请介绍一下您自己以及您的研究领域
我是一名物理化学家，对开发旨在实现新的化学和生物靶标的分析方法深感兴趣，并因此受到了固体NMR的吸引。
早年，我有机会在CNRS谋得固定职位。多方面因素相结合，促成我加入了现在的这家实验室，它由Lyndon Emsley创建并担任实验室主任二十余年。我从这里开始了在CNRS的职业生涯，现在是一名研究主任（相当于正教授），同时担任分析科学研究所的小组负责人，致力于开发自己的研究路径。
您所在的研究小组的主要目标是什么？
我研究的目的是发展固体NMR，以便对与生物世界相关的日益复杂的靶标的结构与动力学，在原子尺度上进行更准确的表征。
这些靶标包括蛋白质组装、蛋白质-核酸复合物。近来，膜蛋白也被纳入其中。这是对实现细胞功能至关重要的一类蛋白质。它们是细胞的守门人，并控制细胞进行从内到外的分子与离子交换。这些很难通过其它技术得到表征。
总体而言，研究小组与NMR界的工作是突破固体NMR的界限，使这项技术至臻完善，以应答有关这些系统的重要疑问。
此外，鉴于过往所受的训练与文化的影响，我特别擅长分析含顺磁性金属离子的样品，并对此深感兴趣，它们对生物世界中的重要反应起着至关重要的催化作用。这些金属离子在化学中以及许多工业过程中也很重要，铁、钴、铜和钛仅为其中的少数例子。它们虽然在人体细胞中的含量极少，却承担着极其重要的功能。
我研究的一个方面是努力开发并有针对性地定制各种固体NMR技术和能力，对含有这些金属中心的样品进行分析，以表征它们在生物或化学世界中的存在、活动、作用及功能。
对于这类离子的兴趣经常将我引导到生物NMR研究与化学材料样品研究的边界，这种研究有望从我们为生物NMR开发的技术和方法中获益。
固体NMR与X射线晶体学相比如何？
X射线晶体学捕捉的通常是分子的单一图像。它是分子在极为明确的固定构象下的快照。但就生物分子而言，探索当某一功能发生时，不同构象可能发生转换的范围会显得非常有意思。NMR，特别是固体NMR在这一层面取得了诸多发展，实验室对此也作出了贡献。这意味着我们可以在极为不同的时间尺度上探测这些运动，既可以非常快（亚纳秒），也可以非常慢（慢至毫秒范围）。这是又一个非常独特的视角。
X射线晶体学可以捕捉某个结合事件，但只有当两个或数个分子以静态方式锁定在一个结合态时才能实现。固体NMR可用以描述短暂的、或亲和力较低的结合事件，因此也可以表征更弱的结合。
我们的研发有赖于新型仪器以及最先进的新设备，例如转速越来越快的探头、高磁场以及一系列实验技术的开发，如，可以更恰当地操纵实验过程中核的自旋轨迹的合适的辐射方案，以提取特定的结构和动力学信息。
至于正在进行的生物固体研究，我们与该领域的其他研究人员携手，一起开创了一种基于极快魔角旋转、极小转子的方法，使样品能够以前所未有的分辨率和灵敏度的优势快速旋转。
我们认识到，采用与快速魔角旋转、小转子法相同的手段，本文即指经改进的射频辐射方案，也极其适合含有金属离子的样品，这样可以研究靠近顺磁性金属中心的原子核。这使我们能够表征微晶金属蛋白的反应位点。现在，我们将这一策略应用于脂质膜内的金属蛋白。
同时，我们与剑桥大学的Clare Grey合作（如，我们曾利用与新型电池材料完全相同的策略），对阴极材料的结构、有序和无序状态，进而是其结构和功能进行表征。在我们与诸如ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）的其他领先催化研究小组……的合作中，我们使用了相同的序列来表征多相催化剂。
这些生物靶标是否只能通过固体NMR来研究？
这是一个非常切中要害又常见的问题。我们所研究的是只能采用固体NMR的样品吗？某些情况是这样，而在有些情况下，样品所具有的特性使之无法采用X射线晶体学、液体NMR或低温电子显微镜（cryo EM）加以探究。
如，在生物学层面上极其重要，并与许多神经系统疾病（如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症）相关的原纤维是有序的，但不是晶态固体。由于我们无法从这些分子中生长出晶体，因而无法用X射线结晶学对其进行表征。
膜蛋白很难结晶，要在没有畸变的情况下溶解通常极为困难，有时也很难通过溶液法NMR加以研究。因此，开发一种合适的固体NMR技术，以便在原生环境中对这些样品在原子尺度上进行正确研究至关重要。
