luca Lorenzelli

您能告诉我们更多关于您主持的2018年EUROMAR会议的情况吗?

EUROMAR是磁共振领域最大的国际会议之一(约600名来自世界各地的与会者)。2018年的世界杯将首次在法国举行，Euromar理事会很荣幸地邀请我在我的家乡南特(法国西部的首都)组织和主持这一赛事。

EUROMAR 2018将7月的第一个星期举行,这将是一个主要论坛来交换在磁共振的最新突破,包括新方法和仪器以及高影响的应用程序在一个广泛的科学领域,从物理和化学生物学和医学。

我们的读者能在那里找到更多关于你的研究和马格利特克的信息吗?

当然!当然，我们小组的研究将通过口头交流和/或海报展示，小组所有成员都将参加活动。

Magritek也是该活动的主要赞助商之一，以及其他高场和台式核磁共振制造商。他们将在这里让你发现他们最新的创新…不要错过这个机会更新你在磁共振领域的知识!

2018年欧洲杯将在法国南特举行。图片致谢:hutterstock.com/SergiyN

这次会议还计划了什么令人兴奋的事情?

首先，我们有一个非常棒的受邀演讲者名单:会议将有来自国际顶级科学家的演讲，涵盖磁共振的所有领域(高场和台式核磁共振、EPR和MRI)。我们也期待数百个抽象的提交，其中几十个将被选为口头陈述。此外，感谢一个非常高效的组织委员会，会议也将是一个很好的机会，发现最好的当地采购的食物和葡萄酒的选择!

最后，会议地点，La Cité南特活动中心，位于城市的中心，在卢瓦尔河和Erdre河的汇合处，靠近许多文化和历史景点，以及一个充满活力的餐厅场景。南特，2013年欧洲绿色之都，也非常接近迷人和真实的地区，如Muscadet和卢瓦尔河谷葡萄园或南布列塔尼的沙滩。

别忘了在这里注册!

关于帕特里克Giraudeau

帕特里克·吉劳多(Patrick Giraudeau)是南特大学的分析化学教授，目前借调到法国大学研究所。

他的研究活动集中在发展定量核磁共振分析复杂混合物的方法，包括应用于代谢组学和同位素组学。研究重点包括在高场和台式光谱仪上的超快多维实验的发展，并应用于分析化学的各个领域。

照片来源-米歇尔·吉劳多