核磁共振波譜儀發(fā)展新趨勢

核磁共振波譜儀發(fā)展新趨勢

1 超導棱磁向更高場方向發(fā) 展由于生龠科學和生物大分子研究蓬 勃發(fā)展的需要，高場超導核磁共振儀，如 UNITY 500，600MPIz、AMX 500，600 MHz及JNM LA 500，600 MHz在世界 各國已相當譜及 近一兩年Varian和 Bruker公司又相繼推出丁UNITY Plus 750 M Hz(Varian)和Avance DMX 750MHz(Bruker)大型超導棱磁儀，其磁 場強度已高達17．6Tesla(泰斯拉)，現(xiàn)均 已作為商品進入市場，其中uNITY Plus 750MHz在世界各地已售出十多 臺，并已獲得ISO 9001質(zhì)量認證。目前， 已有INOVA(Varian)1000 MHz核磁共 振儀問世。
高磁場超導揍磁儀既能太大提高譜 圖的信噪比( H核可達1050：1)，又能 解決生物大分子信號重疊的問題，再加 上多通道、多維譜的技術(二維、三維、四 維)就為研究蛋白質(zhì)、棱酸及糖類的精細 結(jié)椅、研究生物大分子與藥物小分子的 相互作用，以及研究各種代謝現(xiàn)象、溶藏 椅象及動力學問題開闊了廣扁前景。棱 磁共振二維、三維甚至四維譜新技術使 各種結(jié)構信息從擁擠的一條線或一十平 面擴展到立體空聞，從這個角度講，核磁 共振已成為研究太分子結(jié)構并與x光 衍射晶體結(jié)構分析相互補充的有力工 具。

2 計算機及相關的軟件系統(tǒng) 普遍改善 隨著多維棱磷共振和微成像技術 在生物醫(yī)學中推廣應用，對棱磷共振儀 現(xiàn)代j蚪學倥暑1995 3 的計算機容量和速度等提出了更高的要 求 計算機技術的飛速發(fā)展和在工業(yè)及 科研中的廣泛應用也為核磁共振儀計算 機的更新?lián)Q代提供了有利條件。
2．1 采用標準的通用計算機 制造商不僅選用容量大、計算速度 快的計算機作為主機，而且注意用工業(yè) 標準的璺號，兼容性強。如Bruker的^廣 vance系列用Aspect station作為主計 算機，標準配備了32MB RAM，IGB盤 和2GB DAT 驅(qū)動裝置。JEOL 的 LAMBDA系列的主機為64位的SUN Microsystems的EWS，內(nèi)存為64MB， 有ZGB硬盤，4GB的DAT Varian公司 的UNITY INOVA 系列用Motorola 68040作栗樣計算機，操作系統(tǒng)為宴時 Vx Works，主機為SUN Microsystems 工作站，內(nèi)存為64MB，ZGB硬盤，10GB 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器|
2．2 采用窗式菜單軟件 用戶很容易用鼠標器進行各種操 作，具有直觀性強，切換迅速等優(yōu)點。如 Brukel-，JEOL和Varian公司都栗用了 X Window／MOTIF． 2．3 都可和Ethernet聯(lián)網(wǎng) 這樣便于遙控操作，并可與多個終 端相連，使幾個用戶同時在不同終端機 上進行各自的數(shù)據(jù)處理或繪圖操作等 2．4 由于采用了大客■高蘧運算的計 算機和DSP技術(擻字信號處理)，使得 一些新的宴9§技術秈數(shù)據(jù)處理方法得以 在NMR中應用 如LP(線性預測)，MEM(最大熵 值)和OVERSAPLING(過量采樣)等， 這些方法可l}l明顯地改進譜圖的質(zhì)量， 提高譜線分辨率和信噪比。目前，各太公 司均有這方面的軟、硬件提供。

3 脈沖梯度場(PFG)的應用 越來越廣泛 脈沖梯度場可以取代相循環(huán)脈沖， 縮短采樣時間，從而加速多維譜實驗 對 于淮度足夠大的樣品，一般二維譜如 cOSY，T0CsY，R0ESY等只需幾分鐘 甚至幾秒鐘就艟完成。此外梯度場還可 以減少t 噪音。 對于許多生物NMR實驗來講，重 要的是艟把巨大的水峰信號抑制掉。脈 沖梯度場實驗能夠取代對場均勻性要求 很高的預飽和法，有效地抑翻水峰。Var。 Jan、Broker和JEOL公司均可提供脈沖 梯度場技術．例如在750MHz UNITY Plus超導儀上，利用脈沖梯度場技術可 使0．5mM 溶苗酶樣品(90 H：O，10 D：O)中的強大水峰消失。

4 推出各種新式探頭
4．1 微■{暈頭 為研究代謝產(chǎn)物、天然產(chǎn)物以及合 成中間體，化學寡們往往需要進行超擻 量分析 Varian公司研制出新璺的毫擻 克緞探頭，用幾十甚至毫微克的樣品仍 可得到良好的信噪比，樣品的容積為 4O 。此微量探頭還具備三共振、魔角旋 轉(zhuǎn)等多種功能。Bruker設計了2．5mm 微量探頭，結(jié)構獨特、樣品容積為8O微 升t還可以配梯度場。JEOL也推出了 Micro FG探頭。 4、2 多功能探頭 各公司都生產(chǎn)三共振探頭 JEOL 還推出多核自動調(diào)諧探頭，在境間實驗 時該探頭系統(tǒng)可自動調(diào)諧到 N， P，”F 或 H的最佳頻率
4．3 新超導材料探頭 Variar~公司用新型高溫超導材料 YBa CuO 制成的薄膜做成RF線圈 使 H在400MHz的S／N提高到1500： 1以上(O．1 EB，COCI )。

5 利用新技術毒|造新型譜儀系統(tǒng)
5．1 增加射額道數(shù)目和鼉定性 如Varian的UNITY INOVA 和 Bruker Avance系列都把射頻道增加到 8個。利用新的原理和技術，各公司在穩(wěn) 定射頻的相位和幅度上都各有進展
5．2 采用敷字電子技術和敷字信號處 理技術 ／。一一 【摘要】末 如Bruker廣泛采用仝數(shù)字化技術t 提高了操作的速度、儀器的穩(wěn)定性和抗 干擾能力，Varian公司的數(shù)字采樣系統(tǒng) 具有高速、靈活和準確等優(yōu)點。二家公司 均采用數(shù)字濾波以提高信噪比 Varian 公司的數(shù)字濾波器提供的最大譜寬為 500KHz。
5．3 采用模塊式結(jié)構 Bruker和Varian公司都采用模塊 式結(jié)構制造譜儀，這樣既便于維修或升 級，也易于按照用戶的要求設計譜儀 如 RF射頻單元，接收器單元等都有相對 的獨立性 可以分 維修或更新升級。此 外，儀器的功能齊全，把液體、固體和微 成像技術集于一體，但用戶又可以根據(jù)

6 微成像和醫(yī)用譜儀 為了適應生物醫(yī)學研究的需要，各 公司相繼推出赦成像系統(tǒng)，并不斷提高 分辨率 不同大小的寬腔高分辨和成像 兩用核磺共振儀為生物醫(yī)學提供了新型 研究工具。寬腔水平核磺共振儀不僅能 提供實驗動物，人的肢體或仝身的清晰 掃描囝象，還可同時提供某些部位有關 生化現(xiàn)象的圖譜，把活體內(nèi)的病理現(xiàn)象 和生化動態(tài)變化更直接的聯(lián)系起來。臨 床診所用的低場磁共振成像儀的品種逐 年增多，性能也進一步提高。