让我们回到材料科学的层面。我注意到无序晶格作为新型阴极材料在电池研究中表现极为出色。它们呈无序、无规律状，用衍射技术对其进行表征效果通常很差。同样，我们怀疑固体NMR也可能为这些样品提供前所未有的新洞察。
但这极为有趣，因为可以用其它技术对各种样品进行表征，但在这些情况下，固体NMR提供了不同的答案，即，可以补充其它技术得到的结果。
如，许多我们采用固体NMR研究的蛋白质样品实例，处于晶相或微晶相。当然，原则上，你也可以利用X射线结晶学研究这些分子并取得很大成功。通常，有些分子能提供水平足够的或有序的极大的单晶，以获得高分辨率的X射线数据。在这种情况下，我们可以通过固体NMR提取的信息依然具有非同寻常而独特的意义。
即使现在的分子结构信息是利用X射线或低温电子显微镜以越来越高的分辨率获取的，你仍然可以通过固体NMR获得许多生物物理参数，如动力学参数，从而探索大时间尺度下的分子运动、相互作用、联系。
回到我们之前所说的金属离子。金属离子的电子结构与活性和反应性密切相关，而凭借NMR，我们能直接获得原本无法得到的关键生物物理参数，即使是对有X射线数据的样品，也是如此。
您能描述一下超高场NMR在阐明复杂生物系统时是如何发挥关键作用的吗？
利用固体NMR分析生物固体时，高磁场的可用性至关重要，因为分辨率和灵敏度与磁场的大小密切相关。因此，最高磁场的可用性使我们能够真正突破这种方法的极限，以处理更复杂的基质。
这使得我们能够增加固体NMR所能处理的靶标的大小。
在较低的磁场下，只能处理小型蛋白质或其它小型靶标，而当磁场较高时，分子尺寸的限制得以突破，更多相关的分子进入分析范畴。此外，与以前的方法相比，这使我们能够扩展测量蛋白质动力学特性，即蛋白质在晶体、膜或生物组件内运动的能力。
高磁场在利用固体NMR进行质子探测的生物学应用中起着至关重要的作用，这是20年来由许多研究小组（仅举一例，麻省理工学院的Bob Griffin）所开创的一种方法。在过去几年中，我们与布鲁克密切合作推动了此方法的发展。
质子具有很大的磁比率，假设我们能利用质子探测法侦测样品中质子自旋的声音，它们就能提供灵敏度极高的质谱。而当我们在特定标记方案和特定制备过程中，使其以非常快的魔角旋转，有望获得灵敏度与分辨率都极高的质谱。这种方法如果配合高磁场，会非常好用，可表明应用更高磁场会导致分辨率呈现出更具线性效果的改善。
质子稀释以前是为了在更平缓的自旋速度下实现质子探测所使用或建议的捷径。近来，新一代高于100 kHz频率旋转的探头及GHz级最高磁场的使用相结合，作为非常重要的原理验证手段，使我们可以证明在不进行任何质子稀释的情况下，仅使用亚毫克数量样品（0.5毫克或更少）就能以完全质子化的形式破解分子结构。
我们在此真正想表明的是，如果我们使用小直径转子、并在魔角旋转时以非常快的速率使之旋转，就有可能补偿仅使用少量样品时会遇到的灵敏度下降。这是一个非常重要的结果，因为高磁场和快速魔角旋转的结合扩展了使用固体NMR的适用范围，使之适用于很难用传统固体NMR技术进行分析的各种样品。传统上，人们可能需要许多毫克的样品，但这往往难以获取。需要多种不同的标签方案和不同的制备工作，这同样代价昂贵且难以实现。
另一方面，我们已经证明，凭借所有这些配备了新型反频率方案的实验装置，用单个样品和非常简单的标记方案（仅碳和氮）即可进行完全测定。这种标记方案对于许多表达系统均可行，并且与氘化和重调不同。例如，对诸如昆虫或哺乳动物细胞的表达系统也是可行的。因此，许多新的靶点都有望纳入固体NMR的检测范围。
关于Guido Pintacuda
Guido Pintacuda博士在比萨的高等师范学院学习化学，1997年毕业，随后师从L. Di Bari教授和P. Salvadori教授，并于2002年获得博士学位。
在斯德哥尔摩与G. Otting教授（卡罗林斯卡研究所）及在堪培拉与N. E. Dixon教授（澳大利亚国立大学）共事后，他搬到了法国里昂，在那里加入了Lyndon Emsley教授在高等师范学院的研究小组。
自2009年以来，担任里昂分析科学研究所的CNRS研究主任（正教授）。他目前的研究主要是利用快速魔角旋转（MAS）和顺磁性金属离子，为化学和生物学中的复杂分子系统开发新的固体NMR方法。
