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原文传递一种基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法

专利名称：	一种基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法
摘要：	本发明公开了一种基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，该方法通过利用牛磺酸分子结构中，两个碳原子直接相连的四个氢原子的核自旋单态的制备和筛选，实现在复杂体系中对牛磺酸信号的选择性检测。本发明基于磁共振原理及设备检测牛磺酸分子，具有很好地精确度、灵敏度和选择性，能够在不破坏样品或改变样品性质的情况下，简便有效地消除体系内其它物质信号的干扰，准确地从组成成分复杂的待测体系中发现并检验牛磺酸的信号。同时，本发明还具有操作简单、时效迅速、无痛无创的优势，可应用于监控活体内牛磺酸的含量和分布，在生物学研究、工业生产、以及医学领域都具有重要的应用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	华东师范大学
发明人：	李毅;辛家祥;杜小霞;魏达秀;姚叶锋;王嘉琛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910371432.6
公开号：	CN110044945A
代理机构：	上海蓝迪专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	徐筱梅;张翔
分类号：	G01N24/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	200241 上海市闵行区东川路500号
主权项：	1.一种基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：步骤1：将预先配制的质量浓度为2％-5％牛磺酸的氘水溶液放置于磁共振谱仪中，对牛磺酸的氘水溶液施加90°硬脉冲，获得牛磺酸分子的氢谱，得到牛磺酸分子结构中，与两个碳原子直接相连的四个氢的化学位移和相互之间J耦合的大小；步骤2：根据弱耦合体系下制备二自旋系统单态的脉冲形式，针对牛磺酸分子结构中两个碳原子上直接相连的四个氢构成的四自旋系统，由步骤1得到的化学位移和相互之间J耦合的值，利用MATLAB软件，计算四自旋系统中制备和检测牛磺酸单态所需的脉冲参数，得到使牛磺酸单态效率达到最大值的脉冲序列；步骤3：将弱耦合体系下制备二自旋系统单态的脉冲形式和步骤2计算所得制备和检测牛磺酸单态所需的脉冲参数进行组合得到完整脉冲，施加到牛磺酸氘水溶液上，制备获得牛磺酸分子内四自旋体系的单态，并对其信号进行检测；步骤4：在步骤3制备和检测牛磺酸单态的基础上，在单态制备脉冲和单态检测脉冲之间，根据牛磺酸分子所包含的四自旋体系的特性，设置cw去耦脉冲和两个不同强度的梯度场，配套组成一组新的脉冲序列；而后将新的脉冲序列施加到牛磺酸氘水溶液上，最终通过选择性滤波，只保留其结构中直接与两个碳原子相连的四个氢信号。 2.根据权利要求1所述的基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，其特征在于，步骤1所述牛磺酸分子的完整氢谱，图谱左侧单峰为水信号，图谱右侧两组谱峰信号分别代表牛磺酸分子结构中，两个碳原子上所连接的四个氢的信号，由于每个碳原子上所连接的两个氢原子在其性质上磁等价，因此产生的磁共振信号相互重叠，构成一组信号峰；进一步由牛磺酸分子的核磁氢谱，获取牛磺酸分子中与两个碳原子相连的四个氢之间的J耦合和化学位移。 3.根据权利要求1所述的基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，其特征在于，步骤2所述根据弱耦合体系下制备二自旋系统单态的脉冲形式，具体包括：首先施加相位处于x方向的90°硬脉冲，经等待时间τ1之后，第二次施加相位处于x方向的180°硬脉冲，再次等待τ1+τ2时间，随后第三次施加一个相位处于y方向的90°硬脉冲，等待时间；这一阶段的脉冲序列组合称为制备脉冲；第二阶段设计一组检测脉冲，检测脉冲包括：首先经过一段等待时间τ4，随后对处于单态的样品施加一个相位处于y方向的90°硬脉冲，再经等待时间τ5后，直接ADC采样，直至fid完全衰减；所述利用MATLAB软件，计算四自旋系统中制备和检测牛磺酸单态所需的脉冲参数，具体包括：通过MATLAB软件对参数进行计算，获得τ1，τ2的最有效值；首先，根据牛磺酸分子所含有的四自旋体系，在MATLAB脚本里构建一组四自旋体系共256个基算符，构建牛磺酸分子中两个碳原子直接相连的四个氢所构成的四自旋体系的哈密顿量，最后得到90°硬脉冲和180°硬脉冲所对应的操作算符；在此基础上，将整个体系由热平衡信号硬脉冲的操作算符和哈密顿量下进行演化，同时改变τ1，τ2演化时间，最终使得单态转化率都达到最大值；在设置第二阶段的检测脉冲时，对检测脉冲中等待时间τ4，τ5的取值进行调试，使得检测信号达到最大值；最终，将制备二自旋单态系统的脉冲形式与计算所得脉冲参数共同匹配组合，得到使牛磺酸单态效率达到最大值的脉冲序列。 4.根据权利要求1所述的基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，其特征在于，步骤3所述制备获得牛磺酸分子内四自旋体系的单态，并对其信号进行检测，具体包括：将步骤2所得脉冲序列，用核磁共振设备的操作语言写入计算机，随后将配置的牛磺酸氘水溶液放入磁共振设备，完成锁场、调谐及匀场操作后，将发射机的射频中心对准牛磺酸两个碳原子上直接相连的四个氢原子经测量得到的中间频率，施加预先写入计算机的脉冲序列，制备并检测牛磺酸分子的单态。 5.根据权利要求1所述的基于磁共振核自旋单态选择性检测牛磺酸的方法，其特征在于，步骤4所述的设置cw去耦脉冲和两个不同强度的梯度场，配套组成一组新的脉冲序列，具体包括：设置cw脉冲的施加时间在10ms到500ms之间，功率为0.01瓦特到5瓦特；两个不同强度的梯度场方向设置为处于z方向，功率5到10Gs/cm范围，施加时间在1ms到3ms之间。
所属类别：	发明专利