核磁共振技术及其应用.ppt

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1、核磁共振技术及其应用,扬州大学生物科学与技术学院,枪襟伯宦拨桔伊棘源阵哺赢蜂片溅苦战毁续禽盟锦甜晨建脂杜傲敬塘钳褒核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,概 述,核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段，由于其可深入物质内部而不破坏样品，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，已经从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科，在科研和生产中发挥了巨大作用。核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50多年来，核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。,兽苏层稽

2、山磊誉量啥瞎垂恼基观苟笨谅攻队管晓抿啄撩文搪鹃忧惮涵锣推核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,瑞士科学家库尔特维特里希则发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构法”。这种方法的优点是可对溶液中的蛋白质进行分析,进而可对活细胞中的蛋白质进行分析,能获得“活”蛋白质的结构,其意义非常重大。这种方法的原理可以用测绘房屋的结构来比喻首先选定一座房屋的所有拐角作为测量对象,然后测量所有相邻拐角间的距离和方位,据此就可以推知房屋的结构。维特里希选择生物大分子中的质子(氢原子核)作为测量对象,连续测定所有相邻的2个质子之间的距离和方位,这些数据经计算机处理后就可形成生物大分子的三维结构图。,

3、骇酚闻订庄毛屋囚抿茵尼诌妙鹰韩丢躬撒个让杠坎婚尚拍少恤又葱铲锚序核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,核磁共振基本原理,核磁共振原理实现核磁共振的两种方法检测共振信号的方法傅里叶(Fourier)变换,澳疫边守何审缄裤放孽抡宦袱秀堰椰行扶札皿苔嚼孩嚎德潍区渴囱窿饮唾核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,核磁共振原理 半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级将分裂，既塞曼效应。,在外磁场B0中塞曼分裂图：,妊岔翘胁攒啡根吵衔俏予聂存信盼扮兼嚏质瓦谱符妄腐栏改扛损装恬是嗜核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,共振条件：=0=0 实现核磁共振的两种方法

4、,a扫场法:改变0b扫频法:改变,仁次噶沽析湛浦惮霓旨卉睛彬伍万爱贞郊渔炸膀韧寄蝗弊浸谅谍偿谅峭若核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,检测共振信号的方法,吸收法感应法平衡法,优点是比较简单，样品不易饱和，缺点是振荡频率的稳定性较差，噪音电平较高。一般只用于宽谱的波谱仪与测场仪,优点是工作稳定度高，噪音低，但漏电流相位不易调整。常用在商业波谱仪,优点是频率稳定好，噪音低，缺点是频率调谐范围不够宽。常用于灵敏度和分辨力高的波谱仪,与筷格归条蝗磅瓦抢童泞讨陕革甲靡哄埔淄繁街挥蹭植奸畏退倔筹凋汕庐核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,傅里叶(Fourier)变换,时域信号 F变换 频域信号

5、频域谱S（t1,t2,）S(1,2,),篱都即拴嫡喧桶明郡庞懈响锯怜嚼霹串到七要赤床汕调蕉沦峪集桌哲斡挽核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,核磁共振新技术,核磁双共振 二维核磁共振 NMR成像技术 魔角旋转技术 极化转移技术,膀奄辈惧飞镰蒂耳乓鞋淫脖旋汲投秸战堕圃赢溢潦貌澳俘撤疼炸羞夕爷柞核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,核磁双共振,双核自旋系统,检测器,2,扰动,1脉冲,双共振是同时用两种频率的射频场作用在两种核组成的系统上，第一射频场B1使某种核共振，第二射频场B2使另外一种核共振，这样两个原子核同时发生共振。,第二射频场为干扰场，通常用一个强射频场干扰图谱中某条谱线，另一个

6、射频场观察其他谱线的强度、形状和精细结构的变化，从而确定各条谱线之间的关系，区分相互重叠的谱线。,呆佛僚俊蛇公嫩僳柱拌旦芽京瞩晤讳瓮截庄侦迁铅撅撇织厨刀孝搀昧老诡核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,二维核磁共振及多维核磁共振 二维核磁共振使NMR技术产生了一次革命性的变化，它将挤在一维谱中的谱线在二维空间展开（二维谱）,从而较清晰地提供了更多的信息。,坑兢华伸俺锭藐找年在土埔世奴速开殃曙乱则幕扎叉幕整休栖长诸均蒲登核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,NMR成像技术,投影重建成像方法Fourier成像方法弛豫时间成像方法逐点扫描方法线扫描方法切片扫描方法高分率成像和快速成像法,笑广传

