A Cryo-coil MAS 1H/13C/2H/15N Probe for Highest S/N in NMR of Solids

用于固体 NMR 中最高信噪比的低温线圈 MAS 1H/13C/2H/15N 探头

基本信息

  • 批准号:
    7670986
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-06-15 至 2010-06-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): For over three decades, High-Resolution (HR) Nuclear Magnetic Resonance (NMR) has been a leading analytical technique for structure and function elucidation of molecules of all types, large and small, in homogeneous systems. More recently, Magic Angle Spinning (MAS) has been combined with high-field HR-NMR to extend the technique to inhomogeneous systems, such as human and animal tissues. The 1H HR-MAS spectrum of malignant breast cancer tissue shows dramatically increased levels of phosphocholine compared to nonmalignant breast tissue, and it appears likely that other unambiguous markers can be identified for many other pathologies if the signal to noise ratio (SNR) of the HR-MAS probe can be increased sufficiently. MAS is also utilized by thousands of NMR researchers in fields such as macromolecule structure determination, organo-metallo-complexes, and membrane proteins. HR NMR probes for liquids have become available with cryogenically cooled sample coils that are revolutionizing the field of NMR owing to their factor-of-four improvement in SNR. Greater improvements in SNR appear likely in HR-MAS. Our work thus far demonstrated a factor-of-three improvement in SNR in room temperature MAS experiments by cryogenically cooling the sample coil and tuning elements to 25 K while using a standard preamp with noise figure (NF) of 1.0. Another factor-of-two increase in SNR is expected by developing a cryogenically cooled low noise preamp with noise figure below 0.3 and other improvements. The rotating-frame field strength (B1) produced in the sample was severely limited by the poor high-voltage breakdown characteristics of capacitors used in the circuit. We present here, the basis for increasing the B1 field strength from 30 kHz to over 70 kHz on all channels by developing ultra-high Q ceramic disc capacitors that will handle peak voltages in excess of 3.5 kV. Substantial improvements in spinning at temperatures below 90 K will also be developed, which gives further gains in S/N in many systems and improved information on molecular dynamics. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Nuclear magnetic resonance (NMR) has been one of the most effective analytical tools for determining the structure of complex molecules in biology, chemistry, and medicine, but the NMR technique has had limited success for the very large molecules that are not soluble in suitable liquids. The instrument development proposed herein, called a CryoMAS NMR probe, if successful, will reduce the amount of time needed on very expensive NMR spectrometers by a factor of 30 to 100 (from months to days or hours) and thus make it practical to determine the structures of hundreds of thousands of biologically and chemically important macro-molecules for which structures are currently unknown. This is important to drug developments, catalysts, and enzymes, to name but a few.
描述(由申请人提供):三十多年来,高分辨率(HR)核磁共振(NMR)一直是用于阐明均质系统中所有类型(无论大小)分子的结构和功能的领先分析技术。最近,魔角旋转 (MAS) 与高场 HR-NMR 相结合,将该技术扩展到非均匀系统,例如人类和动物组织。与非恶性乳腺组织相比,恶性乳腺癌组织的 1H HR-MAS 谱显示磷酸胆碱水平显着增加,并且如果 HR-MAS 探针的信噪比 (SNR) 能够充分增加,则似乎可以为许多其他病理学鉴定其他明确的标记物。 MAS 还被大分子结构测定、有机金属复合物和膜蛋白等领域的数千名 NMR 研究人员使用。用于液体的 HR NMR 探头已配备低温冷却样品线圈,由于其 SNR 提高了四倍,正在彻底改变 NMR 领域。 HR-MAS 中的 SNR 可能会出现更大的改善。迄今为止,我们的工作证明,通过将样本线圈和调谐元件低温冷却至 25 K,同时使用噪声系数 (NF) 为 1.0 的标准前置放大器,室温 MAS 实验中的 SNR 提高了三倍。通过开发噪声系数低于 0.3 的低温冷却低噪声前置放大器以及其他改进,预计信噪比将再提高两倍。样品中产生的旋转框架场强(B1)受到电路中使用的电容器较差的高压击穿特性的严重限制。我们在此介绍通过开发可处理超过 3.5 kV 峰值电压的超高 Q 陶瓷盘电容器,将所有通道上的 B1 场强从 30 kHz 提高到 70 kHz 以上的基础。还将对低于 90 K 温度下的纺丝进行重大改进,从而进一步提高许多系统的信噪比并改进分子动力学信息。公共健康相关性:核磁共振 (NMR) 一直是确定生物学、化学和医学中复杂分子结构的最有效的分析工具之一,但 NMR 技术对于不溶于合适液体的非常大的分子的成功有限。本文提出的仪器开发称为 CryoMAS NMR 探针,如果成功,将把非常昂贵的 NMR 波谱仪所需的时间减少 30 到 100 倍(从几个月到几天或几小时),从而使确定数十万个目前未知的生物和化学重要大分子的结构变得可行。这对于药物开发、催化剂和酶等非常重要。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Francis DAVID Doty其他文献

Francis DAVID Doty的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Francis DAVID Doty', 18)}}的其他基金

