Pieter Edelman
12 May 2009

Onderzoek bij Mesa+ en de Radboud Universiteit heeft geresulteerd in een NMR-spectroscoop die geschikt is voor microfluïdische toepassingen. Daarmee is het mogelijk om de chemische reacties in monstervolumes van minder dan een microliter te volgen.

NMR-spectroscopie bestaat uit twee stappen. Eerst wordt er een magnetisch veld aangelegd. Dat zorgt ervoor dat de spin van bijvoorbeeld elke waterstofkernen in een van twee richtingen staat: met het veld mee of tegen het veld in. Tussen deze twee toestanden zit een energieverschil, afhankelijk van de sterkte van het magnetische veld, maar ook van de verbinding waarin de kernen zijn opgenomen. Met een juist afgestemde RF-puls zijn de laagenergetische spins om te klappen naar de hoogenergetische variant. Als ze vervolgens weer terugvallen, zenden ze de opgenomen energie weer uit als radiostraling. Door nu de veldsterkte of de frequentie van de RF-puls te variëren, is er informatie over de verbindingen te achterhalen.

Mesa__stripline_web
Met een stripline-configuratie zijn homogene magneetvelden te maken op microschaal, waardoor NMR-spectroscopie op hele kleine volumes mogelijk wordt.

Het krimpen van de RF-benodigdheden tot labchipformaat is niet zo moeilijk, maar de componenten voor het magneetveld stuitten tot nog toe op problemen. De twee opties waren tot nu toe platte spoelen of spoelen om het vloeistofkanaal gewikkeld. De eerste kampt echter met een relatief lage gevoeligheid, omdat de buitenste windingen maar weinig bijdragen aan het magneetveld in het vloeistofkanaal. De tweede optie kan niet kleiner dan 300 micrometer en heeft bovendien last van resolutieproblemen.

In het nieuwe werk, gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society, gebruiken de onderzoekers een ’stripline‘-spoel, waarbij een geleider wordt omgeven door een isolator en vervolgens een geleidend huls. Deze configuratie maakt homogene magneetvelden mogelijk die een aanzienlijk hogere spectrale resolutie opleveren. De onderzoekers hebben hun systeem al uitgeprobeerd om metabolische reactie in 600 nanoliter ruggenmergvloeistof van een muis te bestuderen.

 advertorial 

The waves of Agile

Derk-Jan de Grood has created a rich source of knowledge for Agile coaches and leaders. With practical tips to create a learning organization that delivers quality solutions with business value. Order The waves of Agile here.