NMR仪器

Ascend GHz级波谱仪

超高场核磁共振能够对蛋白质和蛋白质复合物(包括固有无序蛋白:IDP)的结构功能生物学进行高级研究的分析技术之一。布鲁克的AVANCE NEO 1.1和1.2GHz核磁共振系统具有出色的稳定性和波谱分辨率,支持研究人员针对功能结构生物学进行深入研究。

超高场强

支持全新的科学发现

亮点

1.2 GHz
布鲁克全新的超高场核磁共振(UHF NMR)磁体技术使其最高磁场强度可达28.2特斯拉,对应的质子共振频率为1.2 GHz
混合设计
布鲁克的1.1和1.2 GHz NMR磁体采用了一种新型的混合设计,磁体的内部采用先进的高温超导体 (HTS) ,外部则采用低温超导体 (LTS)
高分辨率
布鲁克的1.1和1.2 GHz NMR波谱仪已针对高分辨率NMR实验进行了优化。精致的均匀性和时间场稳定性超越了其他高场磁体,例如被动屏蔽模式的磁体

多年来,高分辨率核磁共振受限于23.5 特斯拉的磁场中,相当于 1.0 GHz 的质子共振频率。这一限制是由金属低温超导体 (LTS) 的物理特性设定的,2009 年,法国里昂超高场NMR中心的 Avance® 1000 波谱仪首次达到这一场强。

20世纪80年代首次发现的高温超导体(HTS)为我们打开了在低温下达到更高场强的大门,但是钇钡铜氧磁带制造技术以及超导磁体技术方面的巨大挑战使得超高场的发展变得十分艰巨,直到最近才有所突破。

布鲁克独有的 1.1 和 1.2 GHz 核磁共振磁体采用新型混合设计,磁体内部采用先进的高温超导体 (HTS) ,外部采用低温超导体 (LTS)。Ascend 1.1 和 1.2 GHz 是稳定的标准腔 (54 mm) 磁体,其磁场均匀性和稳定性非常好,符合高分辨率核磁共振的苛刻要求。1.2 GHz 波谱仪可配备不同的超高场探头,包括用于液体核磁的 CryoProbes 和快速魔角旋转固体核磁探头。

超高场NMR磁体剖面图:螺线管磁体由几个同心排列的磁体部分组成,由不同的超导材料制成。NbTi(黄色)用于磁体的最外侧部分,Nb3Sn(红色)用于中场区域,高温超导体(蓝色)用于中央部分。低温匀场线圈用于改善磁场的均匀性。反复测试以确保磁场的长期稳定性。

布鲁克用于功能结构生物学研究的GHz-Class核磁共振

布鲁克始终致力于开发先进的NMR解决方案,以推进功能-结构生物学研究。全新的 GHz 级 NMR 技术能够对蛋白质-配体相互作用的亲和力和特异性的结构基础进行高级研究,包括更好地了解细胞膜蛋白质的结构特征,以及蛋白质折叠和聚集过程中涉及的分子机制等等。

1.2 GHz核磁共振波谱仪的波谱分辨率和灵敏度的提高,已经使研究团队能够更深入地研究蛋白质,更好地了解淀粉样蛋白聚集的初始步骤以及Tau蛋白的功能和结构,这两者通常与阿尔茨海默病有关。 

已配备GHz 级波谱仪的机构

2019 年,布鲁克在田纳西州孟菲斯的St. Jude's 儿童研究医院成功安装了世界上首台1.1 GHz NMR 波谱仪系统。

St. Jude's 儿童研究医院结构生物学部主席Charalampos Kalodimos 博士表示:"我们很高兴能够收到世界上第一台1.1 GHz NMR波谱仪,这将是我们在分子伴侣和蛋白质激酶等分子动力学机理研究领域开展研究最重要的工具。我们要对布鲁克取得的这一令人印象深刻的技术成就进行由衷地赞扬。”

不久之后,在2020年初,布鲁克在佛罗伦萨大学的欧洲核磁研究中心(CERM)安装了全球首台1.2GHz NMR系统。CERM 是欧洲结构生物学研究基础设施位于意大利的研究中心。

成功安装之后,CERM的Lucia Banci和Claudio Luchinat教授表示:“我们的实验室成功安装了世界上第一台1.2 GHz NMR 波谱仪,我们对此感到非常兴奋。我们期待着将该仪器用于我们对阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病,以及对癌症和病毒相关蛋白的结构和功能相关的研究。现在,我们正在积极地开展SARS-CoV-2蛋白相关研究工作,而且我们很快就能记录新冠病毒蛋白的第一个1.2 GHz核磁共振波谱!”

2020 年晚些时候,布鲁克在瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)成功安装了世界上第二台1.2 GHz NMR 波谱仪。这台1.2 GHz 波谱仪是第一台配置为固体NMR 的波谱仪。

当时,ETH的 Beat Meier、Matthias Ernst 和Alexander Barnes 教授表示:"我们非常兴奋能够将世界上第一台1.2 GHz 固体NMR 波谱仪成功安装在我们的实验室中。这台谱仪在几个月前刚刚交付,NMR 磁体的安装和升场工作进展得非常顺利。安装任务的完成标志着我们近十年前就开始与布鲁克的合作达到高峰。我们非常期待开始我们的第一个超高场固体NMR 实验。

ETH 将会利用这台1.2 GHz NMR 系统,开发新的固体NMR 技术,并应用这些技术研究化学材料和生物学体系,包括与帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等疾病相关的蛋白质纤维。1.2 GHz 波谱仪还将作为进一步改进用于细胞内结构生物学研究相关核磁共振方法的平台,并研究固体催化剂和用于能量转换以及数据储存等的功能材料。

2021年初,布鲁克荣幸地宣布在德国哥廷根的马克斯普朗克生物物理化学研究所(MPI)成功安装了第四套 1.2 GHz 核磁共振系统,支持其研究团队对 SARS-CoV-2 核衣壳 (N) 蛋白有新的认识,并有助于加深对帕金森病和阿尔茨海默病的分子认识。

位于哥廷根的马克斯普朗克生物物理化学研究所所长兼科学成员 Christian Griesinger 教授评论说:“全新的 1.2 GHz 核磁共振波谱仪将使我们能够表征固有无需蛋白质(IDPs)的液滴和低聚物,它们是 COVID-19、神经退行性疾病和癌症等疾病的关键标志物,无法使用晶体学或低温电子显微镜进行研究。”

哥廷根大学教授、德国神经退行性疾病中心小组组长 Markus Zweckstetter 博士补充道:“我们在安装了新的超高场核磁共振系统后进行的首次实验重点研究了 SARS-CoV-2 核衣壳 N 蛋白,该蛋白与病毒-宿主相互作用和病毒复制生物学密切相关。病毒复制机制的液态特性与 N 蛋白的许多内在无序区相结合,使这项研究非常适合 GHz 级核磁共振。