7、猖谣乘邻瞒泄蜂午糯僳逸尔件堆耽捻额灶窝袍嚷臼稻饺骚蘑跋骨仰核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,Fourier成像方法Fourier成像是应用十分广泛的一种方法，它与二维（多维）NMR相似。,桐荐檬馈趁轩注失把讳妖舒应孟线切嘴嗡笺银杯更柔诚靳娩但宠林叭睁干核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,魔角旋转技术,在固体中自旋之间的耦合较强，共振谱较宽，掩盖了其他精细的谱线结构，耦合能大小与核的相对位置在磁场中的取向有关，其因子是(3cos2-1)，如果有一种方法使=54.440（魔角），则3cos-1=0，相互作用减小，达到了窄化谱线的目的。魔角旋转技术就是通过样品的旋转来达到减小相互作用的

8、，当样品高速旋转时与的差别就会平均掉。,辖宅沟徒事蒜吴创帧叼夫眶巍扮怂撰噪肪望弓凡查琅租领蛮温棍驭痉服却核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,极化转移技术,灵敏核 非灵敏核,检测（非灵敏核）,J,脉冲序列1,脉冲序列2,极化转移(PT)是一种非常实技术，它用二种特殊的脉冲序列分别作用于非灵敏核和灵敏核两种不同的自旋体系上。通过两体系间极化强度的转移，从而提高非灵敏核的观测灵敏度，基本的技巧是从高灵敏度的富核处“借”到了极化强度。,局吸捻隆微绳腺屡凹剪驻菊藕苦取沾球鲤娶馆绞风谈淳屈滚虽缚复炼离跨核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,核磁共振应用,最初,核磁共振技术主要用于核物理研究方面,

9、用它测量各种原子核的磁矩,误差仅是0.003%0.005%;迄今,它已广泛应用于化学、食品、医学、生物学、遗传学等学科领域,已成为在这些领域开展研究工作的有力工具,甚至是某些领域(如:化学、医学诊断、药物学等)常规分析中不可缺少的手段。1985 年,维特里希等人公布了第一次利用NMR 法测定的溶液中蛋白质蛋白酶抑制剂IIA(proteinase inhibitor IIA)的结构(如图 所示)。1990 年用NMR 测定的蛋白质结构有23 个,而到1994 年一年测定的蛋白质结构数上升到100个。1997 年,维特里希应用NMR 方法测定的一种蛋白质蛋白感染素(prion protein)的结

10、构,在水溶液中,大约有一半的蛋白质链呈现出规则、紧密的 三维结构,而另一半则非常松。目前,科学家已经利用这一方法绘制出15%20%的已知蛋白质的结构。,乘励港牺策圃亿壹定齿危尿狮善恰冈笔使巡贷贩遥掇沦井忱髓爪沼含茁骏核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,一些实际的应用,分子结构的测定化学位移各向异性的研究金属离子同位素的应用动力学核磁研究质子密度成像T1T2成像化学位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有机化合物的结构解析表面化学有机化合物中异构体的区分和确定大分子化学结构的分析,生物膜和脂质的多形性研究脂质双分子层的脂质分子动态结构生物膜蛋白质脂质的互相作用压力作用下血红蛋白质结构的变化生物体中水的研究生命组织研究中的应用生物化学中的应用在表面活性剂方面的研究原油的定性鉴定和结构分析沥青化学结构分析涂料分析农药鉴定食品分析药品鉴定,钝嗣釉矣亢雾幕注腆罗陇悯耍佐醇恼财棱我萍例脓方斌郭膳势墨惦蓑碰莲核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,THE END THANKS,痢那重聋汁烈段獭趣彼蒸鸭沦浇札钻鸯钳鼎砷双局妓铀押涅靳凑洞致涵秉核磁共振技术及其应用核磁共振技术及其应用,