CN111855726A - 一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 - Google Patents
一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111855726A CN111855726A CN201910333243.XA CN201910333243A CN111855726A CN 111855726 A CN111855726 A CN 111855726A CN 201910333243 A CN201910333243 A CN 201910333243A CN 111855726 A CN111855726 A CN 111855726A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nuclear magnetic
- relaxation
- diffusion
- detected
- curve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 title claims abstract description 65
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 75
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 117
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 26
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 25
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 25
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 5
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 52
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 10
- 230000005311 nuclear magnetism Effects 0.000 description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 238000000685 Carr-Purcell-Meiboom-Gill pulse sequence Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013558 reference substance Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
- G01N24/08—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
- G01N24/082—Measurement of solid, liquid or gas content
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法。该方法包括对待测溶液进行核磁弛豫检测和扩散核磁检测，分别得到核磁弛豫衰减曲线和扩散曲线；再将核磁弛豫衰减曲线中横纵坐标数值进行反拉普拉斯变换，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的弛豫时间分布曲线；将所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数。通过弛豫时间分布谱峰位置和峰形及扩散系数的变化，即可判断小分子与体系内其他组分间的相互作用的种类和强度。
Description
技术领域
本发明属于检测领域，涉及一种溶液内部小分子与其他组分相互作用的核磁检测方法。
背景技术
核磁弛豫作为核磁实际应用中一个重要的领域之一，能够准确提供被测物结构信息以及相互作用等有效信息；扩散核磁可以提供分子大小以及相互作用等相关信息，并且在测量时不会对被测体系造成破坏。
弛豫时间与被测物的状态有关，而被测物的状态又与其所受到的相互作用相关，因此能够建立弛豫时间与其所受相互作用之间的联系(Bakhmutov 2004)。扩散系数与分子水合物半径及其所受相互作用相关，同样能够建立扩散系数与其所受相互作用之间的联系。通过对弛豫时间分布谱上的弛豫时间进行归属可以得知被测小分子所受到的相互作用的种类和强度。
