基于分子間多量子相干不均勻場下一維和二維高分辨NMR譜技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、高分辨核磁共振譜學(xué)技術(shù)能夠為分子結(jié)構(gòu)和成份分析提供準(zhǔn)確的化學(xué)位移，J偶合常數(shù)以及譜峰積分面積，是生物化學(xué)，材料科學(xué)以及生命科學(xué)研究中一個不可或缺的檢測工具。然而高分辨譜往往對磁場均勻性提出了極高的要求，因為磁場不均勻性會引起譜峰相位和頻率的變化從而最終導(dǎo)致譜線增寬和信噪比的損失。另外在活體組織樣品實驗等情況下，樣品本征的磁化率差異和生理活動將不可避免地產(chǎn)生磁場的不均勻，并且這種磁場不均勻往往難以通過勻場和鎖場等傳統(tǒng)方法消除。分子間多量子

2、相干(intermolecularMultiple-Quantum Coherence，iMQC)自1990年被發(fā)現(xiàn)以來，便在核磁共振領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，由于其獨特的性質(zhì)在許多方面特別是不均勻場高分辨譜學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要內(nèi)容是基于iMQC信號特性，研究不均勻磁場下一維和二維高分辨核磁共振譜學(xué)技術(shù)及其在生物組織的應(yīng)用，主要研究成果有：
　　 一、本論文系統(tǒng)地對雙偶極場調(diào)制下分子間多量子相干信號特性及其偶極場作用機理

3、進行了定量的研究。通過偶極場理論和積算符公式相結(jié)合的分析方法給出了完整理論表達式，給出了相應(yīng)的計算機模擬并用實驗進行驗證。這一完整的理論推導(dǎo)，計算機模擬以及實驗結(jié)果能夠很好幫助我們理解雙偶極場甚至多偶極場調(diào)制的作用機制，對于復(fù)雜的化學(xué)和生物樣品體系中譜的雜峰和偽信號研究具有一定的應(yīng)用意義。
　　 二、本論文首次將分子間單量子相干應(yīng)用到不均勻場高分辨譜中，提出了全新的有別于分子間零量子和雙量子相干的iMQC高分辨一維譜學(xué)技術(shù)，ID

4、EAL-Ⅲ脈沖序列。通過在故意調(diào)偏的不均勻磁場以及本征宏觀磁化率引起的不均勻磁場下進行的實驗，能夠很好地驗證這一序列的可行性和實用性。實驗結(jié)果表明該序列對于活體in vivo和體外in situ組織樣品具有廣泛的應(yīng)用前景。同時，該序列也能夠進一步應(yīng)用于高分辨率的分子間單量子定域譜，與傳統(tǒng)的單量子定域譜結(jié)果相比具有很好的壓制水峰能力和提高譜圖分辨率的效果。
　　 三、基于分子間多量子相干和三維采樣技術(shù)，提出了能夠在不均勻場下獲得高

5、分辨二維COSY譜的iZQC-COSY序列和高分辨二維J分解譜的iSQC-JRES序列，這兩個序列的提出把iMQC高分辨譜應(yīng)用范圍由一維推廣到了二維?；谂紭O場理論和積算符相結(jié)合的分析方法給出了完整的理論表達式。實驗結(jié)果表明這兩個序列能夠在消除場不均勻增寬對二維譜的影響并且能夠壓制強大的水峰信號，能夠應(yīng)用于組織樣品定域二維COSY譜以及定域二維J分解譜，為不均勻場下復(fù)雜化學(xué)和生物樣品體系的應(yīng)用提供了重要工具。由于需要三維采樣，因此iZQ

6、C-COSY和iSQC-JRES序列的采樣效率問題仍然是限制其應(yīng)用的一個重要因素。一些相關(guān)的快速采樣方法，如單次掃描技術(shù)，折疊校正技術(shù)等，或許能夠和這兩個序列相結(jié)合來進一步提高采樣效率，相關(guān)的研究目前正在進行當(dāng)中。
　　 四、基于遠程偶極相互作用原理和折疊校正采樣技術(shù)，設(shè)計了兩個新的能夠在不均勻場下快速獲得高分辨一維質(zhì)子去偶譜的脈沖序列，DDF-D1和DDF-D2。這兩個序列在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)互補，DDF-D1適用于小不均勻場