Uuden ultranopean NMR-menetelmän kehittämiseen 2,6 miljoonan euron ERC-rahoitus

Täysin uuden ultranopean moniulotteisen NMR-menetelmän kehittämiseen on akatemiatutkija Ville-Veikko Telkin ryhmälle Oulun yliopistosta myönnetty huomattava 2,6 miljoonan euron rahoitus viideksi vuodeksi. Menetelmä tarjoaa uraauurtavia mahdollisuuksia kemialliseen, biokemialliseen, geologiseen, arkeologiseen ja lääketieteelliseen analyysiin.

ERC-rahoitettava Ultrafast Laplace NMR -tutkimusprojekti tähtää kokonaan uuden NMR-spektroskopian menetelmän, ultranopean moniulotteisen Laplace NMR:n kehittämiseen, mikä on hyvin harvinaista vakiintuneella tieteen menetelmien alalla.

Menetelmä tarjoaa uraauurtavia mahdollisuuksia kemialliseen, biokemialliseen, geologiseen, arkeologiseen ja lääketieteelliseen analyysiin. Sen avulla voidaan esimerkiksi tutkia reaaliaikeisesti syöpäsolujen aineenvaihdunnan dynamiikkaa, joka on erittäin tärkeää syövän kehittymisen ymmärtämisen, tehokkaiden hoitomuotojen löytämisen ja diagnosoimisen kannalta. Menetelmä voi myös paljastaa täysin uutta tietoa ionisten nesteiden, geelien, polymeerien, katalyyttien ja proteiinien rakenteista ja ominaisuuksista ja sitä voidaan hyödyntää biosensoreiden kehittämisessä.

Menetelmä soveltuu myös matalan kentän NMR-sensoreille, jotka ovat paljon halvempia kuin korkean kentän laitteet ja helposti siirrettävissä. Niiden geometria sallii myös kaiken kokoisten näytteiden tutkimisen. Ultranopea Laplace NMR yhdistettynä hyperpolaroitujen aineiden käyttöön nostaa matalan kentän laitteiden herkkyyden ja resoluution ennennäkemättömälle tasolle. Tämä tarjoaa merkittäviä mahdollisuuksia edulliseen, mobiiliin kemialliseen ja lääketieteelliseen analyysiin. Menetelmää voidaan soveltaa mm. kairausdiagrammien määrittelyssä öljy- ja kaivosteollisuudessa, kulttuuriperintökohteiden tutkimisessa, iho- ja rintasyöpien diagnostiikassa ja oikeuslääketieteessä. Matalan kentän laitteiston edullisesta hinnasta johtuen korkeatasoinen NMR-analyysi tulee laajasti saataville, jopa kehitysmaissa.

Ultranopea Laplace NMR -menetelmä perustuu moniulotteisen informaation avaruudelliseen koodaukseen, jolloin se saadaan luettua yhdellä mittauksella. Tämä lyhentää kokeiden keston murto-osaan aiemmasta ja avaa ennennäkemättömiä mahdollisuuksia nopeiden prosessien tutkimiseen reaaliaikaisesti. Lisäksi menetelmä mahdollistaa kokeiden herkkyyden kasvattamisen moninkertaiseksi ja sallii näin matalan pitoisuuden näytteiden tutkimisen.

Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia eli NMR-spektroskopia on eräs monipuolisimmista kemiallisista analyysimenetelmistä. Perinteinen NMR-spektroskopia perustuu spektrien sisältämään rikkaaseen kemialliseen tietoon.

Diffuusio- ja relaksaatiomittauksista koostuva Laplace NMR puolestaan paljastaa yksityiskohtaista tietoa molekyylien liikkeestä, ja sen avulla voidaan havaita molekyylien erilaiset fysikaaliset tai kemialliset ympäristöt, vaikkeivat ne olisikaan havaittavissa spektreissä. Perinteisen NMR-spektroskopian tavoin myös Laplace NMR:n resoluutiota ja informaatiosisältöä voidaan parantaa moniulotteisilla kokeilla. Tällaiset kokeet ovat kuitenkin hyvin pitkäkestoisia, ja sen vuoksi ne eivät sovellu nopeiden prosessien tutkimiseen.

Erittäin kilpailtua ERC-rahoitusta myöntää Euroopan unionin tutkimusrahoitusorganisaatio European Research Council uusiin tieteellisiin avauksiin.

Oulun yliopiston NMR-tutkimusryhmän verkkosivut

 

Viimeksi päivitetty: 5.12.2017