纤维素是自然界中最为丰富的天然可再生资源，具有良好的生物降解性和生物相容性。但是纤维素分子内和分子间大量的氢键使其难以熔融也难以溶于一般的溶剂之中，因而限制了纤维素的应用。为了实现纤维素资源的应用，研究纤维素与溶剂各组分间的相互作用，对于理解纤维素溶解原理以及未来溶剂开发具有重要意义。氢氧化钠/尿素溶剂体系作为近年来提出的能够实现快速溶解纤维素的绿色溶剂体系具有溶解速度快、方便快捷等特点，但其溶解机理尚有争议，因此能够检测溶液内部小分子和纤维素之间的相互作用对于探究其溶解机理具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种溶液内部小分子与其他组分相互作用的核磁检测方法。
本发明要求保护核磁弛豫检测和/或扩散核磁检测在检测溶液内部小分子与其他组分相互作用中的应用。
本发明要求保护的溶液内部小分子与其他组分相互作用的核磁检测方法，包括：
1)对含有待测小分子的溶液进行核磁弛豫检测和扩散核磁检测，分别得到核磁弛豫衰减曲线和扩散曲线；
2)将步骤1)所得核磁弛豫衰减曲线中横纵坐标数值进行反拉普拉斯变换，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的弛豫时间分布曲线；
将步骤1)所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数；
由所述待测小分子的弛豫时间分布曲线及其中峰高低所代表的弛豫分量幅值，即可判断所述待测小分子与其他组分之间相互作用的种类和强度；
由所述扩散系数即可判断所述待测小分子与水之间相互作用的强度。
本发明检测方法基于如下原理：
核磁弛豫作为核磁实际应用一个重要的领域之一，通过核磁弛豫能够提供被测物结构以及相互作用等有效信息；扩散核磁可以提供分子大小以及相互作用等相关信息，并且在测量时不会对被测体系造成破坏。
横向弛豫是指一个原子核的能量被转移到另外一个原子核，而各能态的原子核总数不会发生改变，相比于纵向弛豫过程把能量传递到周围的粒子中，使得高能态的原子核核数减少；所以横向弛豫能够提供更加有效的信息，在测试过程中使用横向弛豫时间来进行研究；在核磁共振频率的尺度来看的话，相比于常见的有机和无机分子，诸如生物大分子或者高分子等等混合分子体系通常会呈现快和慢的弛豫时间，分别对应核磁衰减中的快弛豫组分和慢弛豫组分。所以可以通过弛豫时间的归属来辨别体系中具有不同状态的各组分，通过弛豫时间的变化来反映相互作用的变化。
本发明观测到的核磁共振信号是由一系列满足单指数衰减规律的信号叠加而成的，并伴随随机噪音，将得到的弛豫衰减原始数据在Matlab软件上进行反拉普拉斯变换处理后完成解谱工作，得到横向弛豫时间分布曲线；再对得到的弛豫衰减分布曲线中的弛豫时间进行归属，得到不同组分的分布，对应于受到不同相互作用，通过横向弛豫时间的变化来反映溶液内部小分子和其他组分相互作用的变化。
上述方法中，具体的，所述待测小分子为Na离子；
所述核磁弛豫检测为23Na核磁弛豫检测；
所述扩散核磁检测为23Na扩散核磁检测。
所述核磁弛豫衰减曲线的横坐标为时间t，单位为ms；纵坐标为t时间测得的核磁信号的归一化强度It/It0，其中It为t时间所测得的核磁信号强度，It0为测试初始时核磁信号强度，无量纲；
所述扩散曲线的横坐标为磁场梯度场强的平方，单位为103G2/cm2；纵坐标为核磁信号的归一化强度I/I0，I为不同梯度场强下测得的核磁信号强度，I0为初始核磁信号强度；
所述核磁弛豫检测采用CMPG脉冲序列，测试条件如下：
温度为25℃；
回波时间为0.25ms。
为保证弛豫过程信号强度能够衰减到零，测试采点list需根据具体样品进行采点数的数目和测试时间分布进行调整。
所述扩散核磁检测采用STEGP1S脉冲序列，测试条件如下：
脉冲持续时间为7ms。
扩散时间为60ms。
所述步骤2)中，所述反拉普拉斯变换采用的拟合公式如式I所示：
所述式I为求最优解的拟合模型。
在弛豫测量过程中，通过核磁共振仪所检测到的信号是由一系列满足单指数衰减规律的信号叠加而成的，但是这一过程不可避免的会混入随机噪音。如果能得到每种信号的衰减幅度(Aj)和自旋-自旋弛豫时间(T2j)，即可分析每种衰减信号所包含的具体的信息。因此，在拟合过程中，可通过取最小噪音的拟合方式，降低噪音对于结果的影响，通过软件进行拟合求得最优解。
所述式I中，N为测试点数，具体的，实施例1中N为92；实施例2中N为84；实施例3中N为80；yn(t)为t时间观测到的核磁信号强度，也即It；m为体系中包含的弛豫分量；Aj为第j弛豫分量的幅度值；T2j为第j种弛豫分量的自旋-自旋弛豫时间；f”为解的倒数，α为平滑因子，可按照各种常规方法如通过L曲线选取合适值，tn为每次扫描的时间；其中，
为测试过程中混入的噪音项。
对所述扩散曲线进行单指数拟合处理步骤中，所用软件为核磁共振检测仪器自带的Bruker Topspin3.6.1，所述公式如式II所示：
所述式II中，I0是自旋回波强度在梯度为0时的值，D是扩散系数，γ是待测小分子核的磁旋比，G是磁场梯度场强，δ是脉冲持续时间，Δ是扩散时间。
所述步骤2)判断步骤中，其判断标准为对比参照物与待测物的弛豫时间分布曲线中峰的个数、位置及弛豫分量幅值(也即纵坐标对应的高度)和扩散系数的变化；所述参照物的设定为本领域常规方法，如可为只含有所述待测小分子的水溶液或所述待测小分子的盐的水溶液；
