BioSolids CryoProbe (生物固体低温探头)

BioSolids CryoProbe 允许在生理温度下研究具有挑战性的生物系统，并且不会改变其样品成分。

这一特征在结构生物学中极为重要，因为周围蛋白质的完整性和温度对于维持生物功能往往至关重要。

稀释样品，如原生环境中的标记蛋白或大型组件中的小分子，以及自然丰度或低标记水平的样品，从这种创新探头的灵敏度显著提升中获益匪浅。

在药理学环境中，此探头允许扩展 NMR 工具箱。2D 13C13C 相关实验可用于天然丰度活性药物成分的高级表征。其他应用领域包括药物多态性和药物输送系统

更快的数据采集

淀粉样原纤维和朊病毒

约96.7 毫克（u- 13C，15N）HET-s（218-289）朊病毒域， 由法国波尔多CNRS 的 A. Loquet 教授提供

由于灵敏度增强，波谱记录速度快一个数量级，只需一次扫描就可记录波谱图，而且信噪比和分辨率都很高。

更快的数据采集

淀粉样原纤维和朊病毒

约96.7 毫克（u- 13C，15N）HET-s（218-289）朊病毒域， 由法国波尔多CNRS 的 A. Loquet 教授提供

由于灵敏度增强，波谱记录速度快一个数量级，只需一次扫描就可记录波谱图，而且信噪比和分辨率都很高。

这可为多维实验的设置和获取节省大量时间。

增加一个维度

淀粉样原纤维和朊病毒

约96.7 毫克（u- 13C，15N）HET-s（218-289）朊病毒域， 由法国波尔多CNRS 的 A. Loquet 教授提供

借助BioSolids CryoProbe 提供的灵敏度，扫描次数可以大大减少。因此，多维实验变得更快。然后，可以以运行2D 实验的时间运行3D 实验。此外，由于采集时间过长而通常不执行的4D 实验也变得容易获得，需要不到一周的实验时间。

探索低灵敏度样品

大型生物组合体

~7.5 毫克 U - 13C，15N 标记Kif5b， 349 残留蛋白， 与微管复合总样本量 ~ 80毫克，由美国特拉瓦州T.Pollenova 教授提供。

由于灵敏度增强，更具挑战性的样品（更复杂的或较少的标记）成为研究人员研究的焦点。

我们记录了3D NCACX 和NCOCX 实验，样品为一个含有大约350 个残基的标记蛋白与未标记蛋白的复合物（总同位素标记物质的总量约为9%）。

这些实验分别持续了约5天和6天，证明了探头在所有射频通道上同时照射的多个步骤下积累数天的稳定性。

其原生环境中的生物样本

分岐杆菌够成的细胞包膜

~ 40 毫克13C，15N 标记的细胞壁， HEPES 50 mm pH 7.0， 由法国U.Grenoble 的J. p. simorre 教授提供

由于灵敏度的提高，研究人员可以直接用固态核磁共振研究细胞。

不稳定的样品往往会随着时间的推移而快速退化，这个探头对于不稳定的样品来说是一个游戏规则的改变者，关键在于能够在样品生成之后不久就采集所有数据。

天然产品天然丰度

木材和纤维素

来自波尔多葡萄酒木材，由法国波尔多CNRS 教授提供。

木材和其他富含纤维素的样品通常呈现出无定形和晶体材料的混合物，因此会出现大量信号和窄信号的混合物。在1D 13C 实验中区分不同的重叠波谱成分通常不容易。能够通过2D CC 相关实验提高分辨率有时是归属谱图信号的唯一可行方法。随着生物固体CryoProbe 灵敏度的提高，重聚INADEQUATE 成为常规工具。

天然产品 天然丰度

骨基质内的原生胶原蛋白

山羊股骨皮质骨（Capra hircus，2-3岁）。印度生物医学研究中心N.Sinha。

了解胶原蛋白在健康和疾病状态下的结构和功能行为，对于各种骨退行性疾病、组织工程和骨植入治疗的发展是一个里程碑。胶原蛋白的天然丰度光谱通常具有地灵敏度和有限的同位素浓度。

由于该探头的灵敏度增强，现在可以记录天然同位素丰度中胶原蛋白的高分辨率2D 1H-13C HETCOR 实验。在短时间和长时间接触时间下记录的光谱，阐明了在真实的自然环境中骨基质内胶原的短程和长程相互作用。通过这个探头，研究人员进一步了解骨基质中胶原蛋白的结构稳定性和功能机制。

活性药物成分的原位特征 

基于环糊精的金属有机框架（CD-MOFs）

CDMOF 颗粒装载了 约 20% Lansoprazole，由 C. Martinau-Corcos 教授、CEMHTI UPR CNRS 3079、ILV UMR CNRS 8180 和法国 IUF 提供。

给药基质通常是类似于海绵的多孔材料。金属有机框架 （CD-MOF） 就是很好的例子，因为它们是具有巨大空隙的材料。加入到MOFs 中的药物代表了一种稀释的自旋系统，在这种情况下，灵敏度的缺乏是原位表征活性成分的一个大问题。

值得注意的是，低温探头技术是迄今为止唯一允许探测此类样本中低 API 含量状态的工具。其他方法，如快速 MAS 1H NMR 或 DNP 已被证明不适合或用途有限，因为在用于DNP 样品制备的溶剂中CD-MOF 分辨率低且不稳定。

基于CP 和双CP 的实验

CPMAS CryoProbe 是为结构生物学中的标准和高级的CP 实验开发的。

1.NPM1 exhibits structural and dynamic heterogeneity upon phase separation with the p14ARF tumor suppressor
Eric Gibbs, Barbara Perrone, Alia Hassan, Rainer Kümmerle, Richard Kriwacki.
Journal of Magnetic Resonance, 2020, 310, 10646

2.Sensitivity Boosts by the CPMAS CryoProbe for Challenging Biological Assemblies
Alia Hassan, Caitlin M.Quinn, Jochem Struppe, Ivan V.Sergeyev, Chunting Zhang, Changmiao Guo, Brent Runge, Theint Theint, Hanh H.Dao, Christopher P. Jaroniec, Mélanie Berbon, Alons Lends, Birgit Habenstein, Antoine Loquet, Rainer Kuemmerle, Barbara Perrone, Angela Gronenborn, Tatyana Polenova.
Journal of Magnetic Resonance, 2020, 311, 106680

3.Efficient incorporation and protection of lansoprazole in cyclodextrin metal-organic frameworks
Xue Li, Marianna Porcino, Charlotte Martineau Corcos, Tao Guo, Ting Xiong, Weifen Zhu, Gilles Patriarch, Christine Péchoux, Barbara Perrone, Alia Hassan, Rainer Kümmerle, Alexandre Michelet, Anne Zehnacker-Rentien, Jiwen Zhang Ruxandra Gref.
International Journal of Pharmaceutics, 2020, 585, 119442

4.Probing short and long-range interactions in native collagen inside the bone matrix by BioSolids CryoProbe
Nidhi Tiwari, Sebastian Wegner, Alia Hassan,  Navneet Dwivedi, RamaNand Rai, and Neeraj Sinha.

Accepted in Magnetic Resonance in Chemistry