В октябре 2019 года Bruker объявила о приобретении бизнеса Magnettech EPR у Freiberg Instruments и установлении с ними долгосрочного партнерства по поставкам EPR. В результате новый настольный портфель EPR теперь представлен тремя настольными EPR-системами: microESR, Magnettech ESR5000 и EMXnano.

В этом интервью Калина Рангелова, старший научный сотрудник EPR по применению в Bruker BioSpin, рассказывает о новейшем члене семейства настольных EPS-спектрометров, Magnettech ESR5000.

Каковы основные технические характеристики Magnettech ESR5000?

Magnettech ESR5000 предлагает приложения как для академических, так и для промышленных потребителей, а также для дозиметрии аланина. Ниже приведены технические характеристики.

• Работает на частоте X-диапазона
• Мощность микроволнового излучения может варьироваться от одного микроватта до ста милливатт.
• Чувствительность 5 x 10 ¹⁰ вращений на миллилитр или 5 x 10 ⁹ вращений на гаусс
• Концентрационная чувствительность 50 пикомолярных
• Однородность поля составляет ± 50 миллигаусс в области образца, а стабильность поля составляет 10 миллигаусс в час.
• Максимальное разрешение развертки составляет более 125 000 точек, а диапазон магнитного поля варьируется от нуля до 6500 Гаусс.
• Частота модуляции от 10 до ста килогерц.
• Прибор имеет очень компактные размеры, весит 45 килограмм и имеет размеры 397x262x192 миллиметра.

Какие типы образцов могут использоваться с платформой?

Magnettech ESR5000 работает с широким спектром капилляров и пробирок для образцов, которые позволяют проводить оптимальные измерения широкого класса образцов. Прибор поставляется со специальным тефлоновым держателем образцов, который позволяет правильно выровнять кварцевые трубки. Также имеется кварцевая защитная трубка, которая предотвращает загрязнение резонатора.

Активный объем в вертикальном направлении резонатора Magnettech ESR5000 составляет 23 миллиметра. На этих 23 миллиметрах интенсивность ЭПР соответствует гауссовскому распределению. Это означает, что максимальная интенсивность находится в центре резонатора. Затем сигнал падает и, наконец, исчезает с увеличением расстояния от центра. Удобный способ устранить зависимость от линзы образца и его позиционирования состоит в том, чтобы подготовить образцы, которые длиннее линзы резонатора. Если это невозможно, пользователь должен убедиться, что образец расположен абсолютно в центре резонатора.

Тканевые клетки являются одним из многих образцов, которые может анализировать Magnettech ESR5000. Изображение предоставлено: Shutterstock / MriMan

Какие другие специализированные приложения предлагает Magnettech ESR5000?

Для обработки образцов, помимо капилляров и стандартных кварцевых трубок, Magnettech ESR5000 предлагает плоскую ячейку, тканевую ячейку, автоматический гониометр и стойку для горизонтальной ориентации.

Когда речь идет о различных видах обработки образцов, прибор поставляется с пальцем жидкого азота. Для экспериментов на 77 Кельвин, существует единица переменной температуры жидкого азота, которая работает в диапазоне температур от 93 до 473 Кельвин, система ультрафиолетового излучения, регулятор биотемпературы и автосамплер.

Плоские ячейки используются для жидких образцов, которые находятся в полярных растворителях, таких как вода, кислоты и спирты. Идеальное распределение образца в резонаторе приводит к увеличению интенсивности в 2-2,5 раза по сравнению с капиллярами объемом 50 микролитров.

Критическим моментом при использовании плоской ячейки является ориентация плоской секции, вертикальное положение и объем поля плоской ячейки. Поэтому мы рекомендуем использовать специальный держатель в качестве системы для достижения последовательного позиционирования образца. Держатель также помогает уменьшить поломку.

В исследовании, опубликованном пару лет назад, рассматривался эктоин, известный как эффективный защитник биомолекул от нагревания. В этом исследовании спектрометр Magnettech ESR5000 использовался для демонстрации способности эктоина защищать ДНК от ультрафиолетового излучения благодаря его свойствам поглотителя гидроксильных радикалов, а спектр регистрировался с помощью прибора с плоскими ячейками.

Тканевые клетки можно использовать для анализа срезов кожи, срезов органов, паст и эмульсий, а также тканей растений и проводящей фольги. Настройка такая же, как для использования плоских ячеек. Например, требуется держатель плоской ячейки.

Автоматический гониометр предлагает исследование анизотропных образцов, таких как монокристаллы. Образец может вращаться от нуля до 360 градусов с точностью до 0,1 градуса, и вращение полностью автоматическое. Каждое измерение нового спектра начинается с автоматического соединения спектрометра с этим измерением.

Для обработки образцов вязких сред и тканей мы предлагаем стойку для горизонтальной ориентации, в которой Magnettech ESR5000 можно поворачивать на 90 градусов. Для подобных применений температуру необходимо поддерживать при фиксированной температуре 77 Кельвин, чтобы получить спектр ЭПР. Например, обнаружение активных форм кислорода и оксида азота, например.

