Opis projektu
Nowe narzędzia mogą umożliwić wiarygodne przewidywanie czasu trwania polaryzacji magnetycznych spinów jądrowych
Istotną korzyścią płynącą ze stosowania techniki magnetycznego rezonansu jądrowego jest stosunkowo długi czas pozostawania spinu jądrowego w stanie wzbudzenia, co umożliwia lepsze zrozumienie zachowania i ruchu substancji chemicznych. Dotychczas nie dysponowaliśmy metodą wiarygodnego określania czasu trwania relatywnie długich, trwających od kilku minut do kilku godzin, stanów wzbudzonych. Ponadto znajdowanie cząsteczek, które można wykorzystać w charakterze „znaczników” nadal odbywa się po omacku. Finansowany ze środków UE projekt NuMagLongRx zakłada opracowanie zaawansowanych narzędzi obliczeniowych, które ułatwiłyby projektowanie „znaczników” magnetycznego rezonansu jądrowego mogących utrzymać polaryzację spinu przez wiele godzin. Kod przygotowanych w ramach projektu narzędzi będzie otwarty, wraz z nim powstanie dokumentacja, będą prowadzone warsztaty, przygotowane zostaną nagrania instruktażowe, a o wszelkich postępach uczestnicy projektu będą informować w mediach społecznościowych oraz udostępnią w sieci przykłady obliczeń.
Cel
This project will develop computational tools that are critical in pushing forward the science of long-lived states (LLS) and their utilization as magnetic resonance beacons (MRB). The MRB support hyperpolarized nuclear spin order for long times (from few minutes to hours) and can generate enormously enhanced nuclear magnetic resonance (NMR) signals under a specific biochemical or physicochemical stimulus.
Presently, no method exists to reliably predict the LLS lifetimes and the molecules that can function as MRB have been found based only on an educated guess. An algorithm that accurately predicts LLS lifetimes will allow the design of MRB with a specific purpose, and to extend the present record of LLS lifetime to the scale of many hours. The latter will allow MRB to be hyperpolarized in a remote site and transported to the place of use for spectroscopic and imaging investigations.
The computational tools will be disseminated as a free-to-use software package, supported by documentation, workshops, instructional videos, social media posts, and online examples. The package is developed with special attention given to the fact that most of the users will not be experts in computational sciences or theoretical chemistry. The software combines molecular dynamics simulations and quantum chemical calculations in multiscale to produce propagators of the magnetization dynamics. Also, new electronic structure method will be developed to allow the inclusion of all relevant interaction mechanisms. It will include analysis tools to determine the processes and interaction mechanisms that govern LLS relaxation. The software will be experimentally optimized and applied to design MRB that are able to sustain extended LLS lifetimes.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
SO17 1BJ Southampton
Zjednoczone Królestwo