核磁共振是一种强大的工具为研究蛋白质。最复杂的大分子,它们可以由成百上千的氨基酸。生物学家研究他们想知道不仅是原子构成这些分子,但如何将这些原子排列。映射蛋白质需要时间、耐心、专业知识和敏感的仪器如MagLab900 MHz核磁共振磁体。
使这项工作更加困难的是,蛋白质不能忍受热:甚至会煮一点,毁了一个实验。多年来,生物学家尽他们可能工作在这些约束。直到,MagLab探针设计师彼得倾心于'kov——偶然想出了一个解决方案。
在2004年的一个晚上,倾心于'kov试图洗掉一天的挫折下一个热水澡。一些“用户”,被称为在这里的访问学者,需要用更强的电磁场照射样品获得更好的数据他们正在研究的蛋白质。气油比'kov击沉了大量的时间和资金投入设计和构建调查,这会给他们。但是用户坚持认为,尽管额外的电力进入,现场没有得到任何更强,他们的数据没有任何好转。
低辐射探测器的探测头。
回忆说,“那天晚上我非常心烦气油比'kov,“因为它只是继续等等,用户抱怨和投诉和抱怨。我们已经度过了两年在这个项目中,试图让生物化学家的快乐。”
核磁共振探头配备无线电频率(RF)线圈;被研究的样本坐落在一个射频线圈,线圈。电是通过线圈时,它产生一个电磁场在样例在一个精心挑选的无线电频率。每个原子的原子核样本对一个特定的频率,给科学家信息发回信号样本的组成和排列的原子。
气油比'kov试过调整探针以不同的方式,将提供更强大的电磁场和更好的数据可以收集。但无济于事。他的老板要求他认输。
“我试过的每一个方法我知道,气油比'kov说。“我想,没有什么更多的离开,我只能试着一件事,然后就这样。“如果它不工作,他决定,他将不情愿地承认失败。
在淋浴时,气油比'kov决定问题躺在探测器的射频线圈是如何安排。射频线圈照射样品在两个不同的频率。这两个频率的降低目标原子-氮气或二氧化碳,例如,科学家正试图映射。更高的频率与样本的氢原子的方式让他们从干扰目标数据。(这个常用技术,称为质子解耦产生更清晰的结果)。在传统的单线圈安排,各自的磁场产生的两个频率是共线的。在这样的安排中,探针必须包括组件隔离部分的电路操作在不同的频率。气油比'kov怀疑这些隔离组件截留旨在创建一个更强的电磁场能量。
所以他建立了一个探针有两个射频线圈互相垂直排列,消除串扰发生的两个部分之间的电路。
倾心于'kov的救济,以及修改后的调查工作。他的天才之举不是一个解决问题,但是两个。事实证明,相对较少的热量,产生的新的线圈安排保护样品定位从死亡里面煎。
所以这是,甚至没有尝试,倾心于'kov解决固态核磁共振光谱学的不妥协的问题。倾心于'kov无法相信他更早以前没有这样想:这是其中一个时刻的手飞到额头,生产一声扑通的响声和自我鞭挞“咄!”
“这很简单,”倾心于'kov说,事后诸葛亮的。“如果我们已经开始以正确的方式解决这一问题,我们会立即解决它。”
突破是很有意义的。气油比'kov的新“低辐射探测器在电场(E)中产生的热量减少样本10倍。这使得它更好的选择对蛋白质和其他高盐样品,这容易导电。快速交付给射频线圈的能量消散在这种样品,像微波炉加热,而不是增加电磁场的强度。低辐射玻璃的设计也比探测中演变出简单,为更大体积的样品提供了更多的空间和收益更多均匀磁场。
低辐射探测器的射频线圈。
如左边的图所示,一个电磁线圈的几个就坐落在一个第二,箱形线圈的铜的单回路。内部电磁“观察者线圈,”发射的射频目标核。外线圈之中的样品分离的频率。线圈产生交变磁场,互相垂直,避免串扰。外线圈的圆形窗口允许科学家幻灯片他们样品内部线圈内。力量Biospin集团。了这个聪明的设计和建造一个低辐射探测器现在商用。
外线圈的选择,称为loop-gap谐振器(LGR),拯救了样本由热破坏。气油比'kov借来的想法使用这个设备的领域电子磁共振(EMR),另一个光谱工具在MagLab使用。的跨学科环境实验室,来自不同领域的科学家来使用各种各样的工具和技术,培养创造性思维,启发倾心于'kov找到一个EMR NMR的问题解决方案。
“EMR科学家loop-gap谐振器的应用程序使用,因为我是在小学,“倾心于'kov说。“MagLab,您可以利用这些知识,同时等待咖啡休息室。”
——由克里斯汀科因故事
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