Skanowanie i sondowanie w poszukiwaniu najlepszych cząstek
Najnowsze techniki obrazowania i analizy molekularnej opierają się na magnetycznym rezonansie jądrowym (NMR) i pomagają odkryć mechanizmy stojące za żywymi systemami aż do poziomu elektronu. Projekt "Infrastruktura badawcza Centrum NMR w Wageningen: Wykorzystanie NMR w rolnictwie, żywności i biologii" miał na celu wyjaśnienie wielu podstawowych własności biologii molekularnej, które nadal pozostają tajemnicą, na przykład zagadnienia transportu floemowego u roślin. W ramach tego finansowanego ze środków unijnych projektu wydział NMR Uniwersytetu Wageningen poczynił przełomowe postępy w sferze badań rolniczych dotyczących roślin i zwierząt. Zastosowania obejmują ekosystemy, nutraceutyki i nowe funkcjonalne związki w dziedzinie medycyny. Badania nad zaburzonymi szlakami metabolicznymi u krów przeprowadzone za pomocą badania krwi z wykorzystaniem NMR pomogły w określeniu biomarkerów dla stłuszczeniowych chorób wątroby często występujących u wysokodajnego bydła mlecznego. Kluczem do sukcesu okazały się znaczące postępy poczynione w zakresie technik obrazowania i analizy, a zwłaszcza technik nieniszczących. Na przykład, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) wykorzystane do obrazowania przepływów zostało zastosowane jako punkt odniesienia dla pomiarów przepływu w nowej nieinwazyjnej metodzie chwilowego źródła ciepła. Dzięki zastosowaniu tej metody do rącznika pospolitego można przeprowadzić badanie gospodarki wodnej drzew w warunkach globalnego ocieplenia. Analiza wyciągów z roślin dostarczyła wielu cennych informacji na temat metabolitów o właściwościach leczniczych. Na przykład, dzięki chromatografii cieczowej sprzężonej z magnetycznym rezonansem jądrowym i spektrometrią mas (LC-NMR-MS), udało się zidentyfikować profile metaboliczne wyciągów z pięciu próbek ryżu. Połączenie tych wyników z odpowiednimi profilami genetycznymi pomogło w lepszym zrozumieniu mechanizmów regulacyjnych szlaków flawonoidów. Flawonoidy pobudzają do działania najważniejsze enzymy obronne przeciwko elektrofilnym toksykantom i stresowi oksydacyjnemu. Pod mikroskop trafiła również zielona herbata – na podstawie wyników badań przeprowadzonych z użyciem NMR zaproponowano nowy szlak dla prozdrowotnych związków chemicznych. Wysokoczułe techniki analizy mogą pomóc w identyfikacji nowych nieznanych związków funkcjonalnych obecnych w niewykrywalnych do tej pory stężeniach, takich jak nuklerodanowe diterpeny. Możliwości wykorzystania tych związków są szerokie, począwszy od antyfidantów odstraszających owady aż po leki hepatotoksyczne, cytotoksyczne i przeciwzapalne. Przenośny magnetyczny rezonans jądrowy umożliwił nieinwazyjne badanie roślin, co jest istotne w przypadku statycznych drzew, dostarczając informacji na temat biomasy, transportu floemowego, asymilacji dwutlenku węgla i produkcji biopaliwa. Na miejscu można przeprowadzić również badania systemów korzeniowych, procesów eksudacji i wchłaniania składników odżywczych. Można spodziewać się, że wykorzystanie zaawansowanego sprzętu analitycznego umożliwi dokonanie postępu w zakresie badań związanych z rolnictwem, lekami pochodzenia naturalnego i naukami o środowisku. Infrastruktura znajdująca się na Uniwersytecie Wageningen, w skład której wchodzi rezonator spinu elektronowego (ESR), odpowiednie oprogramowanie i bazy danych, pomoże w spełnieniu tych oczekiwań.