Ultra-low-temperature (6 K) static NMR-DNP for metalloproteins, proteins in cells, and materials
用于金属蛋白、细胞中蛋白质和材料的超低温 (6 K) 静态 NMR-DNP
  • 批准号:
    10546201
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Novel Waveguide to Enable MAS-DNP-NMR in Standard-bore High-field Magnets
一种新型波导,可在标准孔径高场磁体中实现 MAS-DNP-NMR
  • 批准号:
    10081009
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Novel Waveguide to Enable MAS-DNP-NMR in Standard-bore High-field Magnets
一种新型波导,可在标准孔径高场磁体中实现 MAS-DNP-NMR
  • 批准号:
    10602643
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Reliable Switched Angle Spinning (SAS) Probe with Gradients (PFG) for Proteins in Solid-State NMR
用于固态 NMR 中蛋白质的可靠的带梯度 (PFG) 的转角旋转 (SAS) 探针
  • 批准号:
    10456218
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Reliable Switched Angle Spinning (SAS) Probe with Gradients (PFG) for Proteins in Solid-State NMR
用于固态 NMR 中蛋白质的可靠的带梯度 (PFG) 的转角旋转 (SAS) 探针
  • 批准号:
    10667507
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Reliable Switched Angle Spinning (SAS) Probe with Gradients (PFG) for Proteins in Solid-State NMR
用于固态 NMR 中蛋白质的可靠的带梯度 (PFG) 的转角旋转 (SAS) 探针
  • 批准号:
    10325061
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Novel Millimeter-wave (mmw) DNP/EPR Front-end Compatible with Versatile High-field NMR Probes
与多功能高场 NMR 探头兼容的新型毫米波 (mmw) DNP/EPR 前端
  • 批准号:
    9343460
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
An H/F/X/Y Fast-MAS NMR Probe Particularly for Alzheimer's and Cancer Research
特别适用于阿尔茨海默病和癌症研究的 H/F/X/Y Fast-MAS NMR 探针
  • 批准号:
    9908407
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
A Quad-Fast-MAS probe for Dramatically Improved Biomolecular Structure Determinations
用于显着改进生物分子结构测定的 Quad-Fast-MAS 探针
  • 批准号:
    9045315
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
An H/F/X/Y Fast-MAS NMR Probe Particularly for Alzheimer's and Cancer Research
特别适用于阿尔茨海默病和癌症研究的 H/F/X/Y Fast-MAS NMR 探针
  • 批准号:
    10224643
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:

相似国自然基金

靶向递送一氧化碳调控AGE-RAGE级联反应促进糖尿病创面愈合研究
  • 批准号:
    JCZRQN202500010
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
对香豆酸抑制AGE-RAGE-Ang-1通路改善海马血管生成障碍发挥抗阿尔兹海默病作用
  • 批准号:
    2025JJ70209
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AGE-RAGE通路调控慢性胰腺炎纤维化进程的作用及分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甜茶抑制AGE-RAGE通路增强突触可塑性改善小鼠抑郁样行为
  • 批准号:
    2023JJ50274
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒙药额尔敦-乌日勒基础方调控AGE-RAGE信号通路改善术后认知功能障碍研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
LncRNA GAS5在2型糖尿病动脉粥样硬化中对AGE-RAGE 信号通路上相关基因的调控作用及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
围绕GLP1-Arginine-AGE/RAGE轴构建探针组学方法探索大柴胡汤异病同治的效应机制
  • 批准号:
    81973577
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AGE/RAGE通路microRNA编码基因多态性与2型糖尿病并发冠心病的关联研究
  • 批准号:
    81602908
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高血糖激活滑膜AGE-RAGE-PKC轴致骨关节炎易感的机制研究
  • 批准号:
    81501928
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Structure and Biology of the Cementum as a Function of Age and Disease
牙骨质的结构和生物学随年龄和疾病的变化
  • 批准号:
    10924399
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
Multi omics systems biology modelling of patient networks in age related diseases
年龄相关疾病患者网络的多组学系统生物学建模
  • 批准号:
    BB/X511821/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Training Grant
Multi-omics systems biology modelling of patient networks in age-related diseases
年龄相关疾病患者网络的多组学系统生物学建模
  • 批准号:
    2735365
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Studentship
Conference: Biology in the Age of Gene Editing: New Tools and Novel Insights into Organismal Biology and the Neural Basis of Behavior
会议:基因编辑时代的生物学:对有机体生物学和行为神经基础的新工具和新见解
  • 批准号:
    2223926
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Structure and Biology of the Cementum as a Function of Age and Disease
牙骨质的结构和生物学随年龄和疾病的变化
  • 批准号:
    10507239
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
Structure and Biology of the Cementum as a Function of Age and Disease
牙骨质的结构和生物学随年龄和疾病的变化
  • 批准号:
    10646309
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
Investigating how alternative splicing processes affect cartilage biology from development to old age
研究选择性剪接过程如何影响从发育到老年的软骨生物学
  • 批准号:
    2601817
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Studentship
Integrating multiple complex omics datasets to understand gender and age differences in immune cell biology
整合多个复杂的组学数据集以了解免疫细胞生物学中的性别和年龄差异
  • 批准号:
    2242029
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Studentship
Identification of novel therapeutic targets for age-related macular degeneration via a combined tissue engineering and systems biology approach
通过组织工程和系统生物学相结合的方法确定年龄相关性黄斑变性的新治疗靶点
  • 批准号:
    9181720
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
The future of comparative biology in a phylogenetic age: Enabling the power and potential of the genealogy of life
系统发生时代比较生物学的未来:发挥生命谱系的力量和潜力
  • 批准号:
    1447321
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 21.85万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了