有黑暗。然后不清楚。然后,最后,就有了光。
前的时代核磁共振(NMR),科学家们试图绘制出复杂分子如蛋白质几乎没有工具。然后,在1950年代,网上第一次核磁共振的商业工具。使用磁场和无线电波,革命技术照射对这些分子神秘,确定原子以及它们是如何组合在一起的。
问题是,核磁共振工作比其他人更好的检测一些原子。甚至“容易”原子了天,有时几个月来解决,由于其相对较弱的信号。
然后是DNP的黎明。
几十年来科学家们一直在开发动态核极化或DNP解决核磁共振的缺点。现在,由于更高的可用性磁场和DNP先锋的韧性,研究人员可以看到molecule-level结构以前所未有的细节,以惊人的速度和流程。
“我们必须把详细的硬件的东西,”乔安娜说,导演的设施用于核磁共振、磁共振成像(MRI)和DNP国家高磁场实验室的实验。爱游戏体育是什么爱游戏提现客服“我们的根据我们的黑暗时代。现在我们在文艺复兴时期。突然,我们知道如何处理技术,用它来做各种各样的好东西。”
越来越多的商业DNP仪器现在可以发现在世界各地的实验室和医院。科学出版物引用的技术在过去十年已经增长了6倍以上。DNP的研究人员经常发现新的用途,探索脑代谢(只要集团),甚至智胜真菌感染,确保你的牙膏是做它的杀菌功效的工作(见锌的牙膏。
显然,DNP一卷。
仍然有大量的细节图,DNP开发商说,有些方法是推进比其他人更顺利。但是对于新人愿意调整试验和重塑他们的问题,这项技术有望开启各种各样的科学奥秘。
解散DNP。和马特•梅里特是最初的科学家使用它。
这是一个实验中,他永远不会忘记。
马特·梅里特说DNP-based代谢成像将改变医学在未来几年。
照片由马特·梅里特
梅里特的首次涉足DNP,极化醋酸注入大鼠的心脏。(当没有立即用于能源、醋酸被身体储存在复合acetylcarnitine。)梅里特然后去他的电脑观察信号。在核磁共振实验中,数据在屏幕上出现在一系列的山峰(类似心跳监视器),每个表示一个特定化合物的存在。
“然后这个峰值出现,”记得梅里特:acetylcarnitine的分子指纹。他刚刚看了心把醋酸存储…虽然它实际上是发生。
“我从来没见过,”梅里特认为他盯着。”没有人曾经见过。”
现在的生物化学和分子生物学副教授佛罗里达大学(超滤),梅里特很习惯看到从未见过的东西。解散DNP迅速增长,全球50多个系统,包括大约20用于人类患者在医院。
梅里特使用爱游戏提现客服国家MagLab DNP系统在佛罗里达大学研究在肝脏代谢。具体地说,他看着身体使用的化学反应释放储存能量,称为三羧酸循环。极化后的碳化合物二羟基丙酮(DHA,或C3H6O3),他注入到老鼠的肝脏和代理的代谢吸收和处理措施。这提供了前所未有的洞察力糖酵解和三羧酸循环代谢。
化合物做两件事中的一件,梅里特已经观察到:它被转化为葡萄糖,身体立即使用,或者卷入克雷布斯循环,它有助于使储能分子ATP为其他肝脏功能。
梅里特希望发现他在阐明非酒精性脂肪肝病的原因,这是相对无害的,有时会导致非酒精性脂肪肝(NASH),严重的情况下将成为肝移植的主要原因在未来20年。
梅里特展望,“我希望,我们可以开发一些成像考试,会说,“嘿,你在发展中纳什的边缘。我们需要立即干预。”
其他种类的代谢成像可能有一天帮助检测癌细胞(这可能成为乳酸代谢葡萄糖极化到后可见)和心脏病发作的警告信号(能量代谢改变当心脏压力)。
“我们是在五年内使用DNP-based代谢成像转化医学,”梅里特继续说。“我们不知道到底如何。”
MAS DNP,帮助科学家解开的分子结构复杂的固体,如蛋白质。
陀王(左)和弗雷德Mentink-Vigier研究真菌的细胞壁。
照片由史蒂芬Bilenky
这些实验背后的博士学位是真的自旋医生。MAS代表魔角旋转,指的是一个特殊的转子在旋转的磁铁周围的蛋白质(或其他样品)数千次,必要的技巧获得正确的信号从大多数固体样品。
