增强动态核极化提高核磁共振谱

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核磁共振（NMR）光谱是一种复杂的分析工具，用于研究分子的结构，动力学，反应状态和化学环境。NMR可以同时识别和量化样品的许多组成部分。另外，它可以靶向检测特定物种的量。此外，由于NMR基于施加磁场而不是辐射，因此不会损坏样品，并且可以应用于溶液和固体。因此，广泛应用于许多研究领域，也是在工业质量控制协议中。

尽管核磁共振提供了极其详细的信息，但当原子核自然丰度较低时，如^13.C、 正在研究中。虽然可以通过使用更大的样品、增加扫描持续时间或使用更高的磁场来提高灵敏度，但最好使用更精确的方法，如动态核极化（DNP）¹。

动态核极化

DNP可以通过使用高极化电子来改善核自旋极化，从而将NMR信号增强几个数量级². 电子的自旋极化转移到待分析样品的原子核上。

核自旋在固态中极化，然后使用过热溶剂快速溶解，产生“超极化”溶液，其NMR信号比热平衡时大数千倍。事实证明，这项技术对儿童特别有用^13.c代谢成像^3、4。

提供自由电子的极化剂通常是稳定的有机自由基。氮氧化物和三苯基是溶解DNP最常用的自由基。氮氧化物的宽电子顺磁共振（EPR）光谱使其极化效率最高¹H、 而具有窄EPR光谱的三苯基自由基最适合于^13.C偏振。

DNP优化

^13.通过添加顺磁性化合物，例如钆基造影剂（GBCA），可以进一步增强C极化。这类兴奋剂已被证明能增强疗效^13.C DNP通过减少偏振剂的电子T1^5.。单独添加顺磁性剂，不会发生电子光谱的变化。因此，偏振的增加被认为是T1效应和顺磁剂与样品核之间的相互作用的结果。

对于越来越复杂的调查，研究继续优化偏振程序和DNP的底层物理，以实现最佳结果。一系列其他金属离子，但最常见的锰（Mn²⁺)和铜(铜)²⁺）已被用作有效增强Trityl DNP，支持进一步调查金属离子造影剂作为添加剂以优化DNP NMR的应用。

过渡金属掺杂

最近的研究首次调查了使用顺磁性过渡金属配合物掺杂对离子效率的影响^13.c dnp.^6.。

采用掺杂顺磁过渡金属配合物Mn-NOTA、Cu-NOTA或Co-NOTA的偏振剂三丁酰OX063进行分析^13.乙酸钠。此外，制备了不添加过渡金属的对照样品。在国家强磁场实验室使用带有TE011圆柱腔的Bruker E680 EPR光谱仪，通过EPR对每种溶液进行评估。

数据显示掺杂Mn-Nota基本上改善了固态^13.C DNP信号，发出三倍的信号增加^6.。相比之下，其他两个过渡金属配合物，Cu-Nota和Co-Nota都没有提供固态的增强^13.C DNP EPR信号。

W波段EPR测量结果随后显示，在掺杂有Mn的样品中，三苯基OX063电子T1显著减少²⁺。有趣的是，在DNP样品中未观察到掺杂有铜的样品²⁺或公司²⁺尽管他们是顺磁性的。

这项最新研究强调，在一组金属中的一个成员身上观察到的效应不一定能转化为该组的其他成员。这清楚地说明，并非所有顺磁性添加剂都有利于增强DNP以提高NMR的灵敏度。重要的是，它还提供了直接证据，证明通过顺磁性添加剂使极化剂的电子T1还原是实现固态性能改善的基本要求^13.C DNP信号。

参考文献

1. Abragam A，高盛M.Rep.Prog。物理。1978; 41:395–467.
2. 阿登贾尔·拉森JH。马格恩。雷森。2016; 264:3–12.
3. Gallagher Fa等人。Prog。Nucl。巨大的。共振。光谱。2009;55：285-295。
4. 纳尔逊SJ等人。SCI。翻译med。2013; 5：198RA108。
5. 等。J.Chem。物理。2017; 146：014303。
6. 等。J phy化学领域。a . 2017; 121(48): 9221 - 9228。

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