Het is nu mogelijk om met Nuclear Magnetic Resonance heel kleine samples te analyseren. Dankzij een speciaal geconstrueerde detector, een ‘stripline’, is de gevoeligheid te vergroten terwijl toch de resolutie behouden blijft. De analysetechniek wordt daarmee ook geschikt voor het meten van vloeistoffen die beperkt beschikbaar zijn, zoals plantenextracten en lichaamsvloeistoffen van kleine dieren. Jacob Bart, promovendus aan de Universiteit Twente, ontwikkelde deze nieuwe techniek. Hij heeft zijn onderzoek gedaan bij het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie en promoveert op 24 september bij de faculteit Technische Natuurwetenschappen van de Universiteit Twente.
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is een techniek die het mogelijk maakt om de driedimensionale structuur van een molecuul te ontrafelen. Met deze methode kunnen artsen ziekten diagnosticeren en chemici bijvoorbeeld nieuwe medicijnen ontwikkelen. NMR was tot nu toe alleen gevoelig genoeg bij volumes die groter zijn dan 500 microliter. Onderzoekers willen de techniek ook graag toepassen op kleinere vloeistofmonsters zoals lichaamsvloeistoffen van kleine dieren, of chemicalien die zeer giftig, schaars of duur zijn, maar tot nu toe was de gevoeligheid daarvoor onvoldoende.
NMR, waarvan de MRI-scanner in het ziekenhuis een variant is, maakt gebruik van de 'spin' die een atoom heeft. Een spin is een magnetisch verschijnsel, dat meetbaar wordt als het zich in een sterk magnetisch veld bevindt. Wordt nu, behalve het sterke magnetisch veld, een klein oscillerend magneetveld aangebracht, dan belandt de spin in een andere toestand en komt er een beetje energie vrij. Die energie is te meten en geeft informatie over de samenstelling en structuur van het molecuul waarin het atoom zich bevindt.
Stripline
Bij kleinere volumes wordt het een probleem om het signaal van de spins te meten zonder het tegelijk te verstoren. Simpelweg verkleinen van de benodigde detectorspoel werkt niet. Een afwijkende vorm van de spoel wèl, concludeert de promovendus. Zijn 'stripline' is een platte strip die parallel met het magnetische veld is gepositioneerd. Een elektrische stroom door de stripline genereert het kleine oscillerende magnetisch veld. Dankzij de speciale vorm ontstaan er geen verstoringen in het magnetisch veld, waardoor de resolutie gehandhaafd blijft.
De ontwikkelde stripline heeft nog meer voordelen ten opzichte van de standaard methode. In een standaard NMR systeem moet telkens handmatig een nieuw monster geplaatst worden. De nieuwe stripline kan aangesloten worden op een pompje, waarmee snel samples gewisseld kunnen worden. Hierdoor werkt het systeem sneller en kunnen zelfs chemische reacties live gevolgd worden.
Noot voor de pers
Jacob Bart promoveert donderdag 24 september aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen. Hij voerde zijn onderzoek uit aan het onderzoeksinstituut Mesa+ van de Universiteit Twente binnen de vakgroep Mesoscale Chemical Systems. Bart werkte samen met de vakgroep Solid State NMR van het Institute for Molecules and Materials aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Zijn begeleiders waren prof. dr. J.G.E. Gardeniers (UT), prof. dr. A.P.M. Kentgens (RU) en dr. P.J.M. van Bentum (RU). Zijn onderzoek werd gefinancierd door NWO. Het proefschrift 'Stripline-based microfluidic devices for high-resolution NMR spectroscopy' is op verzoek digitaal beschikbaar.
Contactpersoon voor de pers: Rianne Wanders, 053-4892721.
