CryoProbes

BioSolids CryoProbe

Augmentation de la sensibilité sans modification de l’échantillon

Tout en étant extrêmement polyvalent, rmn a le défi inhérent de être insensible. Une stratégie pour améliorer la sensibilité qui ne nécessitent pas de modification de l’échantillon refroidit cryogéniquement la bobine RF et électronique préamplifiante. Le niveau réduit de bruit thermique généré par la bobine RF, le réseau et le préamplificateur conduisent à un coup de pouce dans signal-à-bruit de l’ordre de 3 tout en gardant l’échantillon dans son composition originale et avec sa largeur de ligne naturelle. Ces progrès rapport montre les résultats obtenus avec notre premier 600 MHz 3,2 mm HCN triple prototype CPMAS CryoProbe.

La sonde est conçue pour aimants de forage standard et compatible avec le cryoplatform bien prouvé. Le refroidissement cryogénique de la bobine RF et de l’électronique préamplifiante plus de 3 par rapport aux sondes conventionnelles. Ce le gain est atteint avec l’échantillon restant à température ambiante.

Lla la sonde atteint des taux MAS de 20 kHz avec des rotors de 3,2 mm et l’unité MAS3. Le CPMS CryoProbe peut être abaissé dans l’état froid avec un nouveau ascenseur de sonde permettant l’échange facile et sûr de rotor. Réglage automatique et l’appariement ajoute au fonctionnement confortable et sûr de la sonde.

Détails techniques

•¹³C et ¹⁵N – sonde RMN à triple résonance optimisée

•Amélioration ¹³C et sensibilités ¹⁵N par un facteur de >3

•Un ordre de grandeur plus rapide acquisition de données et une productivité significativement accrue

•Irradiation simultanée sur ¹³C et ¹⁵N sous un fortement découplage de protons

•Idéalement adapté à la recherche sur les biosolides à faible niveau d’étiquetage et les petites molécules en abondance naturelle

•Réglage automatique, ajustement d’angle magique et d’ajustement d’angle magique et échange d’échantillons assistés par ascenseur

•Plage de température de l’échantillon : -20 C à +60 C

•Taux MAS jusqu’à 20 kHz avec rotors de 3,2 mm spécialement conçus

•Conception standard de l’alésage, compatible avec les aimants SB et WB.

Applications

Le CryoProbe BioSolids permet d’étudier les systèmes biologiques difficiles sous des températures physiologiques et sans modifier leur composition d’échantillon.

Cette caractéristique est extrêmement importante dans la biologie structurelle, car l’intégrité et la température de la protéine environnante, sont souvent cruciales pour maintenir la fonction biologique.

Les échantillons dilués, tels que les protéines étiquetées dans leur environnement natif ou les petites molécules dans les grands assemblages, et les échantillons en abondance naturelle ou avec un faible niveau d’étiquetage, bénéficient grandement de l’augmentation significative de la sensibilité de cette sonde innovante.

Dans le contexte pharmacologique, cette sonde permet d’élargir la boîte à outils RMN. Les expériences de corrélation 2D ¹³C¹³C peuvent être couramment utilisées pour la caractérisation avancée d’ingrédients pharmaceutiques actifs en abondance naturelle. D’autres domaines d’application incluent le polymorphisme des médicaments et les systèmes de distribution de médicaments

Acquisition de données plus rapide

Fibrilles amyloïdes et prions

~ 96,7 mg (u- ¹³C, ¹⁵N) HET-s (218-289) domaine prion, gracieuseté du prof. A.Loquet, CNRS, Bordeaux, France.

Grâce à la sensibilité accrue, les spectres sont enregistrés un ordre de grandeur plus rapidement et il est possible d’enregistrer les spectres avec un seul scan et avec un signal-à-bruit étonnant et la résolution.

Acquisition de données plus rapide
Fibrilles amyloïdes et prions

~ 96,7 mg (u- ¹³C, ¹⁵N) HET-s (218-289) domaine prion, gracieuseté du prof. A.Loquet, CNRS Bordeaux, France.

Grâce à la sensibilité accrue, les spectres sont enregistrés un ordre de grandeur plus rapidement et il est possible d’enregistrer les spectres avec un seul scan et avec un signal-à-bruit étonnant et la résolution.

Il en résulte un gain de temps important pour la mise en place et l’acquisition d’expériences multidimensionnelles.

Gagner une dimension
Fibrilles amyloïdes et prions

~ 96,7 mg (u- 13C, 15N) HET-s (218-289) domaine prion, gracieuseté du prof. A.Loquet, CNRS Bordeaux, France.

