МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС БИОМОЛЕКУЛ И НАНОМАТЕРИАЛОВ

Впервые показано, что фотоиндуцированные спиновые метки на основе фуллерена в паре с триарилметильным радикалом позволяют измерять нанометровые расстояния при столь малых концентрациях спиновых пар как 100 нМ. Способность данного подхода измерять настолько низкие концентрации открывает новые перспективы для биологических исследований, где типично концентрации изучаемых биомолекул составляют десятки-сотни наномоль. Нижний предел концентраций для фуллереновых меток еще не достигнут, и, в целом, данное направление исследований представляется важным для развития структурных биологических исследований с помощью методов магнитного резонанса. Продолжено исследование катализаторов на основе карбидов переходных металлов в процессах гидрирования непредельных соединений молекулярным водородом, в том числе с использованием в реакции параводорода. В частности, синтезирован и охарактеризован современными физико-химическими методами исследования наноматериалов катализатор Rh2C, который затем был изучен в реакции гидрирования пропина и пропилена. Полученные данные об активности и величине усиления сигнала ЯМР при использовании в реакции гидрирования параводорода были сопоставлены для катализатора Rh2C и катализатора Rh0, полученного непосредственно восстановлением катализатора Rh2C in situ. Установлено, что катализатор Rh2C более активен в гидрировании пропина по сравнению с Rh0, в то время как в реакции гидрирования пропилена активность двух катализаторов близка. При этом усиление сигнала ЯМР 1Н при использовании в реакции гидрирования параводорода на катализаторах Rh2C и Rh0 оказалось близким в обеих реакциях. Индуцированная пара-водородом поляризация ядер (ИППЯ) позволяет создавать гипер-поляризацию пары ядерных спинов в молекулах субстрата в виде синглетного порядка протонов с возможным последующим переносом этой гиперполяризации на гетероядра молекулы (например, 13C или 15N) с использованием адиабатических переключений ультраслабых магнитных полей. В рамках работы по данной теме разработан эффективный и интуитивно наглядный подход для оптимизации процесса переноса поляризации от параводородных протонов к ядрам 13C при естественном содержании изотопов. В этом методе проводится предварительный расчет гиперполяризации гетероядер в молекуле субстрата при начальном синглетном состоянии двух протонов в молекуле субстрате от величины магнитного поля в области ультра-слабых магнитных полей при непрерывном пара-гидрировании. При этом находится магнитное поле, обеспечивающее максимум поляризации гетероядер. Далее, в ультраслабом магнитном поле, производится адиабатический перенос с помощью развертки магнитного поля вокруг области этого максимума. Данный метод показал свою эффективность и имеет потенциал для оптимизации гиперполяризационных экспериментов с использованием параводорода. Методом ядерной спиновой гиперполяризации SABRE было установлено, что пищевой водорастворимый краситель тартразин очень прочно связывается с катализатором [ImesIrCODCl], что приводит к переносу спинового порядка от присоединенного параводорода на ядра 1Н, 13С и 15N присоединенного тартразина. Коэффициенты усиления для ядер 13С и 15N достигают величин 23000 и 31000 по сравнению с термическим равновесным ЯМР сигналом в магнитном поле 9.4 Тл. Не обнаружено влияние облучения светом на процесс поляризации. Результат, полученный в этой работе, будет использоваться для получения гиперполяризованных биосовместимых флюидов жидкостей для визуального наблюдения и повышения контраста в МРТ. Это связано с дополнительным преимуществом тартразина - сильной окрашивающей способностью, которая может быть использована для визуального или оптического контроля проникновения поляризованного вещества в ткани или растворы.