具体的，所述含有待测小分子的溶液为由氢氧化钠、尿素、组分a和水组成的溶液；
其中，氢氧化钠的质量百分含量为5-10％；
尿素的质量百分含量为12％；尿素在该体系中的作用是促进溶解，尤其是促进纤维素的溶解；
组分a的质量百分含量为4％；
所述组分a为能够与氢氧化钠存在相互作用的化合物。
具体的，所述组分a为纤维素、DNA分子或蛋白质。
具体的，以上述由氢氧化钠、尿素、组分a和水组成的溶液作为待测体系，如果所述待测小分子为钠离子，则其判断标准为对比参照体系与待测体系的弛豫时间分布曲线中峰的个数、位置及弛豫分量幅值和扩散系数的变化；所述参照体系设定为两个，其一为氢氧化钠水溶液；其二为由氢氧化钠、尿素和水组成的混合液，简称氢氧化钠/尿素溶液。所述氢氧化钠溶液、氢氧化钠/尿素溶液均是指在室温条件下按照配比溶解得到的产品。
上述步骤2)中，所述反拉普拉斯变换和单指数拟合均为常规方法，具体可参见如下文献：Hierarchical porous structures in cellulose:NMR relaxometry approach，Chao Zhang,Pingping Li,Yijin Zhang,Fei Lu,Weiwei Li,Hongliang Kang,Jun-fengXiang,Yong Huang，Ruigang Liu，Polymer 98(2016)237-243。
此外，本发明中所述核磁弛豫具体为横向核磁弛豫。
本发明提供的溶液内部小分子与其他组分间相互作用的核磁检测方法，利用了不同状态的小分子对应不同的弛豫时间及扩散系数，通过弛豫时间能够对溶液中的小分子进行归属辨别，并通过扩散系数进行辅证，进而来确认溶液内部小分子和其他组分相互作用的类型和强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明能够快速、有效和简便的完成测试，而且灵敏度高。
2、本发明能够识别总弛豫时间下的各组分弛豫时间，进而辨别体系中处于不同状态的小分子，并通过弛豫时间的归属得知被测小分子所受到的相互作用的种类和强度。
3、本发明通过对系列NaOH溶液中小分子与体系内其他组分间的相互作用，准确确认了Na与纤维素之间的相互作用。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的核磁弛豫和扩散核磁原始数据。
图2为本发明实施例1得到的表征氢氧化钠溶液内部组分间相互作用的核磁弛豫时间分布曲线。
图3为本发明实施例2得到的核磁弛豫和扩散核磁原始数据。
图4为本发明实施例2得到的表征氢氧化钠/尿素溶液内部组分间相互作用的核磁弛豫时间分布曲线。
图5为本发明实施例3得到的核磁弛豫和扩散核磁原始数据。
图6为本发明实施例3得到的表征纤维素溶液内部组分间相互作用的核磁弛豫时间分布曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例1-3所用式II中，磁旋比γ＝7.08×107rads-1T-1，δ＝7ms，Δ＝60ms。
实施例1、对氢氧化钠质量分数为5-10wt％的NaOH溶液内部小分子和组分间相互作用的检测。
首先，制备质量分数为5-10wt％的NaOH溶液
(1)用天平准确称量一定量NaOH，加入适量超纯水，混合后进行超声处理15-20分钟；
然后对样品进行23Na核磁弛豫测试以及23Na扩散核磁测试，分别得到核磁弛豫衰减曲线(图1)和扩散曲线；
其中，核磁弛豫测试采用CPMG脉冲序列，测试温度为25℃，回波时间为0.25ms，采点数N为92；
扩散核磁测试采用STEGP1S脉冲序列，测试温度为25℃，脉冲持续时间为7ms，扩散时间为60ms。
2)将步骤1)所得核磁弛豫衰减曲线中横纵坐标数值进行反拉普拉斯变换，得到图2所示含有待测小分子的溶液中待测小分子的弛豫时间分布曲线；
所用拟合公式如式I所示，
所述式I为求最优解的拟合模型。
N为92；yn(t)为t时间观测到的核磁信号强度，也即It；m为体系中包含的弛豫分量；Aj为第j弛豫分量的幅度值；T2j为第j种弛豫分量的自旋-自旋弛豫时间；f”为解的倒数，α为平滑因子，可通过L曲线选取合适值，tn为每次扫描的时间；其中，
为测试过程中混入的噪音项。
图2中的横坐标表示核磁弛豫时间的对数，其峰值对应的横坐标为1.60，即log(T2)＝1.60，实施例1中的T2＝39.81ms，其扩散系数为9.421(×10-10m2/s)，由于在NaOH溶液中，仅存在NaOH和水分子之间的相互作用，所以T2＝39.81ms所代表的Na是和水分子发生相互作用的Na。
将步骤1)所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数，如表1所示。
单指数拟合处理所用软件为核磁共振检测仪器自带的Bruker Topspin3.6.1，所用公式如式II所示：
所述式II中，I0是自旋回波强度在梯度为0时的值，D是扩散系数，γ是待测小分子核的磁旋比，G是磁场梯度场强，δ是脉冲持续时间，Δ是扩散时间。
表1、本发明实施例1得到的扩散系数
