全面分化增强器(SWAPE)台式核磁共振光谱学半岛综合体育官方APP下载德甲

哈维尔·a·罗梅罗^一个Krzysztof Kazimierczuk^一个和Dariusz Gołowicz^a、b

^一个新技术中心,华沙大学Banacha 2 c, 02 - 097,华沙,波兰
^b华沙大学化学学院Pasteura 1, 02 - 093,华沙,波兰

DOI:https://doi.org/10.1255/sew.2021.a7
©2021年作者
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介绍

分析化学家经常利用核磁共振(NMR)谱识别分子和测量它们的浓度。半岛综合体育官方APP下载德甲核磁共振有许多优点作为这样一个技术分析:非侵入性,需要最少的长椅上的时间(样)。此外,核磁共振信号是线性与给定类型的核浓度,从而定量核磁共振(qNMR)是可能的使用参考标准不同于分析物。技术已成为一个可靠的工具来监控工业过程在许多领域。使用它,例如,调查油脂稳定性的化妆品。¹

然而,NMR灵敏度相对较低。达到摩尔的极限检测必须使用高磁场和低温冷却探测器,超出了大部分分析实验室。近年来,更容易获得技术开始得到关注:台式NMR (BT-NMR)。这些紧凑的设计是具有成本效益的,操作方便,成为过程监控的首选工具²在基础研究和步骤。BT-NMR光谱仪使用永久磁铁来操作,而不是更贵的超导磁体(其维护成本显著增加最近与液态氦)价格的上涨。密实度的取舍,然而,比轨迹光谱仪光谱分辨率和灵敏度下降。这是因为分辨率和灵敏度扩大磁场核磁共振仪中使用。

BT-NMR开启了一种利用核磁共振在许多新的应用程序和mini-spectrometers的现在很多公司生产他们自己的模型。新一代BT-NMR系统工作频率80 MHz,但损失灵敏度仍然是一个主要障碍。与许多其他类型的实验中,信噪比(信噪比),核磁共振可以增加通过收集许多扫描(n),并添加在一起。这导致一个√n提高信噪比。然而,我们必须特别注意纵向(spin-lattice)弛豫时间(T₁)描述的过程恢复扫描之间的平衡态样品磁化。没有一个有效的恢复(太短inter-scan延迟)信噪比将减少和相对峰值强度可能有偏见。

核磁共振测量在活动执行的示例,填补了接收机射频(RF)线圈。本卷对应最均匀区域的磁场,磁场虽然跨越了一个更大的地区,仍然可以充分极化样本以外的活跃的体积。活跃卷代表但一小部分示例(请参见图1),而其他的样品(卷)附近的活跃是磁化,但通常在核磁共振未使用。

图1所示。一)样本在BT光谱仪示意图。“主动卷”(红场)代表一小部分的样本,但许多类似的部分仍强烈磁场的两极分化。由同步向下转移的样本在第一次扫描已经两极分化业者2进入活跃的体积可以测量。重复的过程与其他卷连续扫描。B)的磁场大小沿轴的光谱仪。测量值(绿色圆圈)相对于中心的大小。数据使用三次样条插值(蓝线)援助可视化。使能被使用的数量取决于BT-NMR模型。最大数量的显示使用于这项工作(8)和代表的数字序列,使骑车穿过活跃的体积。

这里所描述的技术背后的想法是增加inter-scan放松延迟的有效长度的同步转移之间的样本扫描。引入了一个新的转变,两极分化的部分样本的检测区域的光谱仪。这可以提高信噪比为固定期限的一个实验在两个不同的方法。通过收集更多的扫描(同时保持相同的放松延迟)或收购固定数量的扫描和利用样本接近平衡态的连续扫描。

我们首先建立了一个SWAPE原型测试的想法Spinsolve碳台式光谱仪(Magritek,亚琛,德国)。样品机械转向沿垂直方向的步进电机安装在一个特别设计的表面。原型制造成本低,它不需要修改BT-NMR分光计和易于安装。同步是通过编写说明步进电机驱动程序直接进入脉冲SpinsolveExpert软件的程序员。我们第一次使用原型基本校准,如测量磁场剖面如图1 b所示。其他重要的校准进行了描述。³本文中所示的所有测量是使用标准9”Norell 5毫米NMR管和样本容量约为2.7毫升。样品体积比通常需要因此略大,但它确保适当的填隙当通过使骑自行车。

