[发明专利]基于饱和能量非均匀分布的Xe分子探针浓度定量测量方法

说明书

本发明公开了基于饱和能量非均匀分布(Saturation Energy Nonuniform Distributed,SEND)的Xe分子探针浓度快速定量测量新方法，包括以下步骤：配制已知浓度Xe分子探针溶液，测量Xe分子探针与Xe的结合常数K；配制待测浓度Xe分子探针溶液，分别进行频率偏置为Δω_rf和‑Δω_rf的SEND脉冲序列实验，采样获得待测溶液溶解态Xe信号强度S1和S2；计算SEND对比效果SENDR；根据公式计算待测溶液中Xe分子探针浓度。本方法采用饱和能量非均匀分布方法，可以快速测量溶液中Xe分子探针的浓度。

技术领域

本发明属于磁共振技术和分析测量领域，特别涉及基于饱和能量非均匀分布的Xe分子探针浓度快速定量测量新方法，该方法适用于测量溶液中分子探针的浓度。

背景技术

近年来，国内外学者开发出了许多不同的Xe分子探针，比如穴番、纳米乳、葫芦脲、气体胶囊和蛋白质等。这些分子探针，尤其是穴番，已经广泛的应用于生物大分子(如蛋白质、核酸、酶等)、代谢产物(硫醇)、金属离子(锌、汞、铅和镉等)和微环境参数(温度或pH)的检测。结合自旋交换光抽运(Spin Exchange Optical Pumping,SEOP)超极化Xe技术和化学交换饱和转移(Chemical Exchange Saturation Transfer,CEST)技术，Xe分子探针的检测限可达到pM量级。然而对低浓度Xe分子探针的快速定量检测方法仍然缺乏。

目前Xe分子探针的定量方法主要包括：通过对Xe分子探针的CEST z谱数据进行拟合、通过测量不同饱和照射强度或饱和照射时间与CEST效果之间的关系以及通过测量饱和照射时溶解态Xe去极化速率与Xe分子探针浓度线性关系获得分子探针浓度与动力学信息等方法，但是这些方法存在采样消耗时间较长和数据处理步骤复杂等局限。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有定量方法存在的缺点和不足，提出基于饱和能量非均匀分布的Xe分子探针浓度快速定量测量新方法，该方法将Xe信号减小过程分为施加多次180°射频脉冲块，只需对这一模块进行定量分析并循环重复，简化了数据处理步骤并减少了所需的实验扫描次数，从而使该方法具有采样耗时短和数据处理简单的特点。

本发明的目的实现步骤如下：

基于饱和能量非均匀分布SEND的Xe分子探针浓度快速定量测量方法，包含如下步骤：

步骤1，配制已知浓度的Xe分子探针溶液，测量Xe分子探针与Xe的结合常数K；

步骤2，配制待测Xe分子探针溶液，将频率偏置为Δω_rf的SEND脉冲序列施加至待测Xe分子探针溶液，采样获得待测Xe分子探针溶液溶解态Xe信号强度S1；

步骤3，将频率偏置为-Δω_rf的SEND脉冲序列施加至待测Xe分子探针溶液，采样获得待测Xe分子探针溶液溶解态Xe信号强度S2；

步骤4，根据公式SENDR＝S1/S2计算对比效果SENDR；

步骤5，根据以下公式计算待测Xe分子探针溶液中Xe分子探针浓度待测[Xe分子探针]＝(1/K+[Xe])*(1-SENDR^(1/N))/2

其中，[Xe]为待测Xe分子探针溶液中溶解态Xe浓度，[Xe]＝(Xe分压*Xe溶解度)，Xe分压为步骤2和步骤3中使用的混合气体总压力和混合气体中Xe所占比例的乘积，Xe溶解度取决于测试时溶液的温度，通过查表获得；SENDR为对比效果，N为SEND脉冲序列中180°射频脉冲块的重复次数。

进一步地，步骤1中，Xe分子探针与Xe的结合常数K采用1D Xe NMR谱方法测量但不局限于这一种方法，其结合常数K的计算公式为