Avec la sensibilité fournie par le CryoProbe BioSoldis, le nombre de scans peut être considérablement réduit. En conséquence, les expériences multidimensionnelles deviennent plus rapides. Il est alors possible d’effectuer une expérience 3D dans le même temps normalement nécessaire pour exécuter une expérience 2D. En outre, les expériences 4D, systématiquement non effectuées en raison du temps d’acquisition trop long, deviennent accessibles, nécessitant moins d’une semaine de temps expérimental.

Explorez des échantillons de faible sensibilité
Grandes assemblées biologiques

~ 7,5 mg de U – ¹³C, ¹⁵N – étiqueté Kif5b, une protéine à 349 résidus, complexe de microtubules. Quantité totale d’échantillon ~ 80 mg, gracieuseté du professeur T.Pollenova, U.Delaware, Etats-Unis.

Grâce à l’amélioration de la sensibilité, des échantillons plus difficiles, plus complexes ou moins étiquetés, deviennent le centre d’intérêt du chercheur.

Nous avons enregistré des expériences 3D NCACX et NCOCX ont été enregistrées sur un échantillon constitué d’une protéine étiquetée d’environ 350 résidus dans un complexe avec une protéine non étiquetée (total La quantité totale de matière isotopiquement étiquetée est d’environ 9 %).
Ces expériences, qui ont duré respectivement 5 et 6 jours, démontrent la stabilité de la sonde sur plusieurs jours d’accumulation sous plusieurs étapes d’irradiation simultanée sur tous les canaux RF.

Échantillons biologiques dans leur environnement autochtone
Enveloppe cellulaire de bactéries de mycobactéries

~ 40 mg ¹³C, ¹⁵N-labeled cell wall, HEPES 50 mM pH 7.0, gracieuseté du prof. J.P.Simorre, U.Grenoble, France.

Grâce à l’amélioration de la sensibilité, les chercheurs peuvent regarder avec nmr à l’état solide directement dans les cellules.

Cette sonde change la donne pour les échantillons instables qui ont tendance à se dégrader rapidement au fil du temps. Sur ce genre d’échantillons est crucial pour être en mesure de recueillir toutes les données peu de temps après leur production.

Produits naturels à l’abondance naturelle
Bois et cellulose

Bois de trois vins de Bordeaux, gracieuseté du professeur A.Loquet, CNRS Bordeaux, France.

Le bois et d’autres échantillons riches en cellulose présentent généralement un mélange de matériaux amorphes et cristallins, et donc un mélange de signaux importants et étroits. Il n’est souvent pas facile de distinguer les différents composants spectraux qui se chevauchent dans une expérience ¹D ¹³C. Être capable d’améliorer la résolution avec une expérience de corrélation CC ²D est parfois le seul moyen viable d’attribuer les composants spectraux. Avec l’amélioration de la sensibilité du CryoProbe BioSolids, un INADES recentré devient un outil de routine.

Produits naturels à l’abondance naturelle
Collagène indigène à l’intérieur de la matrice osseuse

Os cortical de la chèvre (Capra hircus, 2-3 ans). N.Sinha, Centre of Biomedical Research, Inde.

Comprendre le comportement structurel et fonctionnel du collagène dans son véritable état indigène dans des conditions saines et malades est une étape importante pour le développement de traitements pour diverses maladies dégénératives osseuses, l’ingénierie tissulaire et les implants osseux. Les spectres d’abondance naturelle du collagène souffrent généralement d’une faible sensibilité et d’une concentration isotopique limitée.
Grâce à l’amélioration de la sensibilité de cette sonde, il est maintenant possible d’enregistrer des expériences hetcor 2D 2D-¹³C haute résolution de collagène en abondance isotopique naturelle. Les spectres, enregistrés à des temps de contact courts et longs, éclairent les interactions courtes et à longue portée du collagène à l’intérieur de la matrice osseuse dans ses véritables environnements indigènes. Avec cette sonde, les chercheurs vont un peu plus loin dans la compréhension de la stabilité structurelle et du mécanisme fonctionnel du collagène à l’intérieur de la matrice osseuse.

Caractérisation in situ des ingrédients pharmaceutiques actifs
Cadres métal-organiques à base de cyclodextrine (CD-MOF)

Particules de CDMOFs chargées de ~ 20 % lansoprazole, gracieuseté du professeur C.Martineau-Corcos, CEMHTI UPR CNRS 3079, ILV UMR CNRS 8180, et IUF, France.

Les matrices d’administration de médicaments sont souvent des matériaux poreux qui ressemblent à des éponges. Les cadres métal-organiques (CD-MOF) en sont un bon exemple, car ce sont des matériaux à volume vide énorme. Les médicaments chargés dans les MOF représentent un cas de systèmes de spin dilué, dans lequel l’absence de sensibilité représente un gros problème pour la caractérisation in situ de l’ingrédient actif.

