[發明專利]一種基于磁共振核自旋單態選擇性檢測牛磺酸的方法

有效

• 申請號: 201910371432.6
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110044945B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 李毅;辛家祥;杜小霞;魏達秀;姚葉鋒;王嘉琛
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種基于磁共振核自旋單態選擇性檢測牛磺酸的方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：將預先配制的質量濃度為2％-5％牛磺酸的氘水溶液放置于磁共振譜儀中，對牛磺酸的氘水溶液施加90°硬脈沖，獲得牛磺酸分子的氫譜，得到牛磺酸分子結構中，與兩個碳原子直接相連的四個氫的化學位移和相互之間J耦合的大小；

步驟2：根據弱耦合體系下制備二自旋系統單態的脈沖形式，針對牛磺酸分子結構中兩個碳原子上直接相連的四個氫構成的四自旋系統，由步驟1得到的化學位移和相互之間J耦合的值，利用MATLAB軟件，計算四自旋系統中制備和檢測牛磺酸單態所需的脈沖參數，得到使牛磺酸單態效率達到最大值的脈沖序列；其中：

所述根據弱耦合體系下制備二自旋系統單態的脈沖形式，具體包括：首先施加相位處于x方向的90°硬脈沖，經等待時間τ₁之后，第二次施加相位處于x方向的180°硬脈沖，再次等待τ₁+τ₂時間，隨后第三次施加一個相位處于y方向的90°硬脈沖，等待時間；這一階段的脈沖序列組合稱為制備脈沖；第二階段設計一組檢測脈沖，檢測脈沖包括：首先經過一段等待時間τ₄，隨后對處于單態的樣品施加一個相位處于y方向的90°硬脈沖，再經等待時間τ₅后，直接ADC采樣，直至fid完全衰減；

所述利用MATLAB軟件，計算四自旋系統中制備和檢測牛磺酸單態所需的脈沖參數，具體包括：通過MATLAB軟件對參數進行計算，獲得τ₁，τ₂的最有效值；首先，根據牛磺酸分子所含有的四自旋體系，在MATLAB腳本里構建一組四自旋體系共256個基算符，構建牛磺酸分子中兩個碳原子直接相連的四個氫所構成的四自旋體系的哈密頓量，最后得到90°硬脈沖和180°硬脈沖所對應的操作算符；在此基礎上，將整個體系由熱平衡信號硬脈沖的操作算符和哈密頓量下進行演化，同時改變τ₁，τ₂演化時間，最終使得單態轉化率都達到最大值；在設置第二階段的檢測脈沖時，對檢測脈沖中等待時間τ₄，τ₅的取值進行調試，使得檢測信號達到最大值；最終，將制備二自旋單態系統的脈沖形式與計算所得脈沖參數共同匹配組合，得到使牛磺酸單態效率達到最大值的脈沖序列；

步驟3：將弱耦合體系下制備二自旋系統單態的脈沖形式和步驟2計算所得制備和檢測牛磺酸單態所需的脈沖參數進行組合得到完整脈沖，施加到牛磺酸氘水溶液上，制備獲得牛磺酸分子內四自旋體系的單態，并對其信號進行檢測；

步驟4：在步驟3制備和檢測牛磺酸單態的基礎上，在單態制備脈沖和單態檢測脈沖之間，根據牛磺酸分子所包含的四自旋體系的特性，設置cw去耦脈沖和兩個不同強度的梯度場，配套組成一組新的脈沖序列；而后將新的脈沖序列施加到牛磺酸氘水溶液上，最終通過選擇性濾波，只保留其結構中直接與兩個碳原子相連的四個氫信號；其中，設置cw脈沖的施加時間在10ms到500ms之間，功率為0.01瓦特到5瓦特；兩個不同強度的梯度場方向設置為處于z方向，功率5到10Gs/cm范圍，施加時間在1ms到3ms之間。

2.根據權利要求1所述的基于磁共振核自旋單態選擇性檢測牛磺酸的方法，其特征在于，步驟1所述牛磺酸分子的完整氫譜，圖譜左側單峰為水信號，圖譜右側兩組譜峰信號分別代表牛磺酸分子結構中，兩個碳原子上所連接的四個氫的信號，由于每個碳原子上所連接的兩個氫原子在其性質上磁等價，因此產生的磁共振信號相互重疊，構成一組信號峰；進一步由牛磺酸分子的核磁氫譜，獲取牛磺酸分子中與兩個碳原子相連的四個氫之間的J耦合和化學位移。

3.根據權利要求1所述的基于磁共振核自旋單態選擇性檢測牛磺酸的方法，其特征在于，步驟3所述制備獲得牛磺酸分子內四自旋體系的單態，并對其信號進行檢測，具體包括：將步驟2所得脈沖序列，用核磁共振設備的操作語言寫入計算機，隨后將配置的牛磺酸氘水溶液放入磁共振設備，完成鎖場、調諧及勻場操作后，將發射機的射頻中心對準牛磺酸兩個碳原子上直接相連的四個氫原子經測量得到的中間頻率，施加預先寫入計算機的脈沖序列，制備并檢測牛磺酸分子的單態。