admin 
3. august 2021-For å nå toppen av to multimillion dollar stykker av topp moderne utstyr, klatrer forskere trapper som spiraler rundt strukturene-hver på størrelse med to overstørrelse stablet kjøleskap.
Investeringen på 40 millioner dollar fra National Science Foundation er delvis ment å fremme helseforskning og utvikling av legemidler.
Spektrometerne fungerer omtrent på samme måte som MR skannere, magnetiske resonansavbildningsmaskiner som brukes til å ta bilder for å få et glimt inne i menneskekroppen. Men i stedet for å ta bilder av mennesker, vil de nye maskinene ta bilder av molekyler, forklarer Jeffrey Hoch, PhD, fra Institutt for molekylærbiologi og biofysikk ved University of Connecticut School of Medicine i Farmington.
Kjernefysisk avbildning vil gjøre det mulig å studere molekyler, atom for atom, og kontrollere kjemiske reaksjoner under forskjellige forhold. Jo større magneten i maskinen er, desto finere detalj kan den undersøke.
Teknologien vil hjelpe forskere til å forstå batterikomponenter, nanomaterialer og overflatebelegg, og vil åpne utallige muligheter for forskning, noen som ikke er forestilt.
Om mindre enn 3 år vil University of Georgia i Athen og University of Wisconsin i Madison ha et banebrytende 1.1-gigahertz spektrometer og bli med på UConn School of Medicine for å utgjøre de tre søylene i Network for Advanced Nuclear Magnetisk resonans. Forskere i Georgia vil studere stoffblandinger, og de i Wisconsin vil studere faste stoffer.
For å bruke et spektrometer, klatrer noen opp trapper som er viklet rundt maskinen og slipper små prøver som inneholder prøver i toppen. En “luftheis” bærer dem deretter ned i magneten, hvor molekyler kan isoleres og studeres, forklarer Engin Serpersu, PhD, programdirektør ved National Science Foundation (NSF).
USA ligger bak Europa
Det er bare en håndfull av spektrometerne, som kan koste opptil 30 millioner dollar hver, i USA, og eksterne forskere får sjelden tilgang. Så tillegg av disse to nye maskinene vil forbedre forskningen betraktelig, sier Steven Ellis, PhD, som også er programdirektør ved NSF.
Dette er gode nyheter, fordi USA har haltet bak Europa for å bestille, installere og bruke denne teknologien, sier han. Faktisk ble det etterslepet notert i a 2013 Nasjonalt forskningsråds rapport som understreket behovet for ultralydfelt kjernefysisk avbildning.
Hvis unnlatelsen av å følge med på fremskrittene innen kommersiell teknologi “fortsetter, vil USA sannsynligvis miste sin lederrolle, ettersom vitenskapelige problemer med større kompleksitet og innvirkning er løst andre steder”, heter det i rapporten.
“Jeg kan ikke [overstate] viktigheten av å gjøre disse instrumentene tilgjengelige for flere brukere, “sier Ellis.” Hvis du vil vite hvordan a protein fungerer, vil du virkelig vite hvordan det er brettet, hvor alle atomene er, og hvordan ting samhandler med det. “
For første gang vil teknologien være tilgjengelig for studenter i naturfag, teknologi, ingeniørfag og matematikk (STEM), først og fremst lavere institusjoner, minoritetsbetjente institusjoner og historisk svarte høyskoler og universiteter, og “alle typer institusjoner som ikke har råd sitt eget system, men kunne forberede prøver og bruke dataene, “forklarer han. “Det demokratiserer teknologien.”
NSF -prisen går utover spektrometrene; den strekker seg til cyberinfrastruktur, som inkluderer behandling, lagring og deling av data. Det dekker også utviklingen av protokoller slik at folk kan bruke kunnskapsbaser for å bli eksperter.
Instrumentene med høyere felt fremskynder innsamlingen av data, noe som er viktig fordi biologiske prøver ikke alltid er stabile, påpeker Serpersu. Og forskere kan se hvor raskt et enkelt atom beveger seg, og “du kan se på tusenvis av dem samtidig” med kjernemagnetisk resonans (NMR) eller isolere noen for å studere individuelt.
Potensielle ledetråder for Alzheimers og COVID
Teknologien kan forbedre studiet av måten proteiner aggregerer for å forårsake nevrologiske sykdommer, for eksempel Alzheimers, Sier Serpersu.
Det kan også fremme forskning på antivirale midler mot sykdommer som COVID-19, sier Ellis.
“Hvis du vil forstyrre pigg-protein bindende, hjelper det hvis du forstår strukturen til det og strukturen til reseptoren på cellen den binder seg til. Å forstå disse reseptorstrukturene kan være veldig vanskelig fordi de ikke krystalliserer godt. Kjernemagnetisk resonans er en bedre tilnærming, sier han.
Network for Advanced Nuclear Magnetic Resonance starter med de tre utpekte områdene, men forventningen er at andre sentre vil bli med i nettverket og dele ressurser og data, sier Ellis.
Prisen på 40 millioner dollar dekker ikke de langsiktige kostnadene ved programmet, så forskere må skaffe tilskudd for å dekke kostnader når de reserverer tid til spektrometerne.
“Hele ideen er å gjøre dem i stand til å bli mer konkurransedyktige ved å jobbe med moderne instrumentering og lykkes i tilskuddskonkurranser,” sier Ellis.
