Enhanced EPR Sensitivity for Biomedical Research
增强生物医学研究的 EPR 敏感性
基本信息
- 批准号:6792215
- 负责人:
- 金额:$ 7.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2003
- 资助国家:美国
- 起止时间:2003-09-01 至 2006-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): Our long-term goal is to achieve a dramatic improvement in the sensitivity of biomedical EPR measurements. The approach is to design dielectric inserts to be used with standard commercial cavity resonators. Our hypothesis is that an insert made of appropriate materials and having appropriate dimensions can redistribute the microwave field within a cavity in a way that substantially increases the filling factor and microwave magnetic field intensity uniformly over the sample, increasing EPR sensitivity by as much as an order of magnitude. The primary emphasis of this pilot project is to design dielectric inserts that enhance sensitivity in specific applications to muscle research. Given the rapid growth of EPR in biomedical research, especially in site-directed spin labeling and high-frequency EPR, the proposed developments will have immediate impact on modem biomedical EPR measurements. This proposal is a logical extension of previous work that has demonstrated the remarkable enhancement of sensitivity of EPR measurements of spin labeled muscle fibers by ferroelectric KTaO3 insert in standard EPR cavities. Four specific aims will be addressed: (1) Develop methods for calculating the resonant frequency and microwave field distribution of an EPR cavity containing a dielectric insert, and manufacture the designed insert. (2) Modify the designs in Aim 1 for specific application important for muscle research: sample orientation parallel to the external magnetic field. (3) Perform control measurements to evaluate the physical performance of the insert. (4) Measure the improvement of signal intensity for biological samples, especially for spin-labeled muscle proteins and muscle fibers. This pilot project will emphasize the development of reliable computational methods for designing sensitivity-enhancing inserts and to demonstrate experimentally that these methods work for typical muscle research applications. This will lay the foundation for future systematic development of sensitivity enhancements for biomedical EPR research, bringing the high resolution capabilities of EPR to the analysis of complex molecular structure and dynamics in a wide range of previously inaccessible biomedical problems.
描述(由申请人提供):我们的长期目标是显着提高生物医学 EPR 测量的灵敏度。该方法是设计与标准商用空腔谐振器一起使用的介电插入件。我们的假设是,由适当材料制成并具有适当尺寸的插入物可以重新分布腔体内的微波场,从而显着提高样品上均匀的填充因子和微波磁场强度,从而将 EPR 灵敏度提高一个数量级的数量级。该试点项目的主要重点是设计介电插入物,以增强肌肉研究特定应用的灵敏度。鉴于 EPR 在生物医学研究中的快速发展,特别是在定点自旋标记和高频 EPR 方面,拟议的发展将对现代生物医学 EPR 测量产生直接影响。该提案是先前工作的逻辑延伸,该工作已证明通过在标准 EPR 腔中插入铁电 KTaO3 可以显着增强自旋标记肌纤维的 EPR 测量的灵敏度。将解决四个具体目标:(1)开发计算包含介电插入件的 EPR 腔的谐振频率和微波场分布的方法,并制造设计的插入件。 (2) 针对对肌肉研究重要的特定应用修改目标 1 中的设计:样本方向平行于外部磁场。 (3) 执行控制测量以评估刀片的物理性能。 (4) 测量生物样品信号强度的改善,特别是自旋标记的肌肉蛋白和肌纤维。该试点项目将强调开发可靠的计算方法来设计灵敏度增强插入物,并通过实验证明这些方法适用于典型的肌肉研究应用。这将为生物医学 EPR 研究灵敏度增强的未来系统开发奠定基础,将 EPR 的高分辨率能力用于分析各种以前无法解决的生物医学问题中的复杂分子结构和动力学。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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