实施例2、对氢氧化钠质量分数为5-10wt％的NaOH/尿素溶液内部小分子和组分间相互作用的检测。
首先，制备质量分数为5-10wt％的NaOH/尿素/纤维素溶液
(1)用天平准确称量5-10wt％的NaOH，12g尿素和一定量超纯水，混合后进行超声处理15-20分钟；
然后对样品进行23Na核磁弛豫测试以及23Na扩散核磁测试，分别得到核磁弛豫衰减曲线(图3)和扩散曲线；
其中，核磁弛豫测试采用CPMG脉冲序列，测试温度为25℃，回波时间为0.25ms，采点数N为84。
扩散核磁测试采用STEGP1S脉冲序列，测试温度为25℃，脉冲持续时间为7ms，扩散时间为60ms。
将核磁弛豫衰减原始数据，如图3所示利用反拉普拉斯公式I，通过Matlab软件处理。
所用拟合公式如式I所示，
所述式I为求最优解的拟合模型。
N为92；yn(t)为t时间观测到的核磁信号强度，也即It；m为体系中包含的弛豫分量；Aj为第j弛豫分量的幅度值；T2j为第j种弛豫分量的自旋-自旋弛豫时间；f”为解的倒数，α为平滑因子，可通过L曲线选取合适值，tn为每次扫描的时间；其中，
为测试过程中混入的噪音项。
处理后得到的结果如图4所示。
图4中的横坐标表示弛豫时间的对数，其峰值对应的横坐标为1.49，即log(T2)＝1.49，解得实施例2中的T2＝30.90ms，其扩散系数为6.876(×10-10m2/s)。已有的研究已经表明单独将NaOH和尿素混合时二者不会发生相互作用(Egal,et al.2008)，T2＝30.90ms仍对应于和水分子发生相互作用的Na，T2之所以减小是因为尿素的加入使得体系内的水含量相对减少，这相当于Na含量的增多，因此Na和水分子之间的相互作用增强，其水合物半径增加，对应于其扩散系数相应减小。
将步骤1)所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数，如表2所示。
单指数拟合处理所用软件为核磁共振检测仪器自带的Bruker Topspin3.6.1，所用公式如式II所示：
所述式II中，I0是自旋回波强度在梯度为0时的值，D是扩散系数，γ是待测小分子核的磁旋比，G是磁场梯度场强，δ是脉冲持续时间，Δ是扩散时间。
表2、本发明实施例2得到的扩散系数
实施例3、对氢氧化钠质量分数为5-10wt％的NaOH/尿素/纤维素溶液的溶液内部小分子和组分间相互作用的检测。
首先，制备NaOH质量分数为5-10wt％的NaOH/尿素/纤维素溶液
(1)用天平准确称量5-10gNaOH，12g尿素和一定量的超纯水，混合后进行超声处理15-20分钟；
(2)将混合均匀的溶液在-12—-30℃条件下冷冻；
(3)用天平称取一定量纤维素，加入到低温状态的NaOH/尿素溶液中，经机械搅拌后溶解，经离心机离心后得到样品；
然后对样品进行23Na核磁弛豫测试以及23Na扩散核磁测试，分别得到核磁弛豫衰减曲线(图5)和扩散曲线；
其中，核磁弛豫测试采用CPMG脉冲序列，测试温度为25℃，回波时间为0.25ms，采点数N为80。扩散核磁测试采用STEGP1S脉冲序列，测试温度为25℃，脉冲持续时间为7ms，扩散时间为60ms。
2)将步骤1)所得核磁弛豫衰减曲线中横纵坐标数值进行反拉普拉斯变换，得到图6所示含有待测小分子的溶液中待测小分子的弛豫时间分布曲线；
所用拟合公式如式I所示，
所述式I为求最优解的拟合模型。
N为92；yn(t)为t时间观测到的核磁信号强度，也即It；m为体系中包含的弛豫分量；Aj为第j弛豫分量的幅度值；T2j为第j种弛豫分量的自旋-自旋弛豫时间；f”为解的倒数，α为平滑因子，可通过L曲线选取合适值，tn为每次扫描的时间；其中，
为测试过程中混入的噪音项。
处理后得到的结果如图6所示。
图6中的横坐标表示核磁弛豫时间的对数，不同于NaOH溶液和NaOH/尿素溶液，其弛豫时间分布谱上出现了两个峰，主峰对应的横坐标log(T2)＝0.79，弛豫时间为T2＝6.16ms，次峰对应横坐标为log(T2)＝1.31，弛豫时间为T2＝20.42ms，以及扩散系数为6.135(×10-10m2/s)。两种弛豫时间的出现，说明了Na不仅仅和体系内的水分子发生了相互作用，同时还与纤维素发生相互作用。
将步骤1)所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数，如表3所示。
单指数拟合处理所用软件为核磁共振检测仪器自带的Bruker Topspin3.6.1，所用公式如式II所示：
所述式II中，I0是自旋回波强度在梯度为0时的值，D是扩散系数，γ是待测小分子核的磁旋比，G是磁场梯度场强，δ是脉冲持续时间，Δ是扩散时间。
表3、本发明实施例3得到的扩散系数
由实施例1和实施例2中可知，T2＝39.81ms以及T2＝30.90ms所代表的Na组分是和水分子发生作用的Na，之所以不同是因为实施例1和实施例2中的水含量不同，因此使得Na和水分子之间的相互作用大小有所变化。在纤维素的溶解过程中，大部分的NaOH参与到溶解纤维素的过程中，只有少部分未参与，仍以水合离子形态存在，主峰所对应的组分含量较高，因此对应的是体系内同纤维素发生了相互作用的Na组分，副峰所对应的是和体系内水分子发生相互作用的Na组分。