Дьюар пальца имеет максимальный объем 50 миллилитров жидкого азота, совместимый с тремя и четырьмя миллиметрами О.Д. ЭПР-трубки, время хранения до двух часов и, благодаря сверхбыстрому и стабильному автоматическому регулированию частоты, в спектре отсутствуют пики, вызванные барботированием азота.

В недавнем исследовании для обнаружения оксида азота в эндотелиальных клетках был использован спектрометр Magnettech ESR5000, оборудованный пальцем Дьюара. Авторы использовали белок нетрин-1 в качестве стимулятора для производства оксида азота. Из количественных данных ЭПР очень хорошо видно, измеряя амплитуды пика до пика комплекса между спиновой ловушкой и молекулой оксида азота, что существует корреляция между продукцией NO и концентрацией нетрина-1.

Схема эксперимента здесь включала инкубацию клеточных суспензий с различными концентрациями белка нетрина-1 и спиновой ловушки оксида азота. После того, как клетки были аккуратно собраны, они были быстро заморожены и загружены в палец Дьюара для анализа ЭПР.

Изображение предоставлено: Shutterstock / paulista

Как регулируется температура?

Для многих применений желателен широкий диапазон температур, чтобы исследовать влияние температуры на реакции или на сам вид. Единица переменной температуры азота использует жидкий или газообразный азот для охлаждения и нагрева образца в диапазоне от 93 до 472 Кельвин.

Компактная цифровая система контроля температуры использует азот для безопасного и стабильного контроля температуры. Простой и быстрый обмен образцами при любой температуре обеспечивает безопасную работу и высокое измерение производительности.

Блок переменной температуры имеет таблицу для установки контроля температуры с помощью программного обеспечения, опцию для автоматического сбора данных для измерения температуры, 25-литровый дьюар для хранения жидкого азота, встроенный в полость азотный дьюар и дополнительную систему продувки азотом для резонатор для предотвращения образования конденсата.

Как можно проводить исследования облучения с помощью Magnettech ESR5000?

Ультрафиолетовый свет может вызывать образование свободных радикалов во многих материалах. Система УФ-излучения, которую мы предлагаем вместе с Magnettech ESR5000, позволяет изучать фотохимические радикальные реакции или фотофизическое образование возбужденных парамагнитных состояний.

Он оснащен встроенным источником света. Например, держатель облучения для точного позиционирования, прямая ориентация на студийное программное обеспечение ESR для быстрого отклика. Это подходит для запуска кинетических экспериментов. Он поставляется с мощным светодиодом, а интенсивность света изменяется от 100% до 0% при фиксированной длине волны 365 нм.

Внешний блок облучения позволяет осуществлять полив по непрерывному спектру. Он оснащен ртутью, ксеноновым источником света для облучения образца до 200 Вт и держателем для точного позиционирования. Он работает с программным обеспечением ESR studio и имеет изменяемую интенсивность света от 100% до 0% во всем УФ-диапазоне от 240 до 400 нм.

Изображение предоставлено: ShutterstockKateryna Kon

Какие функции автоматизации предлагает Magnettech ESR5000?

Биотемпературный контроллер может использоваться для биологических образцов, таких как клетки и ткани, для поддержания физиологической температуры 37 градусов Цельсия. Максимальная температура, которая может быть достигнута с этим контроллером, составляет 60 градусов Цельсия, что позволяет использовать его в некоторых других приложениях, где требуется повышенная температура и пористое окисление.

Автосэмплер позволяет автоматически вводить образцы в спектрометр и обеспечивает лучшую воспроизводимость и производительность измерений по сравнению с ручной инверсией. Максимальное количество образцов, которое можно загрузить, составляет 26. Он работает с пробирками для образцов разных размеров. Существует также возможность смешивания компонентов в резонаторе для последующих химических реакций, и это можно комбинировать с автоматическим гониометром.

Программное обеспечение ESR Studio является дружественным к пользователю с современным пользовательским интерфейсом, основанным на рабочих процессах. Это показывает выбор протоколов, основанных на различных заявлениях. ESR Studio может обеспечить удаленный доступ к спектрометру из любой точки мира через Интернет. Стандартный формат экспорта – это XML, которые представляют собой структурированные файлы ASCII и могут использоваться для внешних приложений, которые допускает программное обеспечение, а также для обработки данных.

Чтобы узнать больше, загрузите наш вебинар.

О Калине Рангуэловой, PhD

Д-р. Калина Рангуэлова является научным сотрудником EPR Applications в Bruker BioSpin Corporation с 2011 года. Она защитила кандидатскую диссертацию. в Болгарской академии наук, где она получила докторскую степень с исследованиями структуры неорганических комплексов меди с использованием спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). После двух исследовательских должностей в CUNY и Национальном институте наук об окружающей среде, где она изучала биологию свободных радикалов и спин-ловушку ЭПР в качестве методов измерения активных форм кислорода (ROS), она присоединилась к Bruker и занимает должность научного сотрудника по приложениям.

В настоящее время ее задача – обнаружение и идентификация свободных радикалов в биологических системах и фармацевтике с использованием спиновых ловушек и спиновых зондов. Она имеет публикации в таких журналах, как Журнал биологической химии, биохимии, биологии свободных радикалов и медицины и т. Д. Она выступала на многих международных совещаниях, посвященных исследованиям свободных радикалов в биологии и химии белков.