Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
075-15-2021-580
Период реализации проекта
2021-2023
Приглашенный ученый
с декабря 2022 Шенкарев Захар Олегович Россия
2021 - 2022 Боденхаузен Джеффри Франция, Нидерланды
Заведующий лабораторией

По данным на 01.12.2023

47
Количество специалистов
27
научных публикаций
Общая информация

Проект направлен на развитие методов спиновой гиперполяризации для значительного повышения чувствительности ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

В проекте будут развиты новые подходы для целенаправленного манипулирования неравновесной спиновой гиперполяризацией, в том числе способы переноса поляризации на целевые группы спинов и эффективного хранения спинового порядка. Для этого будут использоваться несколько магнитных полей, что позволит достичь оптимальных условий для формирования, переноса, хранения и детектирования гиперполяризации. Многополевой подход позволит реализовать устойчивые схемы усиления сигналов ЯМР, что жизненно необходимо для ряда приложений. В частности, разрабатываемые методы будут применены к актуальным задачам, включая быстрый и эффективный скрининг лекарств в фармацевтических приложениях.

Название проекта: Ядерная спиновая гиперполяризация в многократно переключаемых полях

Цели и задачи

Задачи проекта:

Для достижения цели значительного увеличения чувствительности ЯМР будут решены следующие задачи и развиты соответствующие направления исследований:

  • Использование многократно переключаемых магнитных полей в экспериментах Динамической Поляризации Ядер (ДПЯ) с растворением для эффективного хранения спиновой гиперполяризации;
  • Развитие многополевых методов фото-ДПЯ с быстрым растворением образца;
  • Развитие новых методов усиления сигнала в ЯМР в нулевом и сверхслабых магнитных полях (ZULFNMR);
  • Развитие приложений спиновой гиперполяризации в многократно переключаемых магнитных полях для быстрого и эффективного скрининга лекарственных препаратов.

Практическое значение исследования

Научные результаты:

Целью проекта было развитие методов ядерной спиновой гиперполяризации, основанное на применении многократного переключения магнитного поля для оптимизации процессов создания, длительного сохранения, а также переноса неравновесной спиновой поляризации, которые оказались особенно востребованными для усиления слабых сигналов ЯМР гетероядер с низкими значениями гиромагнитного отношения. В проекте были предложены и применены экспериментальные методы для целенаправленных манипуляций спиновой гиперполяризацией, а именно с помощью переноса поляризации на выбранные группы спинов и эффективного сохранения спинового порядка. Для создания ядерной спиновой гиперполяризации в проекте применялись три подхода: 

  1. ядерная поляризация в фото-индуцируемых процессах в растворах – химически индуцируемая динамическая поляризация ядер (фото-ХПЯ);
  2. фото-ДПЯ эксперименты в твердом теле;
  3. метод, основанный на индуцированной параводородом поляризации ядер (ИППЯ), применялся в двух вариантах, а именно ИППЯ с каталитическим гидрированием параводородом и вариант SABRE – это ИППЯ без гидрирования, метод, основанный на переносе синглетного порядка параводорода на спины ядер субстрата в реакции обратимого связывания с металлоорганическим катализатором как молекулы параводорода, так и поляризуемого субстрата (SABRE от английского signal amplification by reversible exchange),

В проекте последовательно применялась стратегия, основанная на использовании многократного переключения магнитного поля для выбора оптимальных условий не только для формирования поляризации, но и ее передачи, хранения и детектирования. Такой подход с несколькими полями позволил разработать надежные и эффективные методы усиления сигнала в ЯМР за счет спиновой гипе рполяризации, которые были применены в актуальных исследованиях физико-химических процессов.

Образование и переподготовка кадров:

За три года защищено 2 докторских и 7 кандидатских диссертаций,  

Принято в аспирантуру 11 членов коллектива лаборатории.

Сотрудничество:

  • Университет Лейпцига, Германия
  • Университет Вюрцбурга, Германия
  • Технический Университет Дармштадта, Германия
  • Высшая школа Парижский университет, Франция
  • Университет Саутгемптона, Великобритания  

Скрыть Показать полностью
Morozova O. B., Zhuravleva Y. S., Geniman M. P., Yurkovskaya A. V., Sherin P. S.
Disproportionation and dimerisation of kynurenic acid under UV light // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. ‒ 2023. ‒ T. 445. ‒ C. 115009. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2023.115009
Morozova O. B., Fishman N. N., Yurkovskaya A. V.
Time-Resolved CIDNP as a Tool for Determination of Rate Constants of Triplet Quenching Using the Example of Photo-Induced Oxidation of Histidine-Containing Compounds** // ChemPhotoChem. ‒ 2023. ‒ T. n/a, № n/a. ‒ C. e202300021. DOI: https://doi.org/10.1002/cptc.202300021
Morozova O. B., Yurkovskaya A. V.
Reduction of transient carnosine radicals depends on β-alanyl amino group charge // Physical Chemistry Chemical Physics. ‒ 2023. ‒ T. 25, № 11. ‒ C. 7704-7710. DOI: 10.1039/D2CP04933C
B. A. Rodin, V. F. Thalakottoor, J.Chacko, M. Baudin, N. Birilirakis, G. Bodenhausen , A. V. Yurkovskaya, and Daniel Abergel
“Quantitative analysis of cross-talk in partly deuterated samples of nuclear spins hyperpolarized by dynamic nuclear polarization (DNP) in the thermal mixing regime” Phys. Chem. Chem. Phys., 2023,25, 15040-15051 DOI https://doi.org/10.1039/D3CP00453H
Morozova, O. B., Fishman, N. N., Yurkovskaya, A. V.
Photo‐CIDNP as a Tool for Determination of Rate Constants of Triplet Quenching Using the Example of Photo‐Induced Oxidation of Histidine‐Containing Compounds, ChemPhotoChem 2023, 7, e202300021, https://doi.org/10.1002/cptc.202300021
Geniman M. P., Morozova O. B., Lukzen N. N., Grampp G., Yurkovskaya A. V. Marcus
Cross-Relationship Probed by Time-Resolved CIDNP // International Journal of Molecular Sciences. ‒ 2023. ‒ T. 24, № 18. ‒ C. 13860.
Popov, A.L.; Savintseva, I.V.; Kozlova, T.O.; Ivanova, O.S.; Zhukov, I.V.; Baranchikov, A.E.; Yurkovskaya, A.V.; Savelov, A.A.; Ermakov, A.M.; Popova, N.R.; et al.
Heavily Gd-Doped Non-Toxic Cerium Oxide Nanoparticles for MRI Labelling of Stem Cells. Molecules 2023, 28, 1165. https://doi.org/ 10.3390/molecules28031165
Doktorov, A.B.; Lukzen, N.N.
Magnetic Field Effect in Bimolecular Rate Constant of Radical Recombination. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 7555. https://doi.org/10.3390/ijms24087555
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория макромолекулярного дизайна (10)

Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Минздрава России - (Сеченовский университет)

Химия

Москва

Костюк Сергей Викторович

Беларусь

2024-2028

Центр исследования проблем микропластика (10)

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого - (НовГУ)

Химия

Великий Новгород

Кенни Хосе Мария

Италия

2024-2028

Междисциплинарная лаборатория мирового уровня «Редокс-активных молекулярных систем»

Казанский научный центр РАН - (ФИЦ КазНЦ РАН)

Химия

Казань

Алабугин Игорь Владимирович

Россия, США

2022-2024