因此T2＝6.16ms所对应的Na是和纤维素发生了相互作用的Na，这种相互作用要大于Na和水分子之间的相互作用。其扩散系数相比于NaOH/尿素溶液减小，由于二者水含量一样，因此其水合物半径接近，但是扩散系数的变化说明了Na和纤维素之间的相互作用在一定程度上影响了其运动，扩散系数的减小也证明了Na和纤维素之间相互作用的存在。
Claims (10)
1.核磁弛豫检测和/或扩散核磁检测在检测溶液内部小分子与其他组分相互作用中的应用。
2.一种溶液内部小分子与其他组分相互作用的核磁检测方法，包括：
1)对含有待测小分子的溶液进行核磁弛豫检测和扩散核磁检测，分别得到核磁弛豫衰减曲线和扩散曲线；
2)将步骤1)所得核磁弛豫衰减曲线中横纵坐标数值进行反拉普拉斯变换，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的弛豫时间分布曲线；
将步骤1)所得扩散曲线中的纵坐标I/I0和横坐标G2进行单指数拟合处理，得到含有待测小分子的溶液中待测小分子的扩散系数；
由所述待测小分子的弛豫时间分布曲线及其中峰高低所代表的弛豫分量幅值，即可判断所述待测小分子与其他组分之间相互作用的种类和强度；
由所述扩散系数即可判断所述待测小分子与水之间相互作用的强度。
3.根据权利要求1所述的应用或权利要求2所述的方法，其特征在于：所述待测小分子为Na离子；
所述核磁弛豫检测为23Na核磁弛豫检测；
所述扩散核磁检测为23Na扩散核磁检测；
所述核磁弛豫衰减曲线的横坐标为时间t，单位为ms；纵坐标为t时间测得的核磁信号的归一化强度It/It0，其中It为t时间所测得的核磁信号强度，It0为测试初始时核磁信号强度，无量纲；
所述扩散曲线的横坐标为磁场梯度场强的平方，单位为103G2/cm2；纵坐标为核磁信号的归一化强度I/I0，I为不同梯度场强下测得的核磁信号强度，I0为初始核磁信号强度。
4.根据权利要求1-3任一所述的应用或方法，其特征在于：所述核磁弛豫检测采用CMPG脉冲序列，测试条件如下：
温度为25℃；
回波时间为0.25ms。
5.根据权利要求1-4中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述扩散核磁检测采用STEGP1S脉冲序列，测试条件如下：
脉冲持续时间为7ms。
扩散时间为60ms。
6.根据权利要求2-5中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述反拉普拉斯变换采用的拟合公式如式I所示：
所述式I中，N为测试点数，；yn(t)为t时间观测到的核磁信号强度，也即It；m为体系中包含的弛豫分量；Aj为第j弛豫分量的幅度值；T2j为第j种弛豫分量的自旋-自旋弛豫时间；f”为解的倒数，α为平滑因子，可通过L曲线选取合适值，tn为每次扫描的时间；其中，
为测试过程中混入的噪音项。
7.根据权利要求2-6中任一所述的应用或方法，其特征在于：对所述扩散曲线进行单指数拟合处理步骤中，所用软件为Bruker Topspin3.6.1，所述公式如式II所示：
所述式II中，I0是自旋回波强度在梯度为0时的值，D是扩散系数，γ是待测小分子核的磁旋比，G是磁场梯度场强，δ是脉冲持续时间，Δ是扩散时间。
8.根据权利要求1-7中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述含有待测小分子的溶液为由氢氧化钠、尿素、组分a和水组成的溶液；
其中，氢氧化钠的质量百分含量为5-10％；
尿素的质量百分含量为12％；
组分a的质量百分含量为4％；
所述组分a为能够与氢氧化钠存在相互作用的化合物。
9.根据权利要求8所述的应用或方法，其特征在于：所述组分a为纤维素、DNA分子或蛋白质。
10.根据权利要求1-9中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述核磁弛豫为横向核磁弛豫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910333243.XA CN111855726A (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910333243.XA CN111855726A (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111855726A true CN111855726A (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=72952085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910333243.XA Pending CN111855726A (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111855726A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117310581A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-12-29 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种核磁共振信号衰减拟合方法、***、设备及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5951473A (en) * | 1994-05-24 | 1999-09-14 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Determination of intracellular sodium and potassium ions by NMR |
| CN1707290A (zh) * | 2004-06-04 | 2005-12-14 | 施卢默格海外有限公司 | 使用脉冲场梯度nmr测量确定流体取样测井工具中流体性质的方法和装置 |
| CN107202809A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-26 | 中国科学院化学研究所 | 一种再生纤维素材料的孔洞结构的表征方法 |
-
2019
- 2019-04-24 CN CN201910333243.XA patent/CN111855726A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5951473A (en) * | 1994-05-24 | 1999-09-14 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Determination of intracellular sodium and potassium ions by NMR |
| CN1707290A (zh) * | 2004-06-04 | 2005-12-14 | 施卢默格海外有限公司 | 使用脉冲场梯度nmr测量确定流体取样测井工具中流体性质的方法和装置 |
| CN107202809A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-26 | 中国科学院化学研究所 | 一种再生纤维素材料的孔洞结构的表征方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CONGXIAN ZHAO ET AL.: "Gelation of Na-alginate aqueous solution: A study of sodium iondynamics via NMR relaxometry", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 * |
| SEN WANG ET AL.: "Cation/macromolecule interaction in alkaline cellulose solution characterized with pulsed field-gradient spin-echo NMR spectroscopy", 《PHYS. CHEM. CHEM. PHYS.》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117310581A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-12-29 | 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司 | 一种核磁共振信号衰减拟合方法、***、设备及存储介质 |
| CN117310581B (zh) * | 2023-10-11 | 2024-05-10 | 安徽峻德医疗科技有限公司 | 一种核磁共振信号衰减拟合方法、***、设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meng et al. | Determination of porosity of lignocellulosic biomass before and after pretreatment by using Simons’ stain and NMR techniques | |
| Proietti et al. | Monitoring degradation in paper: non-invasive analysis by unilateral NMR. Part II | |