MAS DNP以来蓬勃发展力量corp .)把2009年第一商业票据市场。到2018年中期,全球30多个正在使用。一是在国家MagLab,像陀爱游戏提现客服王路易斯安那州立大学的科学家来学习专家的绳索。
王一直采取兜风呢?真菌、负责感染声称全世界每年超过150万人的生命。
在传统的核磁共振,研究人员通常看纯化样品,提取从细胞分子他们感兴趣。但对他的研究,小王需要一个更现实的图片。为了更好地理解细胞壁结构,他研究木质素和纤维素之间的交互和碳分子在界面会发生什么变化。这需要看细胞原位。因为目标原子之间越来越远的原生环境,科学家们需要看到他们的MAS DNP的敏感性。
王是第一次看这个系统的完整的细胞在本土国家在如此高的分辨率,他说。今年他能够收集数据如此之快,他已经有了一个出版关于这个话题,和更多的管道。
他的团队与DNP的下一步:让真菌不同的药物。
“我们将看到如何药物真正的反应细胞,”王说,“我们会看到什么样的观点我们可以提供分子设计更好的药物。”
每一个新应用程序意味着新问题,善于物理化学家弗雷德Mentink-Vigier说国家MagLab MAS DNP程序运行。爱游戏提现客服王的实验,例如,Mentink-Vigier必须找出如何关掉的微波仪器而采取措施,以消除不需要的信号。
弗朗西斯苦磁铁实验室拥有几个自建DNP系统。
现在,当格里芬检查细菌视紫红质photocycle利用MAS DNP,很冷的温度和激光不同的颜色,他可以获得难以置信的细节在特定阶段,阐明氢穿过细胞膜。
“我们感兴趣的是这个质子泵是如何工作的,如何inward-directed羟基泵工作,”格里芬说。”,为了理解这一点,我们需要各种中间体在这个photocycle陷阱。”
MAS DNP改善信噪比75倍,格里芬说,做实验要快几千倍。
说:“这是一个巨大的节省了时间,格里芬,他也利用MAS DNP研究与神经退行性疾病相关的淀粉样蛋白纤维。“你只是不能做这些实验不敏感性的增加。”
奥佛好塞DNP,已被证明更强硬的难题。但是当这些诸事顺利,它将填补一个巨大的空白,让科学家研究分子液体在低浓度。
Elzbieta Miegel结合极化剂、溶剂和目标分子的管奥佛好塞DNP实验。
照片由史蒂芬Bilenky
世界各地的几个团队正在开发的技术。在国家MagL爱游戏提现客服ab,物理学家蒂埃里Dubroca几年致力于装配机器,让它工作。
但这可能是比较容易的部分。
“我们有一个很好的工具,”Dubroca说。“现在我们需要好的样本。”
说起来容易做起来难,事实证明。准备好样品奥佛好塞DNP需要精明的化学相亲:你需要样品和正确的极化剂,它本身必须搭配合适的溶剂。
协助这一挑战,Dubroca最近招募大学的化学家Elzbieta Miegel华沙,设计和组装偏振代理的其他应用程序。所有极化分子特性至少一个未配对电子,这是使用的电子转移到目标核自旋。通过一些受过教育的试错,Dubroca和Miegel学到更多关于偏振代理适合奥佛好塞DNP和溶剂溶解这些分子到样品。
“这是一个非常小的一步,但它是至关重要的,”Dubroca说。“不允许你发表一篇论文。但是你需要很多小的步骤之前,你甚至可以做科学的,会给你一个。”
最终,Dubroca说,奥佛好塞将生成大量的期刊文章。一旦启动,运行和调试,他认为这将使成千上万的人分子生物样本可见的科学家,一个巨大的飞跃在100左右今天通过核磁共振。有一天,他设想,医生甚至可以在他们的办公室使用奥佛好塞DNP对诊断病人通过区分“生病”和“健康”水平的分子。
Dubroca之间找出有很多。
“科学是如何工作的,”他说。“我们真的很难得到液体DNP发现然后下一阶段是用户友好。”
与此同时,越来越多的科学家们发现DNP的权力。一位同事描述了经验,麻省理工学院的格里芬去年“DNP时刻”。
“这是一个时刻当你做一个实验,试图做很多年了,但是你没有足够的信噪比,”格里芬。“突然间——哇——这一点巨大的信号出现在你在很短的一段时间。”
你可能称之为抓住的时刻DNP的时刻。
由克里斯汀科因故事。故事科学顾问:坎德拉弗雷德里克。