实验

为了证明方法的潜力,我们准备的克分子数相等的(1毫米)钠的混合物trimethylsilyl-propanesulfonate (DSS, Armar同位素,99%)和甘氨酸(Sigma-Aldrich,≥99%)的D₂o .然后,我们2.7毫升的样品转移到5毫米9”核磁共振管(Norell)。我们安装SWAPE原型Magritek碳43 MHz光谱仪和匀场使用Spinsolve软件执行。其余的校准(发射机频率校准和锁定)和实验通过Spinsolve专家软件。这两个¹H NMR实验使用相同的采集参数,除了这一事实是运行静态样本和其他雇佣SWAPE同步转移的样本期间测量。我们使用90°激励脉冲,收购时间2.458秒和3.125秒的扫描时间重复1600扫描/每个实验的集合。SWAPE实验,我们几乎将样本分成八个区域如图1所示。这些地区之间的循环后进行序列如图1所示,和重新开始区域贴上“1”后该地区“8”来衡量。我们也获得了一个扫描光谱采集参数相同的强调要求multi-scan实验为研究样本。

结果

这里我们展示如何使用SWAPE multi-scan可以提高信噪比¹H NMR实验。是特别有益的低浓度样品,许多扫描需要获得足够的信噪比。single-scan NMR谱的研究样本提出了如图2所示。占主导地位的信号来自于剩余H₂啊,而DSS的峰值几乎完全可见,甘氨酸的峰值是失踪。

图2。一个扫描¹H NMR谱指数衰减的研究样本权重函数(0.2赫兹)。

1600年的收集和平均扫描有助于改善信噪比,但用人SWAPE可以改善信噪比更大。图3展示了如何山峰残留水,DSS和甘氨酸增强SWAPE相比传统(静态样本)收购。从面板A和B可以读出信号超过三倍增强残余水,几乎是三倍的增强对甘氨酸(电池板C, D)和超过双重增强DSS(电池板C, D)。主要依靠增强因素T₁弛豫时间的观察细胞核。时间越长T₁预计更好的信噪比提高。在这一点上,值得一提的是一个众所周知的方法信噪比增强使用恩斯特章动角的multi-scan实验。⁴SWAPE实验相比,采用恩斯特角的主要缺点是先验知识T₁需要时间常数来计算合适的脉冲长度,而SWAPE通常表现最好与标准90°脉冲激励。低浓度的样品,在我们的案例中,测量T₁放松的时间会非常耗时,并且几乎不可能的。此外,使用最优的章动角集整体信噪比收益和损失之间的妥协磁化的连续扫描,这意味着产生的光谱很少量化。SWAPE收购,扫描重复时间可能短(3.125 s在我们的情况下),但是有一个微不足道的压制z在连续扫描分磁化。在当前情况下,真正的放松延迟激动的样本数量是25 (8×3.125 s), 8代表许多不同的样本地区的核磁共振管利用循环样品转移。

图3。累计¹1600 H光谱(扫描)获得传统(红色)和使用SWAPE(蓝色)。板A和B的光谱表明残余水峰的信噪比在传统(A)和SWAPE (B)实验。板C和D光谱从A和B因此而扩大。他们表明信噪比甘氨酸CH₂峰值和DSS (CH₃)₃峰在传统(C)和(D) SWAPE实验。光谱(红色和蓝色)加权指数衰减函数(0.2赫兹)。

虽然不是这里提出,真正的放松延迟增加八倍SWAPE有助于获得有意义的峰值积分(发生在单个核磁共振扫描或实验用长放松delays-typically 5T₁)。为例子,讨论改进的量化能力BT-NMR使用SWAPE和改进的收购¹³C实验请参阅我们的前一篇文章。³以前的工作的例子,都是一维核磁共振光谱,但SWAPE也可以提高2 d NMR数据的收集。

结论

在这个简短的报告中,我们提出了背后的主要思想方法和SWAPE原型的性能提高¹低浓度的化合物H NMR信号。我们表明,一些信号可能增强了几倍,但增强的因素是特定的,取决于不同的化学物种T₁放松的时间。方法是易于使用,并提供改善信噪比和定量实验,我们认为它可能有助于改善的总体性能BT-NMR在许多实验室。

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引用

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2. f·达立兹,m . Cudaj m . Maiwald和g . Guthausen“流程被低场核磁共振光谱学和反应监测”,半岛综合体育官方APP下载德甲掠夺。诊断。粉剂。的原因。Spectrosc。60岁,52 - 70 (2012)。https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2011.11.003
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4. 水银血压计恩斯特和西澳安德森,“磁共振应用傅里叶变换光谱学”,半岛综合体育官方APP下载德甲启科学。Instrum。37岁的93 (1966)。https://doi.org/10.1063/1.1719961