| Wang et al. | Cation/macromolecule interaction in alkaline cellulose solution characterized with pulsed field-gradient spin-echo NMR spectroscopy | |
| MacKay et al. | Investigation of the physical structure of the primary plant cell wall by proton magnetic resonance | |
| CN111855726A (zh) | 一种溶液内部小分子与体系内组分相互作用的核磁检测方法 | |
| CN103018268B (zh) | 一种利用低场nmr测定琼胶凝胶强度的方法 | |
| CN107894509A (zh) | 一种提高胶乳免疫比浊法抗原过剩和线性范围的方法 | |
| Guo et al. | Structure of superabsorbent polyacrylate hydrogels and dynamics of counterions by nuclear magnetic resonance | |
| Facchinatto et al. | Fast-forward approach of time-domain NMR relaxometry for solid-state chemistry of chitosan | |
| English et al. | Identification of rates and amplitudes of macromolecular motions in cis-1, 4-polybutadiene with coherent averaging methods | |
| Prabhu et al. | Counterion associative behavior with flexible polyelectrolytes | |
| Yang et al. | Fabrication of superoxide dismutase (SOD) imprinted poly (ionic liquid) s via eATRP and its application in electrochemical sensor | |
| Kock et al. | Rapid method for monitoring chitosan coagulation using low-field NMR relaxometry | |
| CN112067647B (zh) | 一种检测液体生物样本葡萄糖含量的弛豫核磁共振方法 | |
| CN107496940B (zh) | 高载锰量和高弛豫率的黑色素样纳米材料及制备方法和应用 | |
| Kock et al. | NMR Relaxometry applied to chemical studies of paramagnetic metal cation complexes: Fundamentals and applications | |
| Pope et al. | Multinuclear solid‐state NMR investigation of the moisture distribution in PEEK‐PBI and PEKK‐PBI blends | |
| Morizet et al. | Carbon dioxide in silica-undersaturated melt Part II: Effect of CO2 on quenched glass structure | |
| Rashidi et al. | The role of composition in the structure and water-binding in alkali-silica reaction sol and gel | |
| Brosio et al. | A pulsed low resolution NMR study of water binding to powdered milk | |
| CN105334238A (zh) | 一种测定溶液中稀土钆离子浓度的方法 | |
| CN107202809B (zh) | 一种再生纤维素材料的孔洞结构的表征方法 | |
| CN114460121B (zh) | 利用低场核磁共振技术检测禽畜肉水分和脂肪含量的方法 | |
| CN108195869A (zh) | 瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵取代度的检测方法 | |
| Virtanen et al. | NMR spectroscopic studies on dissolution of softwood pulp with enhanced reactivity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201030 |