Il convient de noter que la technologie cryoprobe est jusqu’à présent le seul outil qui permet de sonder l’état d’une faible teneur en API dans ce genre d’échantillons. D’autres approches, comme le RMN MAS 1H rapide ou le DNP, ont été démontrées comme ne convenaient pas ou ne sont pas utilisées de manière limitée, en raison du manque de résolution et de l’instabilité des CD-MOF dans les solvants utilisés pour la préparation de l’échantillon DNP.

A) Vitamine B12 B) 2D 13C-13C INADEQUATE sur l’abondance naturelle Vitamine B12. 80 incréments de 1024 scans chacun, acquis dans un délai expérimental total de 3 jours et 9 heures. Le spectre a été traité à l’aide de la covariance.

Caractérisation avancée de l’API

Grâce à la sensibilité supérieure de la sonde, la caractérisation avancée d’une API peut être effectuée sans recourir à l’étiquetage isotopique. Ceci est illustré par une double corrélation quantique CC sur la vitamine B12 à l’abondance naturelle. Le programme INSEUFF recentré a notoirement une faible sensibilité, et il aurait fallu plus d’un mois de temps d’acquisition sur une sonde RT.

Comparaison standard signal-bruit pour 13C avec glycine, illustrant le facteur d’amélioration plus de 3 fois par rapport à une sonde de température ambiante traditionnelle avec la même quantité de matériel d’échantillon. Le spectre montre que l’angle magique est bien réglé et que le découplage de puissance haute puissance 1H est stable.

Expériences basées sur le CP et le Double-CP

Le CPMAS CryoProbe est développé pour des expériences standard et avancées basées sur le CP en biologie structurale.

La combinaison de la haute sensibilité avec nus peut être utilisée pour améliorer considérablement la résolution spectrale ou réduire le temps expérimental. A) montre une corrélation CC sur le FMLF uniformément étiqueté à l’aide de l’échantillonnage traditionnel (~4 h), B) montre la même expérience en utilisant 25% d’échantillonnage NUS (~1 h).

Combinaison d’une haute sensibilité avec NUS

La sensibilité élevée de la nouvelle sonde en combinaison avec les techniques d’échantillonnage non uniformes permet une réduction spectaculaire des temps d’expérience. Le CPMAS CryoProbe permet l’acquisition de données jusqu’à 10 fois plus rapide pour des échantillons limités de sensibilité.

Service et support

LabScape

Support de service et de cycle de vie pour la résonance magnétique et l’imagerie préclinique

L’engagement de Bruker à fournir aux clients une aide inégalée tout au long du cycle d’achat, de la recherche initiale à l’évaluation, l’installation, et la durée de vie de l’instrument est maintenant caractérisé par le concept de service LabScape.

Les ententes de maintenance LabScape, sur place sur place et Améliorer votre laboratoire sont conçues pour offrir une nouvelle approche de maintenance et de service pour le laboratoire moderne

Publications

1.NPM1 présente une hétérogénéité structurelle et dynamique lors de la séparation de phase avec le suppresseur de tumeur p14ARF
Eric Gibbs, Barbara Perrone, Alia Hassan, Rainer Kümmerle, Richard Kriwacki.
Journal of Magnetic Resonance, 2020, 310, 10646

2.Les poussées de sensibilité par le CPMAS CryoProbe pour des assemblées biologiques difficiles
Alia Hassan, Caitlin M.Quinn, Jochem Struppe, Ivan V.Sergeyev, Chunting Zhang, Changmiao Guo, Brent Runge, Theint Theint, Hanh H.Dao, Christopher P. Jaroniec, Mélanie Berbon, Alons Lends, Birgit Habenstein, Antoine Loquet, Rainer Kuemmerle, Barbara Perrone, Angela Gronenborn, Tatyana Polenova.
Journal of Magnetic Resonance, 2020, 311, 106680

3.Incorporation et protection efficaces du lansoprazole dans les cadres métal-organiques cyclodextrin
Xue Li, Marianna Porcino, Charlotte Martineau Corcos, Tao Guo, Ting Xiong, Weifen Zhu, Gilles Patriarche, Christine Péchoux, Barbara Perrone, Alia Hassan, Rainer Kümmerle, Alexandre Michelet, Anne Zehnacker-Rentien, Jiwen Zhang Ruxandra Gref.
International Journal of Pharmaceutics, 2020, 585, 119442

4.Probing interactions courtes et à longue portée dans le collagène indigène à l’intérieur de la matrice osseuse par BioSolids CryoProbe
Nidhi Tiwari, Sebastian Wegner, Alia Hassan, Navneet Dwivedi, RamaNand Rai et Neeraj Sinha.

Accepté en résonance magnétique en chimie