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Kernspinresonanz-Bilderzeugung jetzt auch für biotechnologische Anwendungen nutzbar

Die Kernspinresonanz eignet sich nicht nur für ihre allgemein bekannte Anwendung als bildgebendes Verfahren bei der medizinischen Untersuchung von Patienten, sondern auch für die Grundlagenforschung in der Biologie und Chemie. Jetzt wurden zwei Sonden in einem aktuellen Projekt entwickelt, das Unterstützung bei der Suche nach Lösungen für biologische Probleme bringen wird, die auf andere Weise nicht zu bewältigen sind.
Kernspinresonanz-Bilderzeugung jetzt auch für biotechnologische Anwendungen nutzbar
Mit Hilfe der Kernspinresonanz lassen sich Strukturen innerhalb einer Lösung feststellen. Dieses Verfahren liefert Bilder von dynamischen Prozessen im Zusammenhang mit ihrer Funktion und ihrem Entstehen und ermöglicht die Untersuchung von biomolekularen Wechselwirkungen, die bedeutsam für das Verständnis der Mechanismen von Zellreaktionen auf Umwelt-, Entwicklungs- und Wachstumssignale sind.

Das zunehmende Interesse von Biologen und Chemikern an diesen bildgebenden Verfahren hat zu intensiver Forschung auf diesem Gebiet geführt, wobei zwei neue NMR-Sonden entwickelt wurden. Eine davon ist eine hochauflösende 1H-Sonde, die bei 800 MHz betrieben wird und für eine breitbandige Anregung ausgelegt ist (HP-Sonde). Eine zweite Sonde - die Shuttle-Sonde - arbeitet bei 600 MHz und erreicht ebenfalls eine hohe Auflösung, ist jedoch für einen schnellen Probentransfer ausgelegt. Von ihrer Technologie her zeichnen sich beide Sonden durch überdurchschnittliche Eigenschaften aus. Die HP-Sonde gestattet die Verarbeitung sehr kurzer 90-Grad-Impulse bei mittlerer Hochfrequenzleistung und hat auf Grund ihrer kleinen Spulen von nur 3 mm Durchmesser einen hoch magnetischen Füllfaktor. Die zulässigen Anregungsbandbreiten liegen in der Größenordnung von 100 kHz. Dagegen wurde die Shuttle-Sonde speziell mit der Vorgabe entwickelt, dass eine schnelle pneumatische, Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Probe von Positionen mit starker magnetischer Feldstärke in der Nähe des Mittelpunktes des Kryomagneten und entsprechend hohen Resonanzfrequenzen zu Positionen im Inneren des Kryomagneten, aber bei wesentlich geringeren Feldstärken und folglich niedrigeren Frequenzen möglich sein sollte.

Diese neuen Sonden werden mit ihrer höheren Empfindlichkeit die Aufnahme neuer Experimente unterstützen und der Kernspinresonanz weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Zellbiologie und Chemie erschließen. Die für kurze Impulse geeignete Sonde ist als breitbandiger Detektor einsetzbar und ermöglicht als solche eine effektive Analyse von paramagnetischen Proteinen. Die Shuttle-Sonde dagegen gestattet eine Polarisation und Detektion bei großen Feldstärken, kann jedoch auch ebenso gut heteronukleare Dipol-Dipol-Wechselwirkungen bei schwachen Magnetfeldern messen.

Die von den Sonden gelieferten Informationen zur magnetischen Struktur werden zur Lösung eines wichtigen Problems beitragen. Die Bestimmung der Struktur von Proteinen wird grundsätzlich durch die Wasserstoffbindung behindert. Die Bestimmung der Position von Wasserstoffbindungen ist mit den neuen Sonden jetzt möglich, da nun auch Dipolbindungen zwischen verschiedenen Zellkernen detektiert werden können, was zum direkten Nachweis der Wasserstoffbindungen führt.

Forscher auf dem Gebiet der Kernspinresonanz-Anwendungen in der strukturellen Biologie und der strukturellen Genomforschung im akademischen Bereich, aber auch in der Industrie werden von dieser neuen Technologie profitieren. Die Exklusivrechte für die entwickelten Sonden befinden sich im Besitz von Projektpartnern, die sich derzeit für die Schließung von Vermarktungsabkommen für ihre Produktion interessieren.
Datensatznummer: 80244